ЖУРНАЛ СТА 2/1997

И так, вы нажали кнопку POWER на своем компьютере (сервере и т. п.). Масса книг и справочников рас- скажет вам, что появится после этого на дисплее и как работать с различными прикладными программами. Но иногда происходит то, о чем в этих книгах не пишут: вдруг на экране дисплея начало дрожать изображение, сбилась программа, дисплей мигнул и компьютер стал снова загружаться или (самый тяжелый случай) экран компьютера погас и запахло паленой изоляцией. В таких случаях легко выясняется, что причина кроется в плохой силовой электрической сети. Вы обращаетесь за консультацией, и обычно вам советуют купить источник бесперебойного питания (ИБП) или сетевой фильтр. Но иногда и это не помогает. Решая задачу электропитания вычислительной систе- мы, состоящей из некоторого числа однофазных потре- бителей (компьютеров, разветвителей и др.), часто не учи- тывают того, что система в целом подключена к трехфаз- ной электрической сети. Электрическая сеть. История Сначала небольшой исторический экскурс. Начина- лись электрические сети просто: был генератор и от него тянулись два провода, к которым желающие могли под- ключить электрическую лампочку, мотор и тому подоб- ные устройства. Многие, зная, что к их розетке подходят два силовых провода, думают, что, с точки зрения подключения на- грузки, с тех пор ничего не изменилось. На самом деле в 1891 году произошло событие, услож- нившее эту простую схему. Русский ученый ДоливоДоб- ровольский изобрел трехпроводную трехфазную сеть. Преимущества трехфазной сети для энергетиков настоль- ко велики, что даже в обозримом будущем специалисты не видят ей альтернативы. Классическая трехпроводная трехфазная сеть создава- лась для подключения трехфазных нагрузок (в основном электродвигателей) и идеально подходит для них. В слу- чае трехфазной нагрузки токи, потребляемые в каждой из фаз, одинаковы. Поэтому все три фазных напряжения также одинаковы. В случае если в трехфазную сеть включены однофаз- ные нагрузки (электрические лампы, компьютеры и т. д.), сопротивления нагрузки в разных фазах могут оказаться неодинаковыми. Фазные напряжения в классической трех- фазной сети также станут разными. Например, если две фазы мало нагружены, а третья сильно нагружена, то на- пряжение в сильно нагруженной фазе будет намного ни- же номинального — 220 В (напряжение может оказаться недостаточным для нормальной работы оборудования), а напряжение в недогруженных фазах будет намного больше номинального (и подключенное к ним оборудо- вание может выйти из строя). Описанное явление элект- рики называют перекосом фаз. Для того чтобы выровнять напряжения в трехфазной электрической сети, в схему был введен еще один, так на- зываемый нейтральный провод, или просто «нейтраль» (рис. 1). По нейтральному проводу течет ток, компенсирую- щий разность токов в отдельных фазах. Благодаря этому напряжения в разных фазах выравниваются. Теперь понятно, насколько опасным может быть обрыв нейтрального провода. Этот вид неисправности немед- ленно приведет к перекосу фаз и повреждению однофаз- ного оборудования. Значительная часть мощности трехфазной электри- ческой сети потребляется трехфазными нагрузками (элек- тродвигателями, печами и т. д.). Каждая из трехфазных нагрузок одинаково нагружает все три фазы сети. В случае если основную часть мощности сети потребляют одно- фазные нагрузки, например в офисном здании, электри- ки стараются распределить нагрузку по фазам более или менее равномерно. На рис. 2 приведена типичная осцил- лограмма токов в трехфазной электрической сети, нагру- женной лампами или электродвигателями. Токи в линей- ных проводах отличаются не более, чем на 25%. Поэто- му ток в нейтральном проводе невелик. Он составляет не более 20% от среднего тока в линейных проводах. В расчете на эту типичную картину нейтральный про- вод обычно делают тоньше остальных проводов трех- фазной электрической сети. Например в трехфазном силовом кабеле, рассчитанном на мощность сети около 70 кВА, линейные провода имеют сечение 35 кв. мм, а нейт- В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА 2/97 104 К ОМПЬЮТЕРЫ И ТРЕХФАЗНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ Владимир Капустин, Александр Лопухин