Если в системе электроснабжения при неравномерной нагрузке фаз напряжение на фазных нагрузках примерно одинаково, то после обрыва нулевого провода картина резко изменяется.
В фазе с максимальной нагрузкой наблюдается резкое падение напряжения, а в фазе с минимальной нагрузкой резкое повышение напряжения, которое в пределе может достичь линейного (380 В).
Причиной перекоса фаз является смещение потенциала нулевой точки нагрузки относительно земли. Как при повышении напряжения, так и при понижении бытовые электроприборы и сложная бытовая техника быстро выходят из строя. Особенно чувствительны к перекосам фаз бытовые приборы, имеющие электродвигатели, – это стиральные машины, холодильники, кондиционеры, вентиляторы, пылесосы и т. д. Возникающие перенапряжения зачастую приводят к пожарам и гибели людей [1].
Для иллюстрации приведем диаграммы напряжений в сети 0,38 кВ до обрыва нулевого провода и после обрыва (рис. 1).
Разработано много различных способов и средств контроля обрыва нулевого провода. Подробно анализ известных способов контроля обрыва нулевого провода представлен в [2]. Отмечено, что известные способы либо сложны, либо не отвечают условиям эксплуатации, либо не обеспечивают требуемой чувствительности.
На практике применение получили только реле напряжения. Эти реле отключают нагрузку как при превышении заданного уровня напряжения, так и при его снижении ниже заданного уровня.
Практически реле напряжения защищает от последствий отклонения напряжения, но не выявляет его причину.
Таким образом, актуальной задачей является разработка простого и надежного средства контроля обрыва нулевого провода.
Для создания учебного лабораторного стенда, демонстрирующего работу сети напряжением до 1000 В в условиях аварийных ситуаций, было создано устройство контроля обрыва нулевого провода, реагирующее не на повышение напряжения, а на смещение потенциала нулевой точки нагрузки. Схема предлагаемого устройства представлена на рис. 2.