4. Składowe symetryczne w układach trójfazowych

4.3. Prawo Kirchhoffa dla składowych symetrycznych

Rozkład napięć i impedancji na składowe symetryczne umożliwia bezpośrednie wyznaczenie składowych symetrycznych prądów w obwodzie bez konieczności rozwiązywania obwodu dla wielkości rzeczywistych. Zależności zachodzące między składowymi symetrycznymi napięć, prądów i impedancji wynikają z tak zwanego prawa Kirchhoffa dla składowych symetrycznych. Prawo to odnosi się do układu gwiazdowego. Przyjmijmy, że składowe symetryczne odpowiednio napięć fazowych, prądów fazowych i impedancji fazowych oznaczymy w postaci E0, E1, E2 (napięcia), I0, I1, I2 prądy) oraz Z0, Z1, Z2 (impedancje). Wtedy prawo Kirchhoffa zapiszemy w następującej formie

\left[\begin{matrix}E_0\\E_1\\E_2\\\end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}Z_0+3Z_N&Z_2&Z_1\\Z_1&Z_0&Z_2\\Z_2&Z_1&Z_0\\\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix}I_0\\I_1\\I_2\\\end{matrix}\right] (4.11)

Przy skończonej impedancji przewodu zerowego wystąpią wszystkie harmoniczne prądów fazowych. Jeśli przewód zerowy nie istnieje (Z_N=\infty) wówczas z definicji prąd składowej zerowej jest równy zeru i powyższy układ równań redukuje się do rzędu drugiego (równanie pierwsze jako nieokreślone odrzuca się)

\left[\begin{matrix}E_1\\E_2\\\end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}Z_0&Z_2\\Z_1&Z_0\\\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix}I_1\\I_2\\\end{matrix}\right] (4.12)

Należy podkreślić, że równanie Kirchhoffa dla składowych symetrycznych stanowi interesujący z punktu widzenia teoretycznego związek między składowymi symetrycznymi napięć, prądów i impedancji. Jest wygodną formą bezpośredniego wyznaczenia składowych symetrycznych prądu. Nie należy go jednak traktować jako metody wyznaczania rzeczywistych prądów w obwodzie trójfazowym przy niesymetrycznym zasilaniu, gdyż zwykła teoria obwodów trójfazowych (bez rozkładu na składowe symetryczne) znacznie szybciej i prościej prowadzi do wyniku.