При включване на натоварването, фазовите напрежения на изхода на трансформатора ще намалят в различна степен поради различните натоварвания, като се вземат предвид спада на напрежението в намотките на трансформатора (вектори ОА´, ОВ´, OC´ - фазови напрежения; вектори А´В´, В´С´, С´А´ - линейни напрежения). Както се вижда от фигурата, изменят се не само фазовите, но и линейните напрежения.

2. Спадовете на напрежението в намотките на трансформатора са незначителни, но нулевият проводник е „повреден"

Взаимодействието на фазовите и линейните напрежения може да бъде изобразено под формата на равностранен триъгълник (фигурата по-долу) с върхове „А", „В", „С" и център в точка „0". Векторите AB, BC и CA (разположени отстрани на триъгълника) са линейни напрежения (380V).

Векторите (плътни линии), изтеглени от центъра на триъгълника до неговите върхове - 0A, 0B и 0C - са фазови напрежения. При симетрично натоварване те са равни помежду си 0A = 0B = 0С и са изместени един спрямо друг с ъгъл от 120 °. В този случай няма дисбаланс на фазовото напрежение.

Една от причините за фазовия дисбаланс е "лошата нула", когато съпротивлението на проводника между нулевата точка на трансформатора и нулевата точка на товара е неприемливо високо или, което е още по-лошо, когато възникне "прекъсване" на неутралния проводник. В такива случаи, поради факта, че много потребители, включително еднофазни, са свързани към мрежата, във всеки случаен момент във времето може да се очаква, че натоварванията в различни фази ще се различават помежду си. Нещо повече, дори ако еднофазните натоварвания са еднакви по големина, няма как включването им под товар или изключване им да може да се става синхронно. Разликата във фазовите натоварвания по величина и природа създава условия за дисбаланс на фазовите напрежения.

Графично ще изглежда по следния начин (пунктирани линии на горната фигура): точка 0 в центъра на триъгълника, от която произхождат векторите на идеални фазови напрежения от 220V (0A, 0B и 0C), се измества спрямо центъра на триъгълника към точка O´. Самите вектори на фазовото напрежение се изместват с произволен ъгъл един спрямо друг. Напрежението на всяка от фазите се променя от стойност от 220 V, например, съответно до 190V, 240V и 230V.

В този случай дисбалансът на фазите (фазовите напрежения), като правило, се характеризира с непромяна или еднаквост на линейните напрежения на източника и значителна разлика в големината на фазовите напрежения. Тоест триъгълникът, образуван от векторите на линейните напрежения, остава равностоен, което означава, че стойността на трите линейни напрежения съответства на 380V, като може да има незначителни допустими отклонения.

3. Спадовете на напреженията в намотките на трансформатора са значителни и нулевият проводник е „повреден"

Това е най-лошата ситуация, водеща до значителен фазов дисбаланс. Два фактора действат едновременно: неравномерно фазово натоварване и голямо съпротивление (прекъсване) на неутралния проводник. Дисбалансите на фазовото напрежение оказват голямо влияние върху работата на оборудването. Основната част от трифазните консуматори (консуматори, захранвани от линейно напрежение) са електрическите двигатели. Системата за контрол и наблюдение за стартиране на такива трифазни консуматори, като правило, е свързана към фазово напрежение. При фазови дисбаланси системата за управление за стартиране на електродвигателя, която контролира продължителността и факта на стартиране, е нестабилна, т.е. спонтанно издава команди за стартиране или спиране. Диапазонът на вариране на фазовото напрежение е строго регламентиран от експлоатационната документация (като правило не се допуска отклонение от повече от ± 7,5 ÷ 10% от номиналното). Ако разместването е надвишило допустимата граница, тогава системата за контрол на пускането отказва. Когато нивото на фазовото напрежение се възстанови, настъпва следващото стартиране и т.н.

Известно е, че режимът на стартиране на асинхронен двигател се характеризира с краткотрайна работа на намотките на статора в режим на късо съединение. Честото рестартиране ще доведе до значително прегряване на изолацията и значително ще увеличи консумацията на енергия от мрежата. Възможните отрицателни последици от този режим на работа са или отказ при стартиране, или повреда на оборудването поради прегаряне на намотките на двигателя.

За еднофазни потребители ниското напрежение е причина за слаба светлина в осветителните тела, продължително стартиране на моторни устройства, компютърни неизправности и др. Високото напрежение причинява повреди на електрическите приемници поради влошаване на изолацията, изключване на защитни устройства, изгорени предпазители.

Според информацията, дадена от резултатите от измерванията, малка асиметрия на напрежението (например до 2%) на клемите на асинхронен двигател води до значително увеличение на загубите на мощност (до 33% в статора и 12% в ротора), което от своя страна причинява допълнително нагряване на намотките и намаляване на експлоатационния живот на тяхната изолация (с 10,8%), а при дисбаланси от 5%, общите загуби се увеличават с 1,5 пъти и съответното нарастване на потреблението на ток. Допълнителните загуби поради асиметрията на напрежението нямат никаква връзка с натоварването на двигателя.

Дългосрочната допустима мощност за двигатели до 7 kW с дисбаланс на напрежението 5% е намалена спрямо номиналната с 10 - 15%, а с дисбаланс 10% - с 25 - 45%. Друг отрицателен ефект от дисбаланса на напрежението се изразява в появата на допълнителни вибрации, в резултат на което експлоатационният живот на отделните части на двигателя, включително неговите намотки, се намалява. В симетричен режим основната причина за вибрациите е дисбалансът на въртящите се части и несъосността на валовете. При небалансирани напрежения възникват допълнителни вибрации, които са съизмерими с, или по-големи от вибрациите в симетричен режим, като общата вибрация може да надвишава допустимото ниво. Изчисленията показват, че в някои случаи допустимият дисбаланс на напрежението е ограничен не от условията на нагряване, а от условията на механично претоварване по време на вибрации на корпуса на двигателя.

Ако фазовият дисбаланс не може да бъде отстранен чрез равномерно разпределение на товара по фазите и в същото време неговото присъствие води до нарушаване на технологичните процеси, то елиминирането му обикновено се осигурява чрез включване на мощен трифазен стабилизатор на напрежението (всъщност представляващ три независими еднофазни стабилизатора) или инсталиране на специален трифазен балансиращ трансформатор.

Включването на фазови стабилизатори обаче всъщност не решава проблема, тъй като самите те провокират асиметрията на трифазната система. В допълнение към основния си недостатък, трифазните стабилизатори на напрежение консумират значително количество електроенергия и изискват значителни разходи за обслужване, тъй като имат ниска надеждност - както електромеханичните, така и електронните стабилизатори на напрежение имат бързо износване и често повреждащи се части, което прави такова решение за намаляване на фазовия дисбаланс скъпо.

Следователно обикновено се предпочита симетриращ трансформатор, като той изпълнява следните функции:

- премахва дисбаланса на фазовите напрежения;

- равномерно разпределя натоварванията във фазите;

- осигурява зададена стойност на фазовите напрежения;

Включването на балансиращ трансформатор обаче води до редица допълнителни проблеми:

- поради факта, че балансиращият трансформатор е включен при прекъсване на мрежовите проводници, в случай на негова повреда се нарушава електрозахранването на цялото предприятие;

- балансиращият трансформатор, съгласно своя принцип, трябва да работи в режим на ненатоварване, което води до факта, че той се превръща в мощен източник на реактивна мощност от индуктивен характер в мрежата на предприятието, която трябва да бъде допълнително компенсирана;

- балансиращият трансформатор има значително тегло и размери, например балансиращ трансформатор 160 kVA има тегло 250 kg, размерите са 710x610x640 mm;