Üç fazlı elektrik gücü - Three-phase electric power

Vikipedi, özgür ansiklopedi
208Y / 120 volt servis için dört tel çıkışlı üç fazlı transformatör: nötr için bir tel, A, B ve C fazları için diğerleri

Üç fazlı elektrik gücü , alternatif akım elektrik enerjisi üretimi , iletimi ve dağıtımı için yaygın bir yöntemdir . Bir tür çok fazlı sistemdir ve dünya çapında elektrik şebekeleri tarafından güç aktarmak için kullanılan en yaygın yöntemdir . Aynı zamanda büyük motorlara ve diğer ağır yüklere güç sağlamak için kullanılır .

Bir üç telli üç fazlı devre genellikle daha ekonomik bir eşdeğer iki telli daha tek fazlı zemin için, aynı hat devrenin voltaj elektrik güç belirli bir miktar iletmek için daha az iletken malzeme kullandığından. Çok fazlı güç sistemleri, 1880'lerin sonlarında Galileo Ferraris , Mikhail Dolivo-Dobrovolsky , Jonas Wenström , John Hopkinson ve Nikola Tesla tarafından bağımsız olarak icat edildi .

Terminoloji

İletkenler a arasındaki voltaj kaynağı ve bir yük hatları olarak adlandırılır ve gerilim her iki hat arasında adlandırılan çizgi voltajını . Herhangi bir hat ile nötr arasında ölçülen voltaja faz voltajı denir . Örneğin, 208/120 voltluk bir servis için hat voltajı 208 Volt ve faz voltajı 120 Volttur.

Prensip

Üç fazlı bir sistemdeki anlık gerilimlerin normalleştirilmiş dalga formları , bir döngüde sağa doğru artan zamanla. Faz sırası 1‑2‑3'tür. Bu döngü , güç sisteminin frekansı ile tekrar eder . İdeal olarak, her fazın voltajı , akımı ve gücü diğerlerinden 120 ° ile dengelenir.
Üç fazlı elektrik enerjisi nakil hatları
Üç fazlı transformatör (Békéscsaba, Macaristan): solda birincil kablolar ve sağda ikincil kablolar

Simetrik üç fazlı bir güç kaynağı sisteminde, üç iletkenin her biri , ortak bir referansa göre aynı frekansta ve voltaj genliğinde bir alternatif akımı taşır , ancak her biri arasındaki bir döngünün üçte biri kadar bir faz farkı vardır. Ortak referans genellikle toprağa ve genellikle nötr denilen akım taşıyan bir iletkene bağlanır. Faz farkı nedeniyle , herhangi bir iletkendeki voltaj , diğer iletkenlerden birinden sonra bir döngünün üçte birinde ve kalan iletkenden önce bir döngünün üçte birinde zirveye ulaşır. Bu faz gecikmesi, dengeli bir doğrusal yüke sabit güç aktarımı sağlar. Ayrıca, bir elektrik motorunda dönen bir manyetik alan üretmeyi ve transformatörler kullanarak başka faz düzenlemeleri oluşturmayı (örneğin, bir Scott-T transformatörü kullanan iki fazlı bir sistem) mümkün kılar . İki faz arasındaki voltaj farkının genliği, ayrı fazların voltaj genliğinin (1.732 ...) katıdır.

Burada açıklanan simetrik üç fazlı sistemler, basitçe üç fazlı sistemler olarak adlandırılır, çünkü asimetrik üç fazlı güç sistemleri (yani eşit olmayan voltajlar veya faz kaymaları ile) tasarlamak ve uygulamak mümkün olsa da, pratikte kullanılmazlar. çünkü simetrik sistemlerin en önemli avantajlarından yoksundurlar.

Dengeli ve doğrusal bir yükü besleyen üç fazlı bir sistemde, üç iletkenin anlık akımlarının toplamı sıfırdır. Diğer bir deyişle, her bir iletkendeki akım, büyüklük olarak diğer ikisindeki akımların toplamına eşittir, ancak zıt işaretlidir. Herhangi bir faz iletkenindeki akımın dönüş yolu diğer iki faz iletkenidir.

Sabit güç aktarımı ve faz akımlarının iptali, tek fazlı gücün iki katı olan kapasite-iletken malzeme oranını koruyarak herhangi bir sayıda (birden fazla) fazda mümkündür. Bununla birlikte, iki faz, yüke daha az düzgün (titreşimli) bir akımla sonuçlanır (sorunsuz güç aktarımını zorlaştırır) ve üçten fazla faz, altyapıyı gereksiz yere karmaşıklaştırır.

Üç fazlı sistemler, düşük voltaj dağıtımında yaygın olan dördüncü bir tele sahip olabilir. Bu nötr teldir. Nötr, üç ayrı tek fazlı beslemenin sabit bir voltajda sağlanmasına izin verir ve genellikle birden fazla tek fazlı yük sağlamak için kullanılır . Bağlantılar, her gruptan mümkün olduğunca her fazdan eşit güç çekilecek şekilde düzenlenmiştir. Yukarı ilerletmek dağıtım sistemi , akıntılar genellikle iyi dengelenir. Transformatörler, dengesiz yüklere ve ilişkili sekonder taraf nötr akımlarına izin verirken, dört telli bir sekonder ve bir üç telli primere sahip olacak şekilde kablolanabilir.

Faz sırası

Üç faz için kablolama genellikle ülkeye göre değişen renklerle tanımlanır. Üç fazlı motorların istenen dönüş yönünü elde etmek için fazlar doğru şekilde bağlanmalıdır. Örneğin, pompalar ve fanlar ters yönde çalışmaz. İki kaynak aynı anda bağlanabiliyorsa, fazların kimliğini korumak gerekir; iki farklı faz arasındaki doğrudan ara bağlantı kısa devredir .

Avantajları

İki iletken (faz ve nötr ) kullanan tek fazlı bir AC güç kaynağıyla karşılaştırıldığında, nötr olmayan üç fazlı bir besleme ve faz başına aynı fazdan toprağa voltaj ve akım kapasitesi, kullanarak üç kat daha fazla güç iletebilir. 1,5 kat daha fazla kablo (yani, iki yerine üç). Böylece kapasitenin iletken malzemeye oranı ikiye katlanır. Kapasitenin iletken malzemeye oranı, topraklamasız üç fazlı ve merkezden topraklanmış tek fazlı bir sistemle 3: 1'e yükselir (veya her ikisi de iletkenlerle aynı ölçüye sahip toprakları kullanıyorsa 2.25: 1).

Üç fazlı beslemelerin, onları elektrik enerjisi dağıtım sistemlerinde arzu edilir kılan özellikleri vardır:

  • Faz akımları, doğrusal dengeli bir yük durumunda toplamı sıfıra toplanarak birbirini iptal etme eğilimindedir. Bu, çok az akım taşıdığı veya hiç taşımadığı için nötr iletkenin boyutunu küçültmeyi mümkün kılar. Dengeli bir yük ile, tüm faz iletkenleri aynı akımı taşır ve bu nedenle aynı boyutta olabilir.
  • Doğrusal dengeli bir yüke güç aktarımı sabittir. Motor / jeneratör uygulamalarında bu, titreşimleri azaltmaya yardımcı olur.
  • Üç fazlı sistemler, herhangi bir başlatma devresi gerekmediğinden, elektrik motorlarının tasarımını basitleştiren, belirli bir yöne ve sabit büyüklüğe sahip dönen bir manyetik alan üretebilir .

Ev yüklerinin çoğu tek fazlıdır. Kuzey Amerika konutlarında, üç fazlı güç bir apartman bloğunu besleyebilirken, evdeki yükler tek fazlı olarak bağlanmıştır. Düşük yoğunluklu alanlarda, dağıtım için tek bir faz kullanılabilir. Elektrikli sobalar ve çamaşır kurutucular gibi bazı yüksek güçlü ev aletleri , 240 voltta ayrık fazlı bir sistemle veya 208 voltta üç fazlı bir sistemin iki fazından güç alır.

Üretim ve dağıtım

Üç fazlı akımın animasyonu
Soldaki resim: Her fazın ayrı bir çift iletim kablosu kullanan temel altı telli üç fazlı alternatör. Sağdaki resim: fazların nasıl yalnızca üç kabloyu paylaşabildiğini gösteren temel üç telli üç fazlı alternatör.

En güç istasyonu , bir elektrik jeneratörü üç kümesi içine dönüştürür mekanik güç AC elektrik akımları , jeneratörün her bir bobin (veya sarma) den on. Sargılar, akımlar aynı frekansta olacak şekilde, ancak dalgalarının tepe noktaları ve çukurları, üçte bir döngü ( 120 ° veya 3 radyan ) faz ayrımı ile üç tamamlayıcı akım sağlamak için ofset olacak şekilde düzenlenmiştir . Jeneratör frekansı , tipik olarak 50 ya da 60 Hz ülkeye bağlı olarak,.

Santralde, kayıpları en aza indirmek için transformatörler , jeneratörlerden gelen voltajı iletime uygun bir seviyeye değiştirir .

İletim ağında daha fazla voltaj dönüşümünden sonra, voltaj müşterilere güç sağlanmadan önce nihayet standart kullanıma dönüştürülür.

Çoğu otomotiv alternatörü, üç fazlı AC üretir ve bunu bir diyot köprüsü ile DC'ye çevirir .

Trafo bağlantıları

Üç fazlı bir sistemin fazları arasına "üçgen" bağlı bir transformatör sargısı bağlanır. Bir "wye" transformatörü, her bir sargıyı bir faz telinden ortak bir nötr noktaya bağlar.

Tek bir üç fazlı transformatör veya üç tek fazlı transformatör kullanılabilir.

Bir "açık delta" veya "V" sisteminde, yalnızca iki transformatör kullanılır. Üç tek fazlı transformatörden oluşan kapalı bir delta, transformatörlerden biri arızalandığında veya çıkarılması gerekiyorsa, açık bir delta olarak çalışabilir. Açık deltada, her transformatör kendi fazları için akımın yanı sıra üçüncü faz için akım taşımalıdır, bu nedenle kapasite% 87'ye düşürülür. Üç transformatörden biri eksik ve kalan ikisi% 87 verimlilikle kapasite% 58'dir ( % 87'nin 2 3'ü ).

Üçgen beslemeli bir sistemin toprağa kaçak akımın tespiti veya aşırı gerilimden korunması için topraklanması gerektiğinde, topraklama arızası akımlarının herhangi bir fazdan toprağa dönmesine izin vermek için bir topraklama transformatörü (genellikle bir zikzak transformatör ) bağlanabilir. Diğer bir varyasyon, transformatörlerin bağlantı noktalarından birinde topraklanmış kapalı bir delta olan "köşeden topraklanmış" bir delta sistemidir.

Üç telli ve dört telli devreler

Wye (Y) ve delta (Δ) devreleri

İki temel üç fazlı konfigürasyon vardır: wye (Y) ve delta (Δ). Şemada gösterildiği gibi, bir delta konfigürasyonu, iletim için yalnızca üç kablo gerektirir, ancak bir wye (yıldız) konfigürasyonu dördüncü bir kabloya sahip olabilir. Dördüncü tel, varsa, nötr olarak sağlanır ve normal olarak topraklanır. Üç telli ve dört telli tanımlamalar , yalnızca arıza koruması için olan ve normal kullanımda akım taşımayan birçok iletim hattının üzerinde bulunan toprak telini saymaz .

Nötr, tüm besleme sargılarının "ortak yıldız noktasına" bağlandığında, faz ve nötr arasında simetrik voltajlara sahip dört telli bir sistem elde edilir. Böyle bir sistemde, üç fazın tümü, nötre göre aynı büyüklükte gerilime sahip olacaktır. Diğer simetrik olmayan sistemler kullanılmıştır.

Dört telli wye sistemi, karışık aydınlatma ve motor yükleri gibi tek fazlı ve üç fazlı yüklerin bir karışımı sunulacağı zaman kullanılır. Uygulamaya bir örnek, Avrupa'daki (ve başka yerlerdeki) yerel dağıtımdır; burada her müşteri yalnızca bir aşamadan ve nötrden (üç aşamada ortak olan) beslenebilir. Nötrü paylaşan bir grup müşteri eşit olmayan faz akımlarını çektiğinde, ortak nötr tel bu dengesizliklerden kaynaklanan akımları taşır. Elektrik mühendisleri, herhangi bir konum için üç fazlı güç sistemini tasarlamaya çalışırlar, böylece üç fazın her birinden çekilen güç, o sahada mümkün olduğunca aynı olur. Elektrik mühendisleri ayrıca dağıtım ağını, yüklerin mümkün olduğunca dengelenmesini sağlayacak şekilde düzenlemeye çalışırlar, çünkü bireysel tesisler için geçerli olan aynı ilkeler geniş ölçekli dağıtım sistemi gücü için de geçerlidir. Bu nedenle, tedarik yetkilileri, üç fazın her birinde çekilen gücü çok sayıda binaya dağıtmak için her türlü çaba sarf edilir, böylece ortalama olarak, tedarik noktasında mümkün olduğunca dengeli bir yük görülür.

Bir transformatör çekirdeği boyunca bir delta-wye konfigürasyonu (pratik bir transformatörün genellikle her iki tarafta farklı sayıda dönüşe sahip olacağına dikkat edin).

Ev içi kullanım için, İngiltere gibi bazı ülkeler bir mülke yüksek akımda (100  A'ya kadar ) bir faz ve nötr tedarik edebilirken , Almanya gibi diğerleri her müşteriye 3 faz ve nötr tedarik edebilir, ancak daha düşük bir sigortayla derecelendirme, tipik olarak faz başına 40–63  A ve ilk aşamada daha fazla yüklenme eğiliminde olma etkisinden kaçınmak için "döndürülmüş".

Aynı dağıtım sistemindeki karışık tek fazlı ve üç fazlı yükler için kullanılan " yüksek bacak delta " sistemi için bir transformatör . Motorlar gibi üç fazlı yükler L1, L2 ve L3'e bağlanır. Tek fazlı yükler, L1 veya L2 ile nötr arasında veya L1 ile L2 arasında bağlanacaktır. L3 fazı, L1 veya L2 voltajının nötr olarak 1,73 katıdır, bu nedenle bu bacak tek fazlı yükler için kullanılmaz.

Wye (Y) ve delta (Δ) bağlantısına göre. Genel olarak, iletim ve dağıtım amaçları için dört farklı tipte üç fazlı transformatör sargı bağlantısı vardır.

  • wye (Y) - wye (Y), küçük akım ve yüksek voltaj için kullanılır.
  • Delta (Δ) - Delta (Δ), büyük akımlar ve düşük voltajlar için kullanılır.
  • Delta (Δ) - wye (Y), yükseltici transformatörler için, yani üretim istasyonlarında kullanılır.
  • wye (Y) - Delta (Δ), düşürme transformatörleri için, yani iletimin sonunda kullanılır.

Kuzey Amerika'da, yükü besleyen delta bağlantılı bir transformatörün bir sargısının merkeze vurulduğu ve bu merkez musluğunun topraklandığı ve ikinci diyagramda gösterildiği gibi nötr olarak bağlandığı durumlarda bazen bir yüksek bacak delta kaynağı kullanılır. Bu kurulum üç farklı voltaj üretir: Merkez kademe (nötr) ile üst ve alt kademe (faz ve anti-faz) arasındaki gerilim 120  V (% 100) ise, faz ve anti-faz hatlarındaki gerilim 240 V (% 200) ve nötrden "yüksek bacak" gerilimine ≈ 208 V (% 173).

Delta bağlantılı beslemenin sağlanmasının nedeni genellikle dönen bir alan gerektiren büyük motorlara güç sağlamaktır. Bununla birlikte, ilgili tesisler aynı zamanda, ikisi "nötr" ve merkezdeki kademeli faz noktalarından biri arasında türetilen (180 derece "faz dışı") olan "normal" Kuzey Amerika 120 V beslemelerini de gerektirecektir.

Dengeli devreler

Mükemmel dengelenmiş durumda, her üç hat da eşdeğer yükleri paylaşır. Devreleri inceleyerek, hat gerilimi ve akımı arasındaki ilişkileri ve yıldız ve üçgen bağlı yükler için yük gerilimi ve akımı arasındaki ilişkileri elde edebiliriz.

Dengeli bir sistemde her hat, birbirinden eşit aralıklarla faz açılarında eşit voltaj büyüklükleri üretecektir. V ile 1 eden referans olarak V , 3 v kalmış 2 gecikmeli V 1 kullanarak, açı gösterimini , ve V, LN hattı ve sahip nötr arasındaki voltaj:

Bu gerilimler, wye veya delta bağlantılı bir yüke beslenir.

Wye (veya yıldız; Y)

Üç fazlı AC jeneratör, yıldız veya yıldız bağlantılı bir yüke yıldız veya yıldız kaynağı olarak bağlanır

Yük tarafından görülen voltaj, yük bağlantısına bağlı olacaktır; wye durumu için, her bir yükü bir faza (hattan nötre) voltajlara bağlamak şunları verir:

burada Z, toplam hat ve yük empedansı toplamıdır ( Z toplam = Z LN + Z -Y ) ve θ toplam empedans (aşamasıdır Z toplam ).

Her fazın voltajı ve akımı arasındaki faz açısı farkı mutlaka 0 değildir ve yük empedansının türüne, Z y bağlıdır . Endüktif ve kapasitif yükler, akımın ya gecikmesine ya da gerilimi yönlendirmesine neden olur. Bununla birlikte, her bir çizgi çifti arasındaki göreceli faz açısı (1 ila 2, 2 ila 3 ve 3 ila 1) yine de -120 ° olacaktır.

Bir wye konfigürasyonu için fazör diyagramı olup, burada V ab bir hat voltajını ve V an ise bir faz voltajını temsil eder. Gerilimler şu şekilde dengelenir:
  • V ab = (1∠α - 1∠α + 120 °) 3  | V | ∠α + 30 °
  • V bc = 3  | V | ∠α - 90 °
  • V ca = 3  | V | ∠α + 150 °
(Bu durumda α = 0.)

Kirchhoff'un akım yasasını (KCL) nötr düğüme uygulayarak , üç faz akımlarının toplamı nötr hattaki toplam akıma eşittir. Dengeli durumda:

Delta (Δ)

Üç fazlı AC jeneratör, delta bağlantılı bir yüke bir yıldız kaynağı olarak bağlanır

Delta devresinde, yükler hatlar boyunca bağlanır ve bu nedenle yükler, hatlar arası voltajları görür:

v1 , genellikle 0 ° olarak alınan ilk voltaj için faz kaymasıdır; bu durumda, Φ v2 = −120 ° ve Φ v3 = −240 ° veya 120 °.)

Daha ileri:

burada θ ö empedans (aşamasıdır Z Δ ).

Bağıl açıları, böylece korunur ı 31 gecikme I 23 gecikme I 12 120 tarafından °. Her delta düğümünde KCL kullanarak hat akımlarının hesaplanması şunları verir:

ve benzer şekilde her bir satır için:

burada yine θ , delta empedansının ( Z Δ ) fazıdır .

Bir delta konfigürasyonu ve akımlarının karşılık gelen bir fazör diyagramı. Faz gerilimleri, hat gerilimlerine eşittir ve akımlar şu şekilde hesaplanır:
  • Ben a = ben ab - ben ca = 3  ben ab ∠ − 30 °
  • Ben b = ben bc - ben ab
  • I c = I ca - I bc
Aktarılan toplam güç:
  • S = 3V faz I * faz

Bir fazör diyagramının incelenmesi veya fazör gösteriminden karmaşık gösterime dönüştürülmesi, iki hattan nötre gerilimler arasındaki farkın, 3 faktörü kadar daha büyük bir hattan-hatta gerilimi nasıl verdiğini aydınlatır . Bir delta konfigürasyonu, bir transformatörün fazları boyunca bir yükü bağladığından , wye konfigürasyonunda bir yüke iletilen hattan nötre voltajdan 3 kat daha büyük olan hattan hatta voltaj farkını sağlar . Transfer güç V olduğu gibi 2 / Z, üçgen şekilde empedans aynı güç transfer edilmesi için bir tüp bağlantısı yapılandırmasında ne olacağını 3 kez olmalıdır.

Tek fazlı yükler

Bir hariç yüksek bacak ö sistemi, tek fazlı yükler, iki faza bağlı olabilir ya da bir yük nötr fazdan bağlanabilir. Tek fazlı yükleri üç fazlı bir sistemin fazları arasında dağıtmak, yükü dengeler ve iletkenlerin ve transformatörlerin en ekonomik şekilde kullanılmasını sağlar.

Simetrik üç fazlı dört telli bir sistemde, üç fazlı iletkenler sistem nötrüne aynı gerilime sahiptir. Hat iletkenleri arasındaki voltaj , faz iletkeninin nötr voltaja göre 3 katıdır:

Müşterinin tesislerinden besleme trafosuna dönen akımların tümü nötr teli paylaşır. Yükler üç fazın tamamına eşit olarak dağıtılırsa, nötr teldeki geri dönen akımların toplamı yaklaşık olarak sıfırdır. Transformatörün sekonder tarafındaki herhangi bir dengesiz faz yüklemesi, transformatör kapasitesini verimsiz kullanacaktır.

Besleme nötrü kesilirse, faz-nötr voltaj artık korunmaz. Daha yüksek bağıl yüklü fazlar, düşük voltajla karşılaşacak ve daha düşük bağıl yüklü fazlar, fazdan faza gerilime kadar yüksek voltajla karşılaşacaktır.

Bir yüksek bacak delta faz-nötr bir ilişki sağlar V LL = 2  V LN Ancak LN yükü bir faz üzerinde uygulanır. Bir transformatör üreticisinin sayfası, LN yüklemesinin transformatör kapasitesinin% 5'ini aşmadığını önermektedir.

Yana 3 tanımlayan ≈ 1.73, V LN % 100 verir V LL ≈% 100 x 1.73 = 173% . Eğer V LL sonra% 100 olarak ayarlandı V LN ≈% 57,7 .

Dengesiz yükler

Üç fazlı bir sistemin üç canlı telindeki akımlar eşit olmadığında veya tam 120 ° faz açısında olmadığında, güç kaybı mükemmel dengelenmiş bir sistemden daha büyüktür. Simetrik bileşenler yöntemi, dengesiz sistemleri analiz etmek için kullanılır.

Doğrusal olmayan yükler

Doğrusal yüklerde, nötr sadece fazlar arasındaki dengesizlikten dolayı akımı taşır. Gaz deşarj lambaları ve anahtarlamalı güç kaynakları , bilgisayarlar, ofis ekipmanı gibi redresör-kapasitör ön ucunu kullanan cihazlar ve bunlar, tüm besleme fazlarında faz içi olan üçüncü dereceden harmonikler üretir . Sonuç olarak, bu tür harmonik akımlar, nötr akımın faz akımını aşmasına neden olabilen bir wye sistemindeki (veya bir üçgen sistemdeki topraklanmış (zikzak) transformatördeki) nötre eklenir.

Üç fazlı yükler

Önemli bir üç fazlı yük sınıfı elektrik motorudur . Üç fazlı bir asenkron motor, basit bir tasarıma, doğası gereği yüksek başlangıç ​​torkuna ve yüksek verime sahiptir. Bu tür motorlar endüstride birçok uygulama için kullanılmaktadır. Üç fazlı bir motor, aynı voltaj sınıfına ve dereceye sahip tek fazlı bir motordan daha kompakt ve daha az maliyetlidir ve 10   HP'nin (7,5 kW) üzerindeki tek fazlı AC motorlar nadirdir. Üç fazlı motorlar ayrıca, aynı koşullar altında kullanılan aynı güce sahip tek fazlı motorlardan daha az titreşir ve dolayısıyla daha uzun süre dayanır.

Elektrikli kazanlar veya alan ısıtma gibi dirençli ısıtma yükleri , üç fazlı sistemlere bağlanabilir. Elektrikli aydınlatma da benzer şekilde bağlanabilir.

Işıktaki çizgi frekansı titreşimi, ağır çekim tekrarları için spor etkinliği yayınında kullanılan yüksek hızlı kameralar için zararlıdır . Hat frekansı ile çalışan ışık kaynaklarının üç faza eşit olarak yayılmasıyla azaltılabilir, böylece aydınlatılan alan üç fazın tümünden aydınlatılır. Bu teknik, 2008 Pekin Olimpiyatları'nda başarıyla uygulandı.

Doğrultucular , altı darbeli bir DC çıkışı üretmek için üç fazlı bir kaynak kullanabilir. Bu tür redresörlerin çıkışı, rektifiye edilmiş tek fazdan çok daha pürüzsüzdür ve tek fazın aksine, darbeler arasında sıfıra düşmez. Bu tür redresörler, akü şarjı, alüminyum üretimi gibi elektroliz işlemleri veya DC motorların çalıştırılması için kullanılabilir. "Zig-zag" transformatörleri , altı fazlı tam dalga düzeltmeye eşdeğer, döngü başına on iki darbe yapabilir ve bu yöntem, sonuçta ortaya çıkan DC'nin kalitesini iyileştirirken, filtreleme bileşenlerinin maliyetini azaltmak için ara sıra kullanılır.

Almanya'da elektrikli sobalarda yaygın olarak kullanılan üç fazlı fiş

Üç fazlı yüke bir örnek, çelik yapımında ve cevherlerin rafine edilmesinde kullanılan elektrik ark ocağıdır.

Birçok Avrupa ülkesinde elektrikli sobalar genellikle üç fazlı bir besleme için tasarlanmıştır. Üç faz mevcut değilse, tek fazlı bir devreye bağlantıya izin vermek için, bağımsız ısıtma üniteleri genellikle faz ve nötr arasına bağlanır. Evsel alandaki diğer olağan üç fazlı yükler, tanksız su ısıtma sistemleri ve depolama ısıtıcılarıdır . Avrupa ve Birleşik Krallık'taki evler, herhangi bir faz ile toprak arasında nominal 230 V'ta standardize edilmiştir. (Mevcut kaynaklar Birleşik Krallık'ta 240 V ve kıtanın çoğunda 220 V civarında kalmaktadır.) Çoğu ev grubu, üç fazlı bir sokak trafosundan beslenir, böylece ortalamanın üzerinde talebi olan münferit tesisler bir saniye veya üçüncü faz bağlantısı.

Faz dönüştürücüler

Faz dönüştürücüler , üç fazlı ekipmanın tek fazlı bir güç kaynağı üzerinde çalıştırılması gerektiğinde kullanılır. Üç fazlı güç bulunmadığında veya maliyet haklı olmadığında kullanılırlar. Bu tür dönüştürücüler ayrıca frekansın değiştirilmesine izin vererek hız kontrolüne izin verebilir. Bazı demiryolu lokomotifleri, elektronik bir sürücü ile beslenen üç fazlı motorları sürmek için tek fazlı bir kaynak kullanır.

Bir döner faz dönüştürücü , özel başlatma düzenlemelerine ve dengeli üç fazlı voltajlar üreten güç faktörü düzeltmesine sahip üç fazlı bir motordur . Düzgün tasarlandıklarında, bu döner dönüştürücüler, tek fazlı bir kaynak üzerinde üç fazlı bir motorun tatmin edici şekilde çalışmasına izin verebilir. Böyle bir cihazda enerji depolama, dönen bileşenlerin ataleti (volan etkisi) ile gerçekleştirilir. Bazen şaftın bir veya her iki ucunda harici bir volan bulunur.

Üç fazlı bir jeneratör, tek fazlı bir motorla çalıştırılabilir. Bu motor-jeneratör kombinasyonu, faz dönüşümünün yanı sıra bir frekans değiştirici işlevi sağlayabilir, ancak tüm masrafları ve kayıpları ile iki makineye ihtiyaç duyar. Motor-jeneratör yöntemi ayrıca büyük bir volan ve pille çalışan bir DC motor ile birlikte kullanıldığında kesintisiz bir güç kaynağı oluşturabilir ; böyle bir kombinasyon, yedek jeneratör setinin verdiği geçici frekans düşüşüne kıyasla, yedek jeneratör devreye girene kadar neredeyse sabit güç sağlayacaktır.

Kondansatörler ve otomatik dönüştürücüler, bir statik faz dönüştürücüde üç fazlı bir sistemi yaklaştırmak için kullanılabilir, ancak ek fazın voltaj ve faz açısı yalnızca belirli yükler için yararlı olabilir.

Değişken frekanslı sürücüler ve dijital faz dönüştürücüler , tek fazlı giriş gücünden dengeli bir üç fazlı kaynağı sentezlemek için güç elektroniği aygıtlarını kullanır.

Test yapmak

Bir devrede faz sırasının doğrulanması büyük ölçüde pratik öneme sahiptir. İki üç fazlı güç kaynağı, aynı faz sırasına sahip olmadıkları sürece, örneğin bir jeneratörü enerjili bir dağıtım ağına bağlarken veya iki transformatörü paralel bağlarken paralel olarak bağlanmamalıdır. Aksi takdirde, ara bağlantı kısa devre gibi davranacak ve aşırı akım akacaktır. Üç fazlı motorların dönüş yönü, herhangi iki fazın değiştirilmesiyle tersine çevrilebilir; Bir makinenin dönüşünü gözlemlemek için motora anlık enerji vererek test etmek pratik olmayabilir veya zararlı olabilir. İki kaynağın faz sırası, terminal çiftleri arasındaki voltajı ölçerek ve aralarında çok düşük voltaj bulunan terminallerin aynı faza sahip olacağı, yüksek voltaj gösteren çiftlerin ise farklı fazlarda olacağı gözlemlenerek doğrulanabilir.

Mutlak faz kimliğinin gerekli olmadığı durumlarda, faz rotasyon test cihazları, tek bir gözlemle rotasyon sırasını tanımlamak için kullanılabilir. Faz rotasyonu test cihazı, dönüş yönü doğrudan alet kasası aracılığıyla gözlemlenebilen minyatür bir üç fazlı motor içerebilir. Başka bir model, faz dönüşünü görüntülemek için bir çift lamba ve dahili bir faz kaydırma ağı kullanır. Başka bir tür alet, enerjisi kesilmiş üç fazlı bir motora bağlanabilir ve motor şaftı elle döndürüldüğünde artık manyetizmanın neden olduğu küçük gerilimleri algılayabilir. Belirli bir şaft dönüş yönü için terminallerdeki voltaj sırasını göstermek için bir lamba veya başka bir gösterge yanar.

Üç faza alternatifler

Ayrık fazlı elektrik gücü
Üç fazlı güç bulunmadığında kullanılır ve yüksek güçlü yükler için normal kullanım voltajının iki katı sağlanmasına izin verir.
İki fazlı elektrik gücü
Aralarında 90 derecelik bir faz kayması olan iki AC voltajı kullanır. İki fazlı devreler, iki çift iletkenle bağlanabilir veya iki kablo birleştirilerek devre için yalnızca üç kablo gerekebilir. Ortak iletkendeki akımlar, ayrı fazlardaki akımın 1,4 katına eklenir, bu nedenle ortak iletken daha büyük olmalıdır. İki fazlı ve üç fazlı sistemler, Charles F. Scott tarafından icat edilen bir Scott-T transformatörü ile birbirine bağlanabilir . Çok erken AC makineleri, özellikle Niagara Şelaleleri'ndeki ilk jeneratörler, iki fazlı bir sistem kullanıyordu ve bazı kalan iki fazlı dağıtım sistemleri hala var, ancak üç fazlı sistemler, modern kurulumlar için iki fazlı sistemin yerini aldı.
Monosiklik güç
Charles Proteus Steinmetz ve Elihu Thomson tarafından savunulan, 1897 civarında General Electric tarafından kullanılan, asimetrik modifiye edilmiş iki fazlı bir güç sistemi . Bu sistem, patent ihlalini önlemek için tasarlanmıştır. Bu sistemde, bir jeneratör, yükleri aydınlatmak için tasarlanmış tam voltajlı tek fazlı bir sargı ve ana sargılarla dört evreli bir voltaj üreten küçük bir fraksiyon (genellikle hat voltajının 1 / 4'ü) sargısıyla sarıldı. Amaç, bu "güç kablosu" ek sargısını, ana sargı aydınlatma yükleri için güç sağlarken, endüksiyon motorları için başlangıç ​​torku sağlamak için kullanmaktı. Simetrik iki fazlı ve üç fazlı güç dağıtım sistemlerine ilişkin Westinghouse patentlerinin sona ermesinden sonra, monosiklik sistem kullanımdan çıktı; analizi zordu ve tatmin edici enerji ölçümünün geliştirilmesi için yeterince uzun sürmedi.
Yüksek faz sıralı sistemler
Güç aktarımı için yapılmış ve test edilmiştir. Bu tür iletim hatları tipik olarak altı veya on iki faz kullanır. Yüksek faz sıralı iletim hatları , hattın her iki ucunda bir yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) dönüştürücü masrafı olmaksızın, belirli bir hacimde orantılı olarak biraz daha yüksek güç aktarımına izin verir . Ancak, buna bağlı olarak daha fazla ekipman parçasına ihtiyaç duyarlar.

Renk kodları

Üç fazlı bir sistemin iletkenleri, dengeli yüklemeye izin vermek ve motorlar için doğru faz dönüşünü sağlamak için genellikle bir renk koduyla tanımlanır . Kullanılan renkler Uluslararası Standart IEC 60446 (daha sonra IEC 60445 ), daha eski standartlara veya hiçbir standarda uymayabilir ve tek bir kurulumda bile değişebilir. Örneğin, ABD ve Kanada'da, topraklı (topraklı) ve topraklamasız sistemler için farklı renk kodları kullanılır.

Ülke Aşamalar Nötr,
N
Koruyucu toprak,
PE
L1 L2 L3
Avustralya ve Yeni Zelanda (AS / NZS   3000: 2007 Şekil   3.2 veya   AS: 3000 onaylı IEC 60446) Kırmızı veya kahverengi Beyaz; önceki Sarı Koyu mavi veya gri Siyah veya mavi Yeşil / sarı çizgili; çok eski tesisler, yeşil
Kanada Zorunlu Kırmızı Siyah Mavi Beyaz veya gri Yeşil belki sarı çizgili veya yalıtımsız
İzole sistemler Portakal Kahverengi Sarı Beyaz veya gri Yeşil belki sarı çizgili
Avrupa CENELEC ( Avrupa Birliği ve diğerleri; Nisan 2004'ten beri, IEC 60446 , daha sonra IEC   60445-2017), Birleşik Krallık (31   Mart 2004'ten beri ), Hong Kong (Temmuz 2007'den itibaren), Singapur (Mart 2009'dan itibaren), Rusya (2009'dan beri) ; GOST   R   50462), Arjantin, Ukrayna, Beyaz Rusya, Kazakistan Kahverengi Siyah Gri Mavi Yeşil / sarı çizgili
Eski Avrupa ( IEC 60446'dan önce , ülkeye göre değişir)
Birleşik Krallık (Nisan 2006'dan önce), Hong Kong (Nisan 2009'dan önce), Güney Afrika, Malezya, Singapur (Şubat 2011'den önce) Kırmızı Sarı Mavi Siyah Yeşil / sarı çizgili; c. 1970, yeşil
Hindistan Kırmızı Sarı Mavi Siyah Yeşil belki sarı çizgili
Şili - NCH 4/2003 Mavi Siyah Kırmızı Beyaz Yeşil belki sarı çizgili
Eski SSCB (Rusya, Ukrayna, Kazakistan; 2009'dan önce), Çin Halk Cumhuriyeti (GB   50303-2002 Kısım   15.2.2) Sarı Yeşil Kırmızı Gökyüzü mavi Yeşil / sarı çizgili
Norveç (CENELEC'in benimsenmesinden önce) Siyah Beyaz Gri Kahverengi Mavi Sarı / yeşil çizgili; önceki sarı veya yalıtılmamış
Amerika Birleşik Devletleri Yaygın uygulama Siyah Kırmızı Mavi Beyaz veya gri Yeşil belki sarı çizgili veya yalıtımsız
Alternatif uygulama Kahverengi Turuncu (delta) Sarı Gri veya beyaz Yeşil
Menekşe (sarı)

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar