Üç fazlı güç kaynağı sistemi

Çok fazlı güç kaynağı sistemi için seçeneklerden biri üç fazlı bir AC sistemidir. Bir ortak voltaj kaynağı tarafından oluşturulan aynı frekansta üç harmonik EMF'ye sahiptir. EMF verileri zaman içinde (faz halinde) 120 dereceye veya 2 x pi / 3 radyana eşit aynı faz açısı ile birbirine göre kaydırılır.

Altı telli üç fazlı sistemin ilk mucidi Nikola TeslaBununla birlikte, gelişimine önemli bir katkı, önemli avantajlar sağlayan ve asenkron elektrik motorları ile yapılan deneylerde açıkça gösterilen, sadece üç veya dört tel kullanmayı öneren Rus fizikçi mucit Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky tarafından yapıldı.

Üç fazlı bir AC sisteminde, her sinüzoidal EMF, kendi fazındadır ve ağın sürekli periyodik bir elektrifikasyon sürecine katılır, bu nedenle EMF verilerine bazen ileten EMF veri iletkenleri gibi birinci aşama, ikinci aşama, üçüncü aşama gibi basitçe “fazlar” denir. Fazlar birbirlerine göre 120 derece kaydırılır ve karşılık gelen iletkenler genellikle Latin harfleri L1, L2, L3 veya A, B, C ile gösterilir.

Böyle bir sistem, elektrik enerjisinin uzun mesafelerde tel yoluyla iletilmesi söz konusu olduğunda çok ekonomiktir. Üç fazlı transformatörler daha az malzeme yoğundur.

Güç kabloları daha az iletken metal gerektirir (genellikle bakır kullanılır), çünkü faz iletkenlerindeki akımlar, tek fazlı olanlara kıyasla, benzer iletilen güçteki tek fazlı devrelerle karşılaştırıldığında daha düşük etkili değerlere sahiptir.

Üç fazlı sistem çok dengelidir ve güç üreten tesisatta (enerji santralinin jeneratörü) düzgün bir mekanik yük uygular ve böylece hizmet ömrünü uzatır.

Elektrik tüketicilerinin sargılarından geçen üç fazlı akımların yardımıyla - çeşitli kurulumlar ve motorlar, motorların ve diğer elektrikli cihazların çalışması için gerekli dönen bir girdap manyetik alan elde etmek kolaydır.

Senkron ve asenkron üç fazlı AC motorlar basit bir cihaza sahiptir ve tek fazlı ve iki fazlı ve hatta daha klasik DC motorlardan çok daha ekonomiktir.

Bir kurulumda üç fazlı bir ağ ile, aynı anda iki çalışma voltajı elde edebilirsiniz - doğrusal ve faz, bu da sarma bağlantı şemasına bağlı olarak iki güç seviyesine sahip olmanızı sağlar - “üçgen” (İngilizce sürüm “delta”) veya “yıldız”.

Aydınlatma sistemlerinin güç kaynağına gelince, her biri ağın farklı fazlarına üç grup lamba bağlayarak titreşimi önemli ölçüde azaltabilir ve zararlı stroboskopik etkiden kurtulabilirsiniz.

Bu avantajlar, günümüzün büyük küresel elektrik enerjisi endüstrisinde üç fazlı bir güç kaynağı sisteminin yaygın kullanımını belirlemektedir.

star

"Yıldız" şemasına göre bağlantı, jeneratörün faz sargılarının uçlarının bir ortak "nötr" noktaya (nötr-N) ve tüketicinin faz çıkışlarının uçlarına bağlanmasını içerir.

Tüketicinin fazlarını jeneratörün karşılık gelen fazlarına bağlayan tellere üç fazlı bir ağda doğrusal teller denir. Jeneratörün ve tüketicinin nötrlerini birbirine bağlayan tel nötr bir teldir (“N” işaretli).

Nötr varlığında, üç fazlı bir ağ dört telli ve nötr yoksa üç telli çıkıyor. Tüketicinin üç fazındaki dirençlerin birbirine eşit olduğu koşullar altında, yani Za = Zb = Zc olması durumunda, yük simetrik olacaktır. Bu, üç fazlı bir ağ için ideal bir çalışma modudur.

Nötr varsa, faz gerilimi herhangi bir faz teli ile nötr tel arasında voltaj olarak adlandırılır. Ve herhangi iki fazlı tel arasındaki voltajlara doğrusal voltaj denir.

Ağda yıldız bağlantısı varsa, altında simetrik yük faz ve doğrusal akımlar ve gerilimler arasındaki ilişki aşağıdaki ilişkilerle açıklanabilir:

Doğrusal gerilimlerin karşılık gelen faz gerilimlerine göre 30 derecelik bir açıyla (pi / 6 radyan) değiştiği görülebilir:

Bilinen faz gerilimleri dikkate alınarak simetrik bir yük koşullarında "yıldızın" bağlantısındaki güç, formül ile belirlenebilir:

Nötr ve faz dengesizliğinin önemi hakkında

Kesinlikle simetrik bir yük ile, nötr olmasa bile lineer gerilimli üç tel ile tüketicilere güç kaynağı mümkündür, ancak, fazlardaki yükler kesinlikle simetrik değilse, her zaman nötr gereklidir.

Asimetrik bir yük ile nötr tel kırılırsa veya direnci bir nedenden dolayı artarsa, bir "faz dengesizliği" oluşur ve daha sonra üç fazdaki yükler, yük dirençlerinin dağılımına bağlı olarak farklı voltajlar altında - sıfırdan lineer - olabilir. fazlar tarafsız mola anında.

Ancak yükler nominal olarak kesinlikle faz gerilimleri için tasarlanmıştır, bu da bir şeyin başarısız olabileceği anlamına gelir. Faz dengesizliği özellikle ev aletleri ve elektronik cihazlar için tehlikelidir, çünkü bu nedenle sadece bazı cihazlar yanmaz, aynı zamanda yangın da olabilir.

Üçüncünün katları harmonik sorunu

Çoğu zaman, ev ve diğer cihazlar günümüzde anahtarlamalı güç kaynakları ile ve entegre bir güç faktörü düzeltme devresi olmadan donatılmıştır. Bu, redresörden sonra monte edilen çıkış filtresi kapasitörü hızlı ve hızlı bir şekilde şarj edildiğinde, tüketim anlarının şebeke sinüsoidinin üst kısmına yakın ince darbeli akım tepe noktaları ile sınırlı olduğu anlamına gelir.

Ağa bağlı bu kadar çok tüketici olduğunda, besleme voltajının ana frekansının üçüncü harmonisinin yüksek bir akımı oluşur. Bu harmonik akımlar (üçüncünün katları) nötr iletkende toplanır ve her fazdaki güç tüketiminin izin verileni aşmamasına rağmen aşırı yüklenebilir.

Sorun, özellikle birçok farklı ofis ekipmanının küçük bir alanda bulunduğu ofis binalarında geçerlidir. Tüm yerleşik anahtarlama güç kaynaklarında güç faktörü düzeltme devreleri varsa, bu sorunu çözecektir.

üçgen

"Üçgen" şemasına göre bağlantı, birinci faz iletkeninin ucunun ikinci faz iletkeninin başlangıcına, ikinci faz iletkenin ucunun üçüncü faz iletkeninin başlangıcına, üçüncü faz iletkenin ucunun birinci faz iletkeninin başlangıcına bağlanmasını içerir - kapalı bir şekil - bir üçgen.

"Üçgen" bağlantısına göre simetrik yükte lineer ve faz gerilimler ve akımlar şu şekilde ilişkilidir:

Simetrik yük koşulları altında bir üçgenle bağlandığında üç fazlı bir devredeki güç aşağıdaki gibi belirlenir:

Aşağıdaki tablo farklı ülkeler için faz ve hat voltajı standartlarını göstermektedir:

Üç fazlı bir ağın farklı fazlarındaki iletkenlerin yanı sıra nötr ve koruyucu iletkenler geleneksel olarak kendi renkleriyle işaretlenir.

Bu, elektrik çarpmasını önlemek ve ağ bakımının rahatlığını sağlamak, kurulum ve onarımlarını kolaylaştırmak ve ekipmanın aşamasını standartlaştırmak için yapılır: faz sırası, örneğin, bir endüksiyon motorunun dönme yönünü, kontrollü bir üç fazlı doğrultucunun çalışma modunu ayarlamak için çok önemlidir. Farklı ülkelerde renk işaretlemesi farklıdır, bazılarında aynıdır.

bakınız: Tel renk kodlaması