10 dersten 2.

Üç Fazlı Güç Temelleri

Hane seviyesinin üzerindeki üretim, iletim ve dağıtımın neredeyse tamamı üç fazlıdır. Bu keyfi bir standart değil — üç fazlı sistemler sabit güç sağlar, aynı güç aktarımı için daha az iletken malzemesi kullanır ve motorların ek devre gerektirmeden kalkmasına izin verir. Hat (line) ve faz büyüklükleri arasında rahatça geçiş yapabildiğinde, güç sistemleri analizinin büyük kısmı çok daha az korkutucu hale gelir.

Neden tek faz değil de üç faz?

Tek fazlı bir AC devrede, anlık güç p(t) = v(t)·i(t) salınır — her periyotta iki kez sıfır ile tepe değer arasında gidip gelir. Bu salınım motorlarda ve jeneratörlerde titreşime yol açar ve ekipmanın ortalamaya değil tepe değere göre tasarlanmasını zorunlu kılar. Birbirinden tam 120° aralıklı iki faz daha eklendiğinde kullanışlı bir şey olur: üç salınımlı güç dalga formu toplamda sabit bir değere ulaşır. Dengeli bir üç fazlı sistem, düzgün, salınımsız güç sağlar — büyük jeneratörlerin, motorların ve iletim hatlarının tam olarak istediği şey budur.

Yıldız (Y) ve üçgen (Δ) bağlantılar

Bir jeneratörün, transformatörün veya yükün üç faz sargısı iki şekilde bağlanabilir:

Yıldız (Y): Üç sargı da ortak bir noktayı (nötr noktasını) paylaşır. Bu, aynı kaynaktan hem hat gerilimi (örneğin 400 V) hem de faz gerilimi (230 V) sunulmasını sağlar — Avrupa alçak gerilim dağıtımının çalışma şekli tam olarak budur.

Üçgen (Δ): Sargılar uç uca kapalı bir üçgen oluşturur, nötr noktası yoktur. Üçgen bağlantı, nötre ihtiyaç duyulmayan yerlerde yaygındır: dağıtım transformatörlerinin yüksek gerilim tarafında (Dyn) ve jeneratör yükseltici transformatörlerinin alçak gerilim tarafında (YNd). Büyük jeneratörlerin kendisi ise neredeyse her zaman yıldız bağlıdır; nötr, toprak arıza akımını sınırlamak için yüksek bir empedans üzerinden topraklanır.

Hat büyüklükleri ve faz büyüklükleri

"Faz" değerleri tek bir sargı üzerinden ölçülür. "Hat" değerleri, dış dünyaya bağlanan üç uçtan ikisi arasında ölçülür — sahada bir ölçü aletiyle gerçekten okuyacağınız değerlerdir. İkisi arasındaki ilişki, sargıların nasıl bağlandığına bağlıdır:

Başka bir deyişle: yıldız bağlantılar faz ile hat arasında gerilimi √3 ile çarpar; üçgen bağlantılar ise bunun yerine akımı √3 ile çarpar. Bu yüzden "400 V" etiketli bir Avrupa dağıtım transformatörü aslında size faz başına 230 V verir, yıldız bağlı olarak: 230 × √3 ≈ 400.

Üç fazlı güç formülü

Dengeli bir sistemde üç faz eşit yük taşıdığından, toplam güç basitçe faz başına gücün üç katıdır. Gerçekte ölçeceğiniz hat büyüklükleri cinsinden yazıldığında, bundan sonra sürekli kullanacağınız formül ortaya çıkar:

Bu, kaynağın yıldız veya üçgen bağlı olmasından bağımsız olarak geçerlidir — sargı bağlantısından gelen √3 çarpanı ile üç fazın birleşiminden gelen √3 çarpanı, hat gerilimi ve hat akımı cinsinden tam olarak bu tek sade ifadeye dönüşür.