Üç fazlı elektriğin prensibi ve bağlantısı, tek fazlı elektrik ile iki fazlı elektrik arasındaki fark
Tek fazlı elektrik, sivil ve ofis cihazlarına güç sağlamak için kullanılırken, üç fazlı AC sistemleri, güç dağıtımı için yaygın olarak kullanılır ve daha yüksek güç ekipmanlarına doğrudan güç sağlar.Bu makale, üç fazlı sistemlerin temel ilkelerini ve olası farklı ölçüm bağlantılarını tanıtmaktadır. Fark.
Üç fazlı sistem
Üç fazlı elektrik, aynı frekansa ve benzer genliğe sahip üç AC voltajından oluşur. Her ac voltaj "fazı", diğer ac voltajından 120 ° ile ayrılır (Şekil 1). Bu, dalga formları ve vektör diyagramları kullanılarak grafiksel olarak gösterilebilir (Şekil 2).
Şekil 1. Üç fazlı voltaj dalga formu
Şekil 2. Üç fazlı voltaj vektörü
Üç fazlı bir sistem kullanmanın iki nedeni vardır:
1. Motorda dönen bir manyetik alan oluşturmak için vektör aralıklı üç gerilim kullanılabilir. Böylece ek sargılara gerek kalmadan motor çalıştırılabilir.
2. Üç fazlı sistem yüke bağlanabilir ve gerekli sayıda bakır kablo bağlantısı (iletim kaybı) diğer yöntemlerin yarısıdır.
Her biri bir yüke 100 W güç sağlayan üç tek fazlı sisteme bakalım (Şekil 3). Toplam yük 3 x 100W = 300W'dir.Güç sağlamak için 6 telden 1 amper akım geçer, yani 6 birimlik bir kayıp vardır. Ayrıca (Şekil 4) 'de gösterildiği gibi, üç güç kaynağını ortak bir ana taşıyıcıya bağlayabilirsiniz. Her fazdaki yük akımı aynı olduğunda, yük dengeli kabul edilir. Yük dengelendiğinde ve üç akımın fazları birbirinden 120 ° kaydırıldığında, herhangi bir zamandaki akımların toplamı sıfırdır ve dönüş hattında akım yoktur.
Şekil 3. Üç adet tek fazlı güç kaynağı - 6 birim kayıp
Şekil 4. Üç fazlı güç kaynağı, dengeli yük-3 birim kayıpları
Y bağlantısı veya yıldız bağlantısı
Üç fazlı 120 ° sistemde, gücü iletmek için 3 kablo gerekirken, diğer modlarda 6 kablo gereklidir. Gerekli bakır kablo sayısı yarıya indirildi ve tel iletim kayıpları da yarı yarıya azalacak.
Ortak bir bağlantıya sahip üç fazlı bir sistem, genellikle şematik diyagramda (Şekil 5) gösterildiği gibidir ve "Y-şekilli veya yıldız-şekilli" bağlantı olarak adlandırılır.
Ortak noktaya nötr nokta denir. Güvenlik nedeniyle, bu nokta genellikle güç kaynağına bağlıdır. Uygulamada, yük tam olarak dengelenmez ve dördüncü "nötr" hattan elde edilen akım kullanılmalıdır. Yerel yönetmelikler ve standartlar izin veriyorsa, nötr iletken üç ana iletkenden çok daha küçük olabilir.
Şekil 5. Y bağlantısı veya yıldız bağlantısı üç fazlı dört telli
Y bağlantısı veya yıldız bağlantısı
Yukarıda tartışılan üç tek fazlı güç kaynağı da seri olarak bağlanabilir. Herhangi bir zamanda, 120 ° 'lik üç faz kaydırma geriliminin toplamı sıfırdır. Toplam sıfırsa, her iki uç da aynı potansiyeldedir ve birbirine bağlanabilir. Bu bağlantı, (Şekil 7) 'deki şematik diyagramda gösterilmektedir ve üçgen bağlantı olarak adlandırılan Yunanca harfi ile temsil edilmektedir.
Şekil 6. Herhangi bir zamandaki anlık gerilimlerin toplamı sıfırdır
Şekil 7. Delta bağlantısı - üç fazlı üç telli
Y bağlantısı ve delta bağlantısının karşılaştırılması
Y bağlantısı, evlerde ve ofislerde kullanılan günlük tek fazlı ekipmana güç sağlamak için kullanılır. Tek fazlı yük, çizgi ile nötr arasındaki Y şeklinin bir ayağına bağlanır. Her fazın toplam yükü, ana üç fazlı güç kaynağı için dengeli bir yük sağlamak için mümkün olduğunca paylaşılır.
Y-bağlantı yöntemi ayrıca daha yüksek voltaj ve daha yüksek güç yükleri için tek fazlı veya üç fazlı güç sağlayabilir. Tek fazlı gerilim, faz-nötr gerilimdir. Ek olarak, (Şekil 8) 'de siyah vektörle gösterildiği gibi daha yüksek bir fazdan faza voltaj sağlanır.
Şekil 8. V faz-faz = 3 x V faz-nötr
Üçgen bağlantı için en yaygın kullanılan durum, üç fazlı endüstriyel yüklere daha yüksek güç ile güç sağlamaktır. Bununla birlikte, transformatör bobini boyunca bağlanarak veya "dokunarak", üç fazlı delta güç kaynağından farklı voltaj kombinasyonları elde edilebilir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde, bir 240V delta sistemi, iki 120V güç kaynağı sağlayan bölünmüş fazlı veya merkez musluk bobinlerine sahip olabilir (Şekil 9). Güvenlik nedenleriyle, orta musluk trafo üzerinde topraklanabilir. Üçgen bağlantının merkez musluğu ve üçüncü "yüksek pini" arasında 208V'luk bir voltaj da sağlanır.
Şekil 9. "Ayrık faz" veya "orta musluk" bobin kullanan delta bağlantısı
Güç ölçümü
AC sistemlerinde güç, bir güç ölçer ile ölçülür. Modern dijital örnekleme güç ölçerler, anlık gücü hesaplamak için birden fazla anlık voltaj ve akım örneğini çoğaltır ve ardından aktif gücü temsil etmek için bir döngüdeki anlık gücün ortalama değerini alır. Güç ölçer, çok çeşitli dalga biçimleri, frekanslar ve güç faktörleri üzerindeki aktif gücü, görünen gücü, reaktif yükü, güç faktörünü, harmonikleri vb. Doğru bir şekilde ölçecektir. Güç analizörünün iyi sonuçlar vermesi için, kablo konfigürasyonunu doğru bir şekilde tanımlayabilmesi ve güç analizörünü doğru şekilde bağlayabilmesi gerekir.
Tek fazlı güç ölçer bağlantısı
(Şekil 10) 'da gösterildiği gibi yalnızca bir güç ölçer gereklidir. Sistem ile güç ölçer voltaj terminali ve akım terminali arasındaki bağlantı basit ve açıktır. Güç ölçerin voltaj terminali yük aracılığıyla paralel olarak bağlanır ve akım, yük ile seri olarak bağlanan akım terminali aracılığıyla girilir.
Şekil 10. Tek fazlı iki telli ve DC ölçümü
Tek fazlı üç fazlı bağlantı
Bu sistemde, Şekil 11'de gösterildiği gibi, gerilim merkezi olarak bağlanmış bir transformatör bobininden üretilir ve tüm gerilimler fazdadır. Bu, bir 240 V güç kaynağı ve iki 120 V güç kaynağının sağlandığı Kuzey Amerika konut uygulamalarında çok yaygındır ve her bir bacakta farklı bir yük olabilir. Toplam gücü ve diğer miktarları ölçmek için, iki güç ölçer (Şekil 11) 'de gösterildiği gibi bağlanmalıdır.
Şekil 11. Tek fazlı üç tel
Brondel'in Teoremi: Gerekli güç ölçer sayısı
Tek fazlı bir sistemde, sadece iki tel vardır. Güç, bir güç ölçer kullanılarak ölçülür. Üç kablolu bir sistemde, (Şekil 12) 'de gösterildiği gibi iki güç ölçer gereklidir.
Genel olarak, gerekli güç ölçer sayısı = hat sayısı-1
Şekil 12. Üç telli Y-şekilli sistem
Üç fazlı wye sistemini doğrulayın
Güç ölçer tarafından ölçülen anlık güç, anlık gerilim ve akım örneklerinin ürünüdür.
Güç ölçer 1 okuma = i1 (v1-v3)
Güç ölçer 2 okuma = i2 (v2-v3)
Okumaların toplamı W1 + W2 = i1v1-i1v3 + i2v2-i2v3
= i1v1 + i2v2- (i1 + i2) v3
(Kirchhoff yasasına göre, i1 + i2 + i3 = 0, yani i1 + i2 = -i3)
2 okuma W1 + W2 = i1v1 + i2v2 + i3v3 = toplam anlık güç.
Üç fazlı üç telli bağlantı-iki güç ölçer yöntemi
Üç kablo olduğunda, toplam gücü ölçmek için iki güç ölçer gerekir. Şekilde gösterilen yönteme göre iki fazı güç ölçerin voltaj terminallerine bağlayın.
Şekil 13. Üç fazlı üç telli, iki güç ölçer yöntemi
Üç fazlı üç telli bağlantı üç güç ölçer yöntemi
Daha önce de belirtildiği gibi, üç telli bir sistemde toplam gücü ölçmek için yalnızca iki güç ölçer gerekmesine rağmen, bazen üç güç ölçer kullanmak uygun olabilir. Şekilde gösterilen bağlantıda, her üç güç ölçerin alçak gerilim terminallerini birbirine bağlayarak bir yanlış nötr hat oluşturun.
Şekil 14. Üç fazlı üç telli (üç güç ölçer yöntemi, analizörü üç fazlı dört telli moda ayarlayın)
Üç telli üç güç ölçer bağlantısının avantajı, her fazın gücünü (iki güç ölçer bağlantısında bu imkansızdır) ve faz-nötr gerilimi göstermesidir.
Üç fazlı dört telli bağlantı
Dört telli bir sistemde toplam gücü ölçmek için üç güç ölçer gerekir. Ölçülen voltaj, gerçek faz voltajıdır. Vektör matematiksel işlemlerin kullanılmasıyla, fazdan faza voltaj, faz voltajının genliği ve fazından doğru bir şekilde hesaplanabilir. Modern güç analizörleri, nötrden akan akımı hesaplamak için Kil-Hall yasasını da kullanır.
Şekil 15. Üç fazlı dört telli (üç güç ölçer yöntemi)
Ölçüm ekipmanını yapılandırın
Hat sayısı sabit olduğunda (N), güç gibi genel güç kalitesini ölçmek için N-1 güç ölçerler gerekir. Yeterli sayıda kanala sahip olduğunuzdan ve doğru şekilde bağlandığınızdan emin olmalısınız.
Modern çok kanallı güç analizörleri, watt, volt, amper, volt-amper ve güç faktörü gibi genel güç kalitesini doğrudan hesaplamak için ilgili yerleşik formülleri kullanacaktır. Formül, kablolama konfigürasyonuna göre seçilir, bu nedenle iyi bir toplam güç ölçümü elde etmek için kablolamanın ayarlanması önemlidir. Vektör fonksiyonlu güç analizörü ayrıca faz voltajı (veya Y-şekilli) bileşeni hat voltajı (veya üçgen) bileşenine dönüştürecektir. Sistemler arasındaki dönüşümü veya dengeli doğrusal sistem üzerinde yalnızca bir güç ölçerin ölçümünü ve kalibrasyonunu gerçekleştirmek için yalnızca 3 faktörü kullanılabilir.
Kablo konfigürasyonunu bilmek ve bağlantıları doğru yapmak güç ölçümü için çok önemlidir. Yaygın olarak kullanılan kablolama sistemlerine aşinalık ve Brandel'in teoremini hatırlamak, güvenebileceğiniz ilgili bağlantıları ve sonuçları elde etmenize yardımcı olacaktır.
