Трехфазна верига | Система звезда и триъгълник

Има два вида системи, налични в електрическа верига, еднофазен и трехфазен систем. В еднофазна верига има само една фаза, т.е. токът ще протече само през един проводник и ще има един път за връщане, наречен нейтрална линия, за да се завърши веригата. Така в еднофазната система може да бъде пренасрана най-малкото количество мощност. Тук генериращата станция и станцията за зареждане също ще бъдат еднофазни. Това е стара система, използвана от предходно време.
През 1882 година е направено ново откритие в полифазната система, че повече от една фаза може да се използва за генериране, предаване и за система на зареждане. Трехфазната верига е полифазната система, където три фази се изпращат заедно от генератора към зареждането.

Всяка фаза има фазово разстояние от 120o, т.е. 120o електрически. Така от общите 360o, трите фази са равномерно разделени на по 120o всяка. Мощността в трехфазната система е непрекъсната, тъй като всички три фази участват в генерирането на обща мощност. Синусоидалните вълни за трехфазна система са показани по-долу-
Трите фази могат да се използват като отделни еднофазни. Така, ако зареждането е еднофазно, то може да се вземе една фаза от трехфазната верига и нейтралната линия може да се използва като земя, за да се завърши веригата.

Защо се предпочита трехфазната система пред еднофазната?

Има различни причини за този въпрос, тъй като има множество предимства пред еднофазната верига. Трехфазната система може да се използва като три еднофазни линии, така че може да действа като три еднофазни системи. Генерирането на три фази и еднофазно генериране са еднакви в генератора, освен подредбата на катушките в генератора, за да се получи фазово разстояние от 120o. Проводниците, необходими за трехфазната верига, са 75% от тези, необходими за еднофазната верига. Освен това мгновенната мощност в еднофазната система пада до нула, както може да се види от синусоидалната крива, но в трехфазната система сумарната мощност от всички фази дава непрекъсната мощност за зареждането.

До сега можем да кажем, че има три източника на напрежение, свързани заедно, за да се образува трехфазна верига, и всъщност те са в генератора. Генераторът има три източника на напрежение, които работят заедно с фазово разстояние от 120o. Ако можем да подредим три еднофазни вериги с фазово разстояние от 120o, тогава това ще стане трехфазна верига. Така фазовото разстояние от 120o е необходимо, в противен случай веригата няма да работи, трехфазното зареждане няма да може да получи активна мощност и това може да причини повреда на системата.

Размерът или количеството метал в устройствата за трехфазна система не се различава много. Ако сега разгледаме трансформатора, той ще бъде почти същият размер както за еднофазната, така и за трехфазната, тъй като трансформаторът ще осъществи само връзката на поток. Така трехфазната система ще има по-висока ефективност в сравнение с еднофазната, тъй като при същия или малко различен масив на трансформатора, ще излезе трехфазна линия, докато в еднофазната ще бъде само една. И загубите в трехфазната верига ще бъдат минимални. Така в заключение, трехфазната система ще има по-добра и по-висока ефективност в сравнение с еднофазната система.
В трехфазната верига, връзките могат да бъдат дадени в два типа:

1. Звезден връзка

2. Триъгълен връзка

По-рядко, има и отворена триъгълна връзка, където се използват два еднофазни трансформатора, за да се предостави трехфазно захранване. Те обикновено се използват само в спешни ситуации, тъй като ефективността им е ниска в сравнение с триъгълно-триъгълни (затворени триъгълни) системи (които се използват при стандартни операции).

Звезден връзка

В звезден връзка има четири жици, три жici са фазни, а четвъртата е нейтрална, която се взема от центъра на звездата. Звездната връзка се предпочита за дълги разстояния предаване на мощност, тъй като има нейтрална точка. В този случай трябва да стигнем до концепцията за балансиран и небалансиран ток в електроенергийната система.

Когато равен ток протече през всички три фази, тогава той се нарича балансиран ток. А когато токът не е равен в никоя от фазите, тогава той е небалансиран ток. В този случай, при балансирани условия няма ток, протичащ през нейтралната линия, и затова нейтралният терминал не се използва. Но когато има небалансиран ток, протичащ през трехфазната верига, нейтралната линия има важна роля. Тя ще вземе небалансираната част от тока през земята и ще защити трансформатора. Небалансиран ток влияе на трансформатора и може да причини повреда, затова звездната връзка се предпочита за дълго разстояние предаване.
Звездната връзка е показана по-долу-

В звездната връзка, линейното напрежение е √3 пъти фазното напрежение. Линейното напрежение е напрежението между две фази в трехфазна верига, а фазното напрежение е напрежението между една фаза и нейтралната линия. И токът е същият както за линия, така и за фаза. Това е показано с израза по-долу

Триъгълен връзка

В триъгълен връзка има само три жици, без нейтрален терминал. Обикновено триъгълната връзка се предпочита за кратки разстояния поради проблема с небалансиран ток в веригата. Фигурата е показана по-долу за триъгълна връзка. В станцията за зареждане, земята може да се използва като нейтрален път, ако е необходимо.

В триъгълната връзка, линейното напрежение е същото като фазното напрежение. И линейният ток е √3 пъти фазният ток. Това е показано с израза по-долу,

В трехфазна верига, звездната и триъ