Tre-fasede Kredsløb | Stjerne- og Delta-system
Der er to typer system tilgængelige i elektrisk kredsløb, enfas og tre-fas system. I enfas kredsløb vil der kun være én fase, dvs. at strømmen vil løbe gennem kun ét ledning, og der vil være en returvej kaldet neutral ledning for at færdiggøre kredsløbet. Så i enfas kan minimum mængde effekt transporteres. Her vil både genereringsstationen og belastningsstationen også være enfas. Dette er et gammelt system, som bruges fra tidligere tider.
I 1882 blev der foretaget en ny opfindelse på polyfas system, hvor mere end én fase kunne bruges til at generere, overføre og til belastningssystem. Tre-fas kredsløb er det polyfas system, hvor tre faser sendes sammen fra generator til belastning.
Hver fase har en faseforskydning på 120o, dvs. 120o elektrisk. Så af den samlede 360o, er de tre faser lige fordelt på 120o hver. Effekten i tre-fas system er kontinuerlig, da alle tre faser er involveret i at generere den samlede effekt. Sinusbølgerne for tre-fas system vises nedenfor-
De tre faser kan bruges som enfas hver. Så hvis belastningen er enfas, kan en fase tages fra tre-fas kredsløbet, og neutral kan bruges som jord for at færdiggøre kredsløbet.
Hvorfor foretrækkes tre-fas over enfas?
Der er flere grunde til dette spørgsmål, da der er mange fordele over enfas kredsløb. Tre-fas systemet kan bruges som tre enfas ledninger, så det kan fungere som tre enfas systemer. Genereringen af tre-fas og enfas er den samme i generator, bortset fra indbyrdes placering af spoler i generator for at opnå 120o faseforskydning. Den ledning, der er nødvendig i tre-fas kredsløb, er 75% af den, der er nødvendig i enfas kredsløb. Og også den øjeblikkelige effekt i enfas system falder ned til nul, som vi kan se fra sinuskurven, men i tre-fas system giver den samlede effekt fra alle faser en kontinuerlig effekt til belastningen.
Indtil nu kan vi sige, at der er tre spændingskilder forbundet sammen for at danne et tre-fas kredsløb, og det er faktisk inde i generator. Generator har tre spændingskilder, der virker sammen med 120o faseforskydning. Hvis vi kan arrangere tre enfas kredsløb med 120o faseforskydning, vil det blive et tre-fas kredsløb. Så 120o faseforskydning er nødvendig, ellers vil kredsløbet ikke virke, tre-fas belastning vil ikke kunne få aktivitet, og det kan også forårsage skade på systemet.
Størrelsen eller metalantallet i tre-fas enheder har ikke meget forskel. Nu, hvis vi betragter transformer, vil den være næsten samme størrelse for både enfas og tre-fas, fordi transformator vil kun lave forbindelsen af flyd. Så tre-fas system vil have højere effektivitet sammenlignet med enfas, fordi for samme eller lille forskel i massen af transformator, vil tre-fas ledning komme ud, mens i enfas vil det kun være en. Og tab vil være mindst i tre-fas kredsløb. Så i alt konklusion vil tre-fas system have bedre og højere effektivitet sammenlignet med enfas system.
I tre-fas kredsløb kan forbindelser gives i to typer:
Stjerneforbindelse
Delforbindelse
Mindre almindeligt findes der også en åben deltaforbindelse, hvor to enfas transformatorer bruges til at give en tre-fas strømforsyning. Disse bruges generelt kun under nødsituationer, da deres effektivitet er lav sammenlignet med deltadelta (lukket delta) systemer (som bruges under standardoperationer).
Stjerneforbindelse
I stjerneforbindelse er der fire ledninger, tre ledninger er faseledninger, og den fjerde er neutral, der tages fra stjernetoppen. Stjerneforbindelse foretrækkes for langdistance effekttransmission, fordi den har neutralpunktet. Her skal vi komme ind på begrebet om balanceret og ubalanceret strøm i effektsystemet.
Når samme strøm løber gennem alle tre faser, kaldes det for en balanceret strøm. Og når strømmen ikke er lig i nogen af faserne, kaldes det en ubalanceret strøm. I dette tilfælde, under balanceret tilstand, vil der ikke være nogen strøm, der løber gennem den neutrale ledning, og derfor er der ingen brug for det neutrale terminal. Men når der er en ubalanceret strøm, der løber i tre-fas kredsløbet, har neutralen en vital rolle. Den vil tage den ubalancerede strøm gennem til jorden og beskytte transformator. Ubalanceret strøm påvirker transformator, og det kan også forårsage skade på transformator, og derfor foretrækkes stjerneforbindelse for langdistance transmission.
Stjerneforbindelsen vises nedenfor-
I stjerneforbindelse er linjespændingen √3 gange fase-spænding. Linjespændingen er spændingen mellem to faser i tre-fas kredsløb, og fase-spændingen er spændingen mellem en fase og den neutrale ledning. Og strømmen er den samme for både linje og fase. Det vises som udtryk nedenfor
Delforbindelse
I delforbindelse er der kun tre ledninger, og intet neutralet er taget. Normalt foretrækkes delforbindelse for kort distance pga. problemet med ubalanceret strøm i kredsløbet. Figuren vises nedenfor for delforbindelse. I belastningsstationen kan jorden bruges som neutral vej, hvis det er nødvendigt.
I delforbindelse er linjespændingen den samme som fase-spændingen. Og linjestrømmen er √3 gange fase-strøm. Det vises som udtryk nedenfor,
I et tre-fas kredsløb kan stjerne- og delforbindelser arrangeres på fire forskellige måder:
Stjerne-Stjerne forbindelse
Stjerne-Del forbindelse
Del-Stjerne forbindelse
Del-Del forbindelse
Men effekten er uafhængig af kredsløbsarrangementet i tre-fas systemet. Den samlede effekt i kredsløbet vil være den samme i både stjerne- og delforbindelse. Effekten i tre-fas kredsløb kan beregnes fra ligningen nedenfor,
