तीन फेज सर्किट | स्टार और डेल्टा सिस्टम

इलेक्ट्रिक सर्किट में दो प्रकार की प्रणाली उपलब्ध हैं, एक-फेज और थ्री-फेज प्रणाली। एक-फेज सर्किट में केवल एक फेज होता है, अर्थात् विद्युत धारा केवल एक तार के माध्यम से बहती है और न्यूट्रल लाइन के माध्यम से वापस आती है जो सर्किट को पूरा करती है। इसलिए एक-फेज में न्यूनतम शक्ति का परिवहन किया जा सकता है। यहाँ उत्पादन स्टेशन और लोड स्टेशन भी एक-फेज होंगे। यह एक पुरानी प्रणाली है जो पहले से ही इस्तेमाल की जा रही है।
1882 में, बहु-फेज प्रणाली पर नई खोज की गई, जिसमें एक से अधिक फेज का उपयोग उत्पादन, परिवहन और लोड सिस्टम के लिए किया जा सकता है। थ्री-फेज सर्किट एक बहु-फेज प्रणाली है जहाँ तीन फेज जनरेटर से लोड तक एक साथ भेजे जाते हैं।

प्रत्येक फेज में 120° का फेज अंतर होता है, अर्थात् 120° विद्युतीय रूप से। इसलिए 360° के कुल में से तीन फेज 120° प्रत्येक के रूप में समान रूप से विभाजित होते हैं। थ्री-फेज प्रणाली में शक्ति निरंतर होती है क्योंकि सभी तीन फेज कुल शक्ति के उत्पादन में शामिल होते हैं। 3 फेज प्रणाली के लिए साइन वेव नीचे दिखाए गए हैं-
तीन फेज को प्रत्येक एक-फेज के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसलिए अगर लोड एक-फेज है, तो थ्री-फेज सर्किट से एक फेज लिया जा सकता है और न्यूट्रल को ग्राउंड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है ताकि सर्किट पूरा हो सके।

क्यों थ्री-फेज एक-फेज से अधिक पसंद की जाती है?

इस प्रश्न के लिए कई कारण हैं क्योंकि एक-फेज सर्किट की तुलना में थ्री-फेज प्रणाली में कई लाभ हैं। थ्री-फेज प्रणाली को तीन एक-फेज लाइन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है इसलिए यह तीन एक-फेज प्रणाली की तरह कार्य कर सकती है। थ्री-फेज उत्पादन और एक-फेज उत्पादन जनरेटर में एक जैसा है, बस जनरेटर में कुण्डल की व्यवस्था 120° फेज अंतर पाने के लिए अलग होती है। थ्री-फेज सर्किट में आवश्यक चालक एक-फेज सर्किट में आवश्यक चालक का 75% होता है। और एक-फेज प्रणाली में तात्कालिक शक्ति निरंतर साइन वेव द्वारा देखा जा सकता है लेकिन थ्री-फेज प्रणाली में सभी फेज से निकलने वाली नेट शक्ति लोड को निरंतर शक्ति देती है।

अब तक हम कह सकते हैं कि तीन वोल्टेज स्रोत एक साथ जोड़े गए हैं ताकि एक थ्री-फेज सर्किट बनाया जा सके और वास्तव में यह जनरेटर के अंदर है। जनरेटर में तीन वोल्टेज स्रोत होते हैं जो 120° फेज अंतर के साथ एक साथ कार्य करते हैं। अगर हम तीन एक-फेज सर्किट को 120° फेज अंतर के साथ व्यवस्थित कर सकें, तो यह एक थ्री-फेज सर्किट बन जाएगा। इसलिए 120° फेज अंतर अनिवार्य है, अन्यथा सर्किट काम नहीं करेगा, थ्री-फेज लोड को सक्रिय नहीं होने देगा और यह प्रणाली को नुकसान पहुंचा सकता है।

थ्री-फेज उपकरणों का आकार या धातु की मात्रा में बहुत अंतर नहीं होता। अब अगर हम ट्रांसफोर्मर पर विचार करें, तो एक-फेज और थ्री-फेज दोनों के लिए लगभग एक जैसा आकार होगा क्योंकि ट्रांसफोर्मर केवल फ्लक्स का लिंकेज बनाएगा। इसलिए थ्री-फेज प्रणाली की तुलना में एक-फेज प्रणाली की तुलना में अधिक दक्षता होगी क्योंकि ट्रांसफोर्मर के द्रव्यमान के लिए थ्री-फेज लाइन बाहर आएगी जबकि एक-फेज में केवल एक होगा। और थ्री-फेज सर्किट में न्यूनतम हानि होगी। इसलिए समग्र रूप से थ्री-फेज प्रणाली की तुलना में एक-फेज प्रणाली की तुलना में बेहतर और अधिक दक्षता होगी।
थ्री-फेज सर्किट में, कनेक्शन दो प्रकार से दिए जा सकते हैं:

1. स्टार कनेक्शन

2. डेल्टा कनेक्शन

कम सामान्य रूप से, एक ओपन डेल्टा कनेक्शन भी होता है जहाँ दो एक-फेज ट्रांसफोर्मर एक थ्री-फेज आपूर्ति प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किए जाते हैं। ये आमतौर पर आपातकालीन स्थितियों में ही इस्तेमाल किए जाते हैं, क्योंकि उनकी दक्षता डेल्टा-डेल्टा (बंद डेल्टा) प्रणालियों (जो मानक संचालन के दौरान इस्तेमाल की जाती हैं) की तुलना में कम होती है।

स्टार कनेक्शन

स्टार कनेक्शन में, चार तार होते हैं, तीन तार फेज तार होते हैं और चौथा न्यूट्रल होता है जो स्टार बिंदु से लिया जाता है। स्टार कनेक्शन लंबी दूरी के पावर ट्रांसमिशन के लिए पसंद किया जाता है क्योंकि इसमें न्यूट्रल बिंदु होता है। इसमें हमें संतुलित और असंतुलित धारा की अवधारणा की आवश्यकता होती है।

जब सभी तीन फेज में बराबर धारा बहती है, तो इसे संतुलित धारा कहा जाता है। और जब किसी भी फेज में धारा समान नहीं होती, तो यह असंतुलित धारा होती है। इस मामले में, संतुलित स्थिति में न्यूट्रल लाइन में कोई धारा नहीं बहेगी और इसलिए न्यूट्रल टर्मिनल का कोई उपयोग नहीं होगा। लेकिन जब थ्री-फेज सर्किट में असंतुलित धारा बहेगी, तो न्यूट्रल की एक महत्वपूर्ण भूमिका होगी। यह असंतुलित धारा को ग्राउंड के माध्यम से ले जाएगा और ट्रांसफोर्मर को सुरक्षित रखेगा। असंतुलित धारा ट्रांसफोर्मर को प्रभावित करती है और यह ट्रांसफोर्मर को नुकसान पहुंचा सकती है और इसलिए लंबी दूरी के प्रसारण के लिए स्टार कनेक्शन पसंद किया जाता है।
स्टार कनेक्शन नीचे दिखाया गया है-

स्टार कनेक्शन में, लाइन वोल्टेज फेज वोल्टेज का √3 गुना होता है। लाइन वोल्टेज थ्री-फेज सर्किट में दो फेज के बीच का वोल्टेज होता है और फेज वोल्टेज एक फेज से न्यूट्रल लाइन तक का वोल्टेज होता है। और धारा लाइन और फेज दोनों के लिए समान होती है। यह नीचे दिए गए व्यंजक में दिखाया गया है