Trofazni krug | Sustav zvijezda i delta
Postoji dva tipa sustava dostupna u električnom krugu, jednofazni i trofazni sustav. U jednofaznom krugu, postoji samo jedna faza, tj. struja će protjecati kroz samo jedan vod, a bit će jedan povratni put zvan neutralni vod za završetak kruga. Stoga se u jednofaznom sustavu može transportirati najmanja količina snage. Ovdje će i stanica za proizvodnju i stanica za opterećenje biti jednofazne. To je stari sustav koji se koristi od prije.
In 1882., novi izum je napravljen na polifaznom sustavu, gdje više faza može biti korišteno za proizvodnju, prijenos i za opterećeni sustav. Trofazni krug je polifazni sustav gdje se tri faze zajedno šalju od generatora do opterećenja.
Svaka faza ima faznu razliku od 120o, tj. 120o električki. Stoga se od ukupnih 360o, sve tri faze jednakom dijelom podijele na po 120o. Snaga u trofaznom sustavu je kontinuirana jer su sve tri faze uključene u proizvodnju ukupne snage. Sinusne valove za trofazni sustav prikazuje sljedeći grafik-
Sve tri faze mogu se koristiti kao pojedinačne faze. Stoga, ako je opterećenje jednofazno, onda se jedna faza može uzeti iz trofaznog kruga i neutral se može koristiti kao zemljište za završetak kruga.
Zašto se trofazni sustav preferira nad jednofaznim?
Postoji mnogo razloga za ovaj pitanje, jer postoje brojne prednosti nad jednofaznim krugom. Trofazni sustav može se koristiti kao tri pojedinačna jednofazna voda, tako da može djelovati kao tri pojedinačna jednofazna sustava. Generiranje trofaznog i jednofaznog sustava je isto na generatoru osim rasporeda bobine u generatoru kako bi se dobila fazna razlika od 120o. Vod potreban u trofaznom krugu čini 75% od voda potrebnih u jednofaznom krugu. Također, trenutna snaga u jednofaznom sustavu pada na nulu, što možemo vidjeti iz sinusne krivulje, ali u trofaznom sustavu neto snaga s svih faza daje kontinuiranu snagu opterećenju.
Do sada možemo reći da postoje tri izvora napona spojena zajedno kako bi formirali trofazni krug, a zapravo to je unutar generatora. Generator ima tri izvora napona koji djeluju zajedno s faznom razlikom od 120o. Ako bismo mogli organizirati tri pojedinačna jednofazna kruga s faznom razlikom od 120o, tada bi postao trofazni krug. Stoga je nužno imati faznu razliku od 120o, inače krug neće raditi, trofazno opterećenje neće moći dobiti aktivnu snagu i može doći do oštećenja sustava.
Veličina ili količina metala trofaznih uređaja nema veliku razliku. Sada, ako promatramo transformator, on će imati gotovo istu veličinu za oba jednofaznog i trofaznog jer transformator će samo stvoriti vezu toka fluksa. Stoga će trofazni sustav imati veću učinkovitost uspoređen s jednofaznim jer će za istu ili malu razliku u masi transformatora, trofazni vod biti izveden, dok će u jednofaznom biti samo jedan. I gubitci će biti minimalni u trofaznom krugu. Stoga, općenito, zaključujemo da će trofazni sustav imati bolju i veću učinkovitost uspoređen s jednofaznim sustavom.
U trofaznom krugu, spajanja mogu se dati u dvije vrste:
Zvjezdano spajanje
Delta spajanje
Manje često, postoji i otvoreno delta spajanje gdje se koriste dva jednofazna transformatora kako bi pružili trofazni prijenos. Ovi se obično koriste samo u hitnim situacijama, jer im je učinkovitost niska uspoređena s deltadeltom (zatvoreno delta) sustavima (koji se koriste tijekom standardne operacije).
Zvjezdano spajanje
U zvjezdanom spajanju, postoji četiri voda, tri su fazne vode, a četvrta je neutralna koja se uzima iz zvjezdane točke. Zvjezdano spajanje se preferira za dugorafne prijenos snage jer ima neutralnu točku. Ovdje moramo doći do koncepta ravnotežnog i neravnotežnog struje u sustavu snage.
Kada jednaka struja teče kroz sve tri faze, tada se to naziva ravnotežna struja. A kada struja ne bude jednaka u bilo kojoj fazi, tada je to neravnotežna struja. U ovom slučaju, tijekom ravnotežnog stanja, neće teći struja kroz neutralnu vodu, stoga nema potrebe za neutralnim terminalom. Ali kada teći neravnotežna struja u trofaznom krugu, neutral ima ključnu ulogu. On će prenesti neravnotežnu struju do zemljišta i zaštiti transformator. Neravnotežna struja utječe na transformator i može dovesti do njegovog oštećenja, zbog čega se zvjezdano spajanje preferira za dugoročni prijenos.
Zvjezdano spajanje prikazano je ispod-
U zvjezdanom spajanju, linijski napon je √3 puta fazonaponski napon. Linijski napon je napon između dvije faze u trofaznom krugu, a fazonaponski napon je napon između jedne faze i neutralne vode. Struja je ista za obje linijske i fazne. Prikazano je izrazom ispod
Delta spajanje
U delta spajanju, postoji samo tri voda, a neutralni terminal se ne uzima. Obično se delta spajanje preferira za kratke udaljenosti zbog problema s neravnotežnom strujom u krugu. Slika ispod pokazuje delta spajanje. Na stanici za opterećenje, zemljište se može koristiti kao neutralni put ako je potrebno.
U delta spajanju, linijski napon je isti kao fazonaponski napon. A linijska struja je √3 puta fazonaponska struja. Prikazano je izrazom ispod,
U trofaznom krugu, zvjezdano i delta spajanje mogu se organizirati na četiri različita načina:
Zvjezdano-zvjezdano spajanje
Zvjezdano-delta spajanje
Deltasto-zvjezdano spajanje
Deltasto-delta spajanje
