Tre fase krets | Stjerne- og delta-system
Det er to typer systemer tilgjengelige i elektriske kretser, enfase og tre-fase system. I en enfas krets er det bare én fase, altså vil strømmen strømme gjennom kun ett ledning, og det vil være en returbane kalt nøytral ledning for å fullføre kretsen. Så i en enfas kan minimum makt transporteres. Her vil både generasjonsstasjonen og belastningsstasjonen også være enfas. Dette er et eldre system som har blitt brukt siden tidligere.
I 1882 ble det gjort en ny oppfinning på flerfas system, der mer enn en fase kunne brukes for generering, overføring og for belastningssystemet. Tre-fase krets er flerfas systemet der tre faser sendes sammen fra generator til belasting.
Hver fase har en fasenforskjell på 120o, altså 120o elektrisk. Så av totalen 360o er de tre fasene like fordelt med 120o hver. Makt i tre-fase system er kontinuerlig siden alle tre fasene bidrar til den totale makten. Sinusformete bølger for tre-fase system vises under-
De tre fasene kan brukes som enkelte faser hver. Så hvis belastingen er enfas, kan en fase tas fra tre-fase krets og nøytralen kan brukes som jord for å fullføre kretsen.
Hvorfor foretrekker man tre-fase fremfor enfas?
Det er flere grunner til dette spørsmålet, fordi det er mange fordeler med tre-fase krets. Tre-fase systemet kan brukes som tre enkle faser, så det kan fungere som tre enkle fasesystemer. Genereringen av tre-fase og enfas er den samme i generator, bortsett fra opplagringen av spoler i generator for å få 120o fasenforskjell. Den lederen som trengs i tre-fase krets er 75% av den som trengs i enfas krets. Og også den øyeblikkelige makten i enfas system faller ned til null som vi kan se fra sinusformet kurve, men i tre-fase system gir den netto makten fra alle fasene en kontinuerlig makt til belastingen.
Inntil nå kan vi si at det er tre spenningskilder koblet sammen for å danne et tre-fase system, og egentlig er det inne i generator. Generator har tre spenningskilder som fungerer sammen med 120o fasenforskjell. Hvis vi kan ordne tre enfas kretser med 120o fasenforskjell, vil det bli et tre-fase system. Så 120o fasenforskjell er nødvendig, ellers vil ikke kretsen fungere, tre-fase belasting vil ikke kunne motta aktiv makt, og det kan også forårsake skade på systemet.
Størrelsen eller metallmengden av tre-fase enheter har ikke mye forskjell. Nå, hvis vi betrakter transformator, vil den være nesten samme størrelse for både enfas og tre-fase, fordi transformator vil kun lage koblingen av flyt. Så tre-fase system vil ha høyere effektivitet sammenlignet med enfas, fordi for samme eller lite forskjell i massen av transformator, vil tre-fase linje komme ut, mens i enfas vil det bare være en. Og tap vil være minste i tre-fase krets. Så totalt sett vil tre-fase system ha bedre og høyere effektivitet sammenlignet med enfas system.
I tre-fase krets, kan forbindelser gis i to typer:
Stjerneforbindelse
Deltaforbindelse
Mindre vanlig, er det også en åpen deltaforbindelse der to enfas transformatorer brukes for å gi en tre-fase leveranse. Disse brukes generelt bare i nødsituasjoner, da deres effektivitet er lav sammenlignet med delta-delta (lukket delta) systemer (som brukes under standard drift).
Stjerneforbindelse
I stjerneforbindelse, er det fire ledninger, tre er faseledninger og fjerde er nøytral som tas fra stjernepunktet. Stjerneforbindelse foretrekkes for langdistans makttransmisjon fordi den har et nøytralpunkt. Her må vi komme til konseptet om balansert og ubalansert strøm i makt systemet.
Når lik strøm vil strømme gjennom alle tre fasene, kalles det for balansert strøm. Og når strømmen ikke vil være lik i noen av fasene, kalles det ubalansert strøm. I dette tilfellet, under balansert tilstand vil det ikke være noen strøm som strømmer gjennom nøytral ledning, og derfor er det ingen bruk for nøytral terminal. Men når det vil være ubalansert strøm som strømmer i tre-fase krets, har nøytral en viktig rolle. Det vil ta ubalansert strøm gjennom til jorda og beskytte transformator. Ubalansert strøm påvirker transformator, og det kan også forårsake skade på transformator, og derfor foretrekkes stjerneforbindelse for langdistans transmisjon.
Stjerneforbindelsen er vist under-
I stjerneforbindelse, er linjespenningen √3 ganger fase spenningen. Linjespenning er spenningen mellom to faser i tre-fase krets, og fase spenning er spenningen mellom en fase til nøytral ledning. Og strømmen er den samme for både linje og fase. Det vises som uttrykk under
Deltaforbindelse
I deltaforbindelse, er det bare tre ledninger, og ingen nøytral terminal tas. Normalt foretrekkes deltaforbindelse for kort distans på grunn av problemet med ubalansert strøm i kretsen. Figuren er vist under for deltaforbindelse. På belastningsstasjonen, kan jorda brukes som nøytral bane hvis det er nødvendig.
I deltaforbindelse, er linjespenningen den samme som fase spenningen. Og linjestrommen er √3 ganger fase strøm. Det vises som uttrykk under,
I et tre-fase system, kan stjerne- og deltaforbindelser arrangeres på fire forskjellige måter:
Stjerne-Stjerne forbindelse
Stjerne-Delta forbindelse
Delta-Stjerne forbindelse
Delta-Delta forbindelse
Men makt er uavhengig av kretsbryggeriet i tre-fase systemet. Netto makt i kretsen vil være den samme i både stjerne- og deltaforbindelse. Makt i tre-fase krets kan beregnes fra ligningen under,
