Tre fas circuit | Stjärn- och deltaanordning
Det finns två typer av system tillgängliga i elektriska kretsar, enfas och trefas-system. I enenfas-krets finns det bara en fas, dvs strömmen flödar genom bara ett led och det finns en returväg som kallas neutralled för att slutföra kretsen. Så i enenfas kan minsta mängd energi transporteras. Här är både genereringsstationen och belastningsstationen enfas. Detta är ett äldre system som används sedan tidigare.
År 1882 gjordes en ny uppfinning inom flerfas-system, där mer än en fas kan användas för generering, överföring och för belastningssystem. Trefas-krets är flerfas-systemet där tre faser sänds tillsammans från generatorn till belastningen.
Varje fas har en fasförflyttning på 120o, dvs 120o elektriskt. Så av totala 360o delas tre faser lika in på 120o var. Effekten i trefas-systemet är kontinuerlig eftersom alla tre faser deltar i generering av den totala effekten. Sinusformade vågor för trefas-system visas nedan-
Tre faserna kan användas som enfas var. Så om belastningen är enfas, kan en fas tas från trefas-kretsen och neutralleden kan användas som jord för att slutföra kretsen.
Varför föredras trefas framför enfas?
Det finns olika orsaker till detta eftersom det finns många fördelar med trefas-system jämfört med enfas-krets. Trefas-systemet kan användas som tre enfas-led så det kan fungera som tre enfas-system. Genereringen av trefas och enfas är samma i generatorn utom arrangeringen av spolen i generatorn för att få 120o fasförflyttning. Den ledare som behövs i trefas-system är 75% av den ledare som behövs i enfas-system. Och också den momentana effekten i enfas-system faller till noll som vi kan se från sinuskurvan, men i trefas-system ger den totala effekten från alla faser en kontinuerlig effekt till belastningen.
Hittills kan vi säga att det finns tre spänningskällor kopplade ihop för att forma ett trefas-system och faktiskt ligger de inne i generatorn. Generatorn har tre spänningskällor som fungerar tillsammans med 120o fasförflyttning. Om vi kan arrangera tre enfas-kretsar med 120o fasförflyttning, kommer det att bli ett trefas-system. Så 120o fasförflyttning är nödvändig annars kommer kretsen inte att fungera, trefasbelastningen kommer inte att kunna få aktivitet och det kan också orsaka skada på systemet.
Storleken eller metallmängden av trefas-enheter har inte stort skillnad. Nu om vi betraktar transformatorn, kommer den att vara nästan samma storlek för både enfas och trefas eftersom transformatorn endast gör förbindelsen av flöde. Så trefas-systemet kommer att ha högre effektivitet jämfört med enfas eftersom för samma eller liten skillnad i massan av transformatorn, kommer trefas-leden ut medan i enfas kommer det bara att vara en. Och förluster kommer att vara minimala i trefas-krets. Så totalt sett kommer trefas-systemet att ha bättre och högre effektivitet jämfört med enfas-systemet.
I trefas-krets kan anslutningar ges i två typer:
Stjärnanslutning
Deltaanslutning
Mindre vanligt, finns det också en öppen deltaanslutning där två enfas-transformatorer används för att ge en trefas-försörjning. Dessa används generellt bara under nödsituationer, eftersom deras effektivitet är låg jämfört med delta-delta (stängd delta) system (som används under normal drift).
Stjärnanslutning
I stjärnanslutning finns det fyra led, tre led är fasled och fjärde är neutral som tas från stjärnpunkten. Stjärnanslutning föredras för långdistans effektöverföring eftersom den har en neutralpunkt. Här måste vi komma till konceptet med balanserad och obalanserad ström i elforsörjningssystem.
När lika ström flödar genom alla tre faser, kallas det för balanserad ström. Och när strömmen inte är lika i någon av faserna, kallas det obalanserad ström. I detta fall, under balanserade förhållanden kommer ingen ström att flöda genom neutralleden och därför finns det ingen användning av neutralterminalen. Men när det finns obalanserad ström i trefas-kretsen, spelar neutralen en viktig roll. Den tar obalanserad ström genom till marken och skyddar transformatorn. Obalanserad ström påverkar transformatorn och det kan också orsaka skada på transformatorn och därför föredras stjärnanslutning för långdistansöverföring.
Stjärnanslutningen visas nedan-
I stjärnanslutning är linjespanningen √3 gånger fasens spänning. Linjespanning är spänningen mellan två faser i trefas-krets och fasens spänning är spänningen mellan en fas till neutralleden. Och strömmen är samma för både linje och fas. Det visas som uttryck nedan
Deltaanslutning
I deltaanslutning finns det tre led och ingen neutralterminal tas. Normalt föredras deltaanslutning för korta avstånd p.g.a. problem med obalanserad ström i kretsen. Figuren visas nedan för deltaanslutning. På belastningsstationen kan mark användas som neutralväg om det behövs.
I deltaanslutning är linjespanningen samma som fasens spänning. Och linjeströmmen är √3 gånger fasens ström. Det visas som uttryck nedan,
I en trefas-krets kan stjärn- och deltaanslutning arrangeras på fyra olika sätt:
Stjärn-Stjärnanslutning
Stjärn-Deltaanslutning
Delta-Stjärnanslutning
Delta-Deltaanslutning
Men effekten är oberoende av kretsarrangemanget i trefas-systemet. Den totala effekten i kretsen kommer att vara densamma i både stjärn- och deltaanslutning. Effekten i trefas-krets kan beräknas från ekvationen nedan,
Eftersom det finns tre faser, så görs multiplikationen med 3 i den normala effektekvationen och PF är
