วงจรสามเฟส | ระบบดาวและดีลต้า

มีระบบสองประเภทในวงจรไฟฟ้า คือ ระบบเฟสเดียวและระบบสามเฟส ในวงจรเฟสเดียว จะมีเพียงเฟสเดียวเท่านั้น คือ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสายไฟเพียงเส้นเดียว และมีทางกลับเรียกว่าสายกลาง เพื่อให้วงจรครบวงจร ดังนั้นในวงจรเฟสเดียวสามารถขนส่งพลังงานได้น้อยที่สุด ทั้งสถานีกำเนิดไฟฟ้าและสถานีโหลดจะเป็นระบบเฟสเดียวเช่นกัน นี่คือระบบที่ใช้ตั้งแต่อดีต
ในปี ค.ศ. 1882 มีการประดิษฐ์ระบบหลายเฟสขึ้น ซึ่งสามารถใช้เฟสมากกว่าหนึ่งเฟสในการผลิต ส่ง และสำหรับระบบโหลด วงจรสามเฟส คือระบบหลายเฟสที่ส่งเฟสสามเฟสพร้อมกันจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังโหลด

แต่ละเฟสมีความแตกต่างของเฟส 120° คือมุมไฟฟ้า 120° ดังนั้นจากทั้งหมด 360° สามเฟสจะถูกแบ่งออกเป็น 120° แต่ละเฟส พลังงานในระบบสามเฟส เป็นต่อเนื่อง เนื่องจากทั้งสามเฟสเข้าร่วมในการสร้างพลังงานรวม คลื่นไซน์สำหรับระบบสามเฟสแสดงด้านล่าง-
สามเฟสสามารถใช้เป็นเฟสเดียวแต่ละเฟสได้ ดังนั้นหากโหลดเป็นเฟสเดียว สามารถนำเฟสหนึ่งจากวงจรสามเฟส มาใช้และใช้สายกลางเป็นกราวด์เพื่อให้วงจรครบวงจร

ทำไมจึงเลือกระบบสามเฟสมากกว่าวงจรเฟสเดียว?

มีเหตุผลหลายประการสำหรับคำถามนี้ เนื่องจากมีข้อดีมากมายเหนือกว่าวงจรเฟสเดียว ระบบสามเฟสสามารถใช้เป็นสายเฟสเดียวได้สามสาย ดังนั้นจึงสามารถทำหน้าที่เป็นระบบเฟสเดียวได้สามระบบ การสร้างและการผลิตไฟฟ้าในระบบสามเฟสและระบบเฟสเดียวเหมือนกันในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ยกเว้นการจัดวางขดลวดในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อให้ได้ความแตกต่างของเฟส 120° จำนวนสายไฟที่จำเป็นในระบบสามเฟสคือ 75% ของสายไฟที่จำเป็นในระบบเฟสเดียว นอกจากนี้พลังงานทันทีในระบบเฟสเดียวลดลงเป็นศูนย์ ตามที่เห็นจากโค้งไซน์ แต่ในระบบสามเฟส พลังงานรวมจากทั้งสามเฟสจะให้พลังงานต่อเนื่องแก่โหลด

จนถึงตอนนี้เราสามารถพูดได้ว่ามีแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าสามแหล่งเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างวงจรสามเฟส และอยู่ภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าสามแหล่งที่ทำงานร่วมกันด้วยความแตกต่างของเฟส 120° หากเราสามารถจัดเรียงวงจรเฟสเดียวสามวงจรด้วยความแตกต่างของเฟส 120° แล้ว จะกลายเป็นวงจรสามเฟส ดังนั้นความแตกต่างของเฟส 120° จำเป็น มิฉะนั้นวงจรจะไม่ทำงาน โหลดสามเฟสจะไม่สามารถรับพลังงานได้ และอาจทำให้ระบบเสียหาย

ขนาดหรือปริมาณโลหะของอุปกรณ์สามเฟสไม่มีความแตกต่างมาก ตอนนี้ถ้าเราพิจารณาหม้อแปลง ขนาดจะใกล้เคียงกันทั้งระบบเฟสเดียวและระบบสามเฟส เนื่องจากหม้อแปลงจะทำเพียงการเชื่อมโยงฟลักซ์เท่านั้น ดังนั้นระบบสามเฟสจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบเฟสเดียว เนื่องจากสำหรับมวลหม้อแปลงที่เท่ากันหรือมีความแตกต่างน้อย ระบบสามเฟสจะส่งออกมาได้มากกว่า ในขณะที่ระบบเฟสเดียวจะส่งออกมาได้เพียงหนึ่ง และความสูญเสียในวงจรสามเฟสจะน้อยที่สุด ดังนั้นโดยสรุป ระบบสามเฟสจะมีประสิทธิภาพที่ดีและสูงกว่าวงจรเฟสเดียว
ในวงจรสามเฟส สามารเชื่อมต่อได้สองแบบ:

1. การเชื่อมต่อแบบดาว

2. การเชื่อมต่อแบบดีลตา

บางครั้งยังมีการเชื่อมต่อแบบโอเพ่นเดลตา โดยใช้หม้อแปลงเฟสเดียวสองตัวเพื่อให้พลังงานสามเฟส ซึ่งโดยทั่วไปใช้เฉพาะในภาวะฉุกเฉิน เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำเมื่อเทียบกับระบบเดลตา-เดลตา (ระบบปิด) ที่ใช้ในการดำเนินงานปกติ

การเชื่อมต่อแบบดาว

ในการเชื่อมต่อแบบดาว มีสายสี่เส้น สามเส้นเป็นสายเฟส และเส้นที่สี่เป็นสายกลางซึ่งเชื่อมต่อจากจุดกลาง การเชื่อมต่อแบบดาวนิยมใช้ในการส่งกำลังระยะไกล เนื่องจากมีจุดกลาง ในกรณีนี้เราต้องมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับกระแสสมดุลและไม่สมดุลในระบบพลังงานไฟฟ้า
เมื่อกระแสเท่ากันทั้งสามเฟส จะเรียกว่ากระแสสมดุล และเมื่อกระแสไม่เท่ากันในเฟสใดเฟสหนึ่ง จะเรียกว่ากระแสไม่สมดุล ในกรณีที่กระแสสมดุลจะไม่มีกระแสไหลผ่านสายกลาง ดังนั้นจุดกลางไม่มีประโยชน์ แต่เมื่อมีกระแสไม่สมดุลในวงจรสามเฟส สายกลางมีบทบาทสำคัญ สายกลางจะนำกระแสไม่สมดุลผ่านไปยังกราวด์และป้องกันหม้อแปลง กระแสไม่สมดุลส่งผลกระทบต่อหม้อแปลงและอาจทำให้หม้อแปลงเสียหาย การเชื่อมต่อแบบดาวจึงนิยมใช้ในการส่งกำลังระยะไกล
การเชื่อมต่อแบบดาวแสดงด้านล่าง-

ในการเชื่อมต่อแบบดาว แรงดันระหว่างสายคือ √3 ของแรงดันเฟส แรงดันระหว่างสายคือแรงดันระหว่างเฟสสองเฟสในวงจรสามเฟส และแรงดันเฟสคือแรงดันระหว่างเฟสหนึ่งกับสายกลาง กระแสในทั้งสายและเฟสจะเท่ากัน แสดงด้วยสมการด้านล่าง

การเชื่อมต่อแบบดีลตา

ในการเชื่อมต่อแบบดีลตา มีเพียงสายสามเส้นเท่านั้น และไม่มีจุดกลาง การเชื่อมต่อแบบดีลตาโดยทั่วไปนิยมใช้ในการส่งกำลังระยะสั้น เนื่องจากปัญหากระแสไม่สมดุลในวงจร รูปภาพแสดงการเชื่อมต่อแบบดีลตาด้านล่าง ที่สถานีโหลด สามารถใช้กราวด์เป็นทางเดินของสายกลางได้หากจำเป็น

ในการเชื่อมต่อแบบดีลตา แรงดันระหว่างสายจะเท่ากับแรงดันเฟส และกระแสระหว่างสายจะเป็น √3 ของกระแสเฟส แสดงด้วยสมการด้านล่าง

ในวงจรสามเฟส การเชื่อมต่อแบบดาวและแบบดีลตาสามารถจัดเรียงได้สี่แบบ:

1. การเชื่อมต่อแบบดาว-ดาว

2. การเชื่อมต่อแบบดาว-ดีลตา

3. การเชื่อมต่อแบบดีลตา-ดาว

4. การเชื่อมต่อแบบดีลตา-ดีลตา

แต่พลังงานไม่ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงวงจรของระบบสามเฟส พลังงานรวมในวงจรจะเท่ากันทั้งการเชื่อมต่อแบบดาวและแบบดีลตา พลังงานในวงจรสามเฟสสามารถคำนวณจากสมการด้านล่าง

เนื่องจากมีสามเฟส จึงคูณด้วย 3 ในสมการพลังงานปกติ และ PF คือแฟกเตอร์กำลัง แฟกเตอร์กำลังเป็นสิ่งสำคัญในระบบสามเฟส และบางครั้งเนื่องจากความผิดพลาด สามารถแก้ไขโดยใช้คาปาซิเตอร์

แหล่งที่มา: Electrical4u.

คำชี้แจง: ให้ความเคารพต่อต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ