Üç Fazlı Devre | Yıldız ve Üçgen Sistemi
İki tür sistem bulunmaktadır elektrik devresinde, tek faz ve üç fazlı sistem. Tek fazlı devrede, sadece bir faz bulunur, yani akım sadece bir kablo üzerinden akar ve devreyi tamamlamak için nötr adı verilen bir geri dönüş yolu olur. Bu nedenle, tek fazlı sistemde taşınabilecek minimum güç miktarıdır. Burada, jenerasyon istasyonu ve yük istasyonu da tek fazlı olacaktır. Bu, eski zamanlardan beri kullanılan bir sistemdir.
1882 yılında, çok fazlı sistem üzerinde yeni bir icat yapılmıştır, birden fazla fazın jenerasyon, iletim ve yük sistemi için kullanılabilir olduğu anlaşılmıştır. Üç fazlı devre, jeneratörden yük sisteminin tümüne üç fazın birlikte gönderildiği çok fazlı sistemdir.
Her fazın 120o faz farkı vardır, yani elektriksel olarak 120o açı. Böylece toplam 360o'dan üç faz eşit olarak 120o her birine bölünmüştür. Üç fazlı sistemde güç, tüm üç fazın toplam gücü üretmesi nedeniyle süreklidür. Üç fazlı sistemin sinusoidal dalgaları aşağıdaki gibidir-
Üç faz, her biri tek faz olarak kullanılabilir. Yani, yük tek fazlı ise, üç fazlı devreden bir faz alınabilir ve devreyi tamamlamak için nötr yerleştirilebilir.
Neden Üç Fazlı Sistem Tek Fazlı Sisteme Tercih Edilir?
Bu soruya çeşitli nedenler mevcuttur çünkü tek fazlı devre üzerinde birçok avantajı vardır. Üç fazlı sistem, üç tek faz hattı olarak kullanılabilir, bu nedenle üç tek fazlı sistem gibi davranabilir. Üç fazlı jenerasyon ve tek fazlı jenerasyon, jeneratörde bobinin 120o faz farkı elde edilmesi dışında aynıdır. Üç fazlı devrede gerekli olan iletken, tek fazlı devrede gerekli olan iletkenin %75'idir. Ayrıca, tek fazlı sistemde anlık güç, sinusoidal eğri üzerinden görüldüğü üzere sıfıra düşer, ancak üç fazlı sistemde tüm fazlardan gelen net güç, yük için sürekli bir güç sağlar.
Şimdiye kadar üç gerilim kaynağı bir araya getirilerek üç fazlı bir devre oluşturduğunu söyleyebiliriz ve aslında bu jeneratörün içinde yer alır. Jeneratör, 120o faz farkı ile birlikte çalışan üç gerilim kaynağını içerir. Eğer 120o faz farkıyla üç tek fazlı devre düzenleyebilirsek, bu bir üç fazlı devre haline gelir. Bu nedenle 120o faz farkı gereklidir, aksi takdirde devre çalışmayacak, üç fazlı yük aktif olamayacak ve sistem zarar görebilir.
Üç fazlı cihazların boyutu veya metali çok fazla fark göstermez. Şimdi transformatörü düşünürsek, hem tek fazlı hem de üç fazlı için neredeyse aynı boyutta olacaktır çünkü transformer sadece akım yoğunluğu bağlantısını sağlayacaktır. Bu nedenle, dönüşüm cihazının ağırlığı aynı veya çok az fark olduğunda, üç fazlı hat çıkarken tek fazlı durumda sadece bir tane çıkar. Üç fazlı devrede kayıplar en aza indirileceği için, genel olarak üç fazlı sistem, tek fazlı sisteme kıyasla daha iyi ve daha yüksek verimlilik sunar.
Üç fazlı devrede, bağlantılar iki şekilde verilebilir:
Yıldız bağlantısı
Delta bağlantısı
Daha az yaygın olarak, ayrıca iki tek fazlı transformator kullanılarak üç fazlı bir besleme sağlanan bir açık delta bağlantısı da vardır. Bunlar genellikle acil durumlarda kullanılır, çünkü kapalı delta (delta-delta) sistemlerine (standart işlemler sırasında kullanılan) göre verimlilikleri düşük olur.
Yıldız Bağlantısı
Yıldız bağlantısında dört tane kablo bulunur, üçü faz kabloları ve dördüncüsü ise yıldız noktasından alınan nötr kabledir. Uzun mesafeli güç iletiminde yıldız bağlantısı tercih edilir çünkü nötr noktası bulunmaktadır. Bu durumda, güç sistemindeki denge ve dengesiz güç iletimi konseptine gelmek gerekir. Burada güç sistemindeki denge ve dengesiz akım kavramlarına geçiş yapmalıyız.
Üç faz üzerinden eşit akım akan duruma dengeli akım denir. Eğer herhangi bir fazda akım eşit değilse, bu durum dengesiz akım olarak adlandırılır. Dengeli koşulda nötr hattan hiçbir akım akmaz ve nötr terminal kullanılmaz. Ancak, üç fazlı devrede dengesiz akım olduğunda, nötr kritik bir rol oynar. Nötr, dengesiz akımı toprağa yönlendirir ve transformatörü korur. Dengesiz akım, transformatörü etkileyebilir ve zarar verebilir, bu nedenle uzun mesafeli iletim için yıldız bağlantısı tercih edilir.
Yıldız bağlantısı aşağıdaki gibidir-
Yıldız bağlantısında, hat gerilimi faz geriliminin √3 katıdır. Hat gerilimi, üç fazlı devrede iki faz arasındaki gerilimdir ve faz gerilimi, bir faz ile nötr hattı arasındaki gerilimdir. Hem hat hem de faz için akım aynıdır. Aşağıdaki ifade gösterilmektedir
Delta Bağlantısı
Delta bağlantısında sadece üç kablo vardır ve nötr terminal alınamaz. Genellikle, devrede dengesiz akım sorunu nedeniyle kısa mesafeli iletimlerde delta bağlantısı tercih edilir. Aşağıda delta bağlantısı için gösterilen şekil bulunmaktadır. Yük istasyonunda, gerekirse toprak nötr yolu olarak kullanılabilir.
Delta bağlantısında, hat gerilimi faz gerilimiyle aynıdır. Hat akımı, faz akımının √3 katıdır. Aşağıdaki ifade gösterilmektedir,
Üç fazlı devrede, yıldız ve delta bağlantısı dört farklı şekilde ayarlanabilir:
Yıldız-Yıldız bağlantısı
Yıldız-Delta bağlantısı
Delta-Yıldız bağlantısı
Delta-Delta bağlantısı
Ancak güç, üç fazlı sistemin devre düzeninden bağımsızdır. Devredeki net güç, hem yıldız hem de delta bağlantısında aynı olacaktır. Üç fazlı devredeki güç aşağıdaki denklemle hesaplanabilir,
Üç faz olduğundan, normal güç denkleminde 3'ün katı yapılır ve PF güç faktörüdür. Güç faktörü, üç fazlı sistemlerde çok önemli bir faktördür ve bazen belirli hatalar nedeniyle, kapasitörler kullanılarak düzeltilir.
Kaynak: Electrical4u.
Açıklama: Orijinali saygılı olun, iyi makaleler paylaşmaya değerdir, telif hakkı ihlali varsa lütfen silme isteği ile iletişime geçin.
