Kolmfaasiline süsteem

Kolmefaasi süsteemide määratlus ja omadused

Kolmefaasi süsteem on defineeritud elektrisüsteemina, mis koosneb kolmest faasist. Selles konfiguratsioonis voolab elektrivool kolmes erinevas juhes, samal ajal kui neutraaljuhe annab võimaluse veavooli turvaliseks maandamiseks. Võib kirjeldada ka süsteemina, mis kasutab kolme juhet elektri tootmiseks, edastamiseks ja jagamiseks. Lisaks saab kolmefaasi süsteem toimida ühefaasilise süsteemina, võttes ühe tema faasi koos neutraaljuhuga. Tasakaalus olevas kolmefaasilises süsteemis on liinivoolude summa täpselt null, ja faaside vaheline nurga nihke on 120º.

Tavaline kolmefaasi süsteem kasutab nelja juhet: kolme vooluvedavaid joont ja ühte neutraaljoont. Märgatavasti on neutraaljoone ristlõikeala tavaliselt poolik võrreldes elujoonidega. Neutraaljoones voolav vool on võrdne kolme faasi liinivoolude vektorsummaga. Matemaatiliselt on see ekvivalentne √3 korda null-faasisekvenstkomponendiga.

Kolmefaasilised süsteemid pakuvad palju olulisi eeliseid. Ühefaasiliste süsteemidega võrreldes nõuavad need vähem juhtmeid, vähendades infrastruktuuri kulud. Need tagavad pideva jõudluse tarbijaile, parandades elektri teenuse usaldusväärsust. Lisaks on kolmefaasilised süsteemid tuntud oma kõrgema efektiivsuse ja minimeeritud energiahävimuste poolest edastamise ja töö käigus.

Kolmefaasilised pinged genereeritakse generaatoris, tekitades kolme sinusoidset pinget, mille suurus ja sagedus on võrdsed, kuid faaside vaheline nurganihe on 120º. See konfiguratsioon tagab katkematu jõudluse. Kui süsteemi üks faas kannatab häire all, saavad muud kaks faasi jätkata jõudluse edastamist, säilitades olulised elektriteenused. On oluline märkida, et tasakaalus olevas kolmefaasilises süsteemis on ühe faasi voolu suurus võrdne teiste kahe faasi voolude vektorsummaga, järgides elektriliitude teooriat.

Kolme faasi vaheline 120º nurganihe on kriitiline kolmefaasilise süsteemi õige ja usaldusväärse toimimise jaoks. Ilman seda täpset faasisuhet on süsteem tundlik kahjustuste eest, mis võivad põhjustada jõudluse katke, seadmete läbikukkumise ja potentsiaalse ohu turvalisusele.

Kolmefaasiliste süsteemide ühenduste tüübid

Kolmefaasilisi süsteeme saab konfigureerida kahe peamise viisil: täheühenduse ja deltaühenduse. Igal neist ühendusmeetoditest on oma erinevad omadused ja rakendused, mida allpool detailsemalt kirjeldatakse.

Täheühendus

Täheühendus, mida tuntakse ka Y-ühendusena, kasutab nelja juhet: kolme faasijuhtme ja ühte neutraaljuhtme. See tüüp ühendust on eriti sobilik pikadistantsilisele elektri edastamiseks. Neutraalpunkti olemasolu on oluline eelis. See loob võimaluse ebavõrdsete voolude jaoks, lubades neil turvaliselt maanduda. Ebavõrdsete voolude tõhusa käsitlemise abil aitab täheühendus hoida elektrisüsteemi üldist tasakaalu, vähendades ülekoormuse riski ja tagades stabiilse jõudluse edastamise pikadistantsil.

Täheühenduses kolme faasilisel süsteemil on kaks erinevat pingetaseme: 230 V ja 440 V. Konkreetsemalt on ühe faasijuhtme ja neutraali vahel mõõdetav pinge 230 V, samas kui mis tahes kahe faasijuhtme vahel on 440 V. See kahepingeline iseloom muudab täheühenduse mitmekülgseks erinevatele elektri rakendustele, rahuldades nii madalpingelisi kodumajapidamise nõudmist kui ka kõrgempingelist tööstusnõudlust.

Deltaühendus

Deltaühendus, vastupidiselt, kasutab ainult kolme juhtme ja puudub neutraalpunkt, nagu järgnev joonis näitab. Deltaühenduse üks määravaid omadusi on, et liini-pinge on identne faasi-pingega. See konfiguratsioon lihtsustab elektriliitu teatud olukordades, eriti siis, kui neutraaljoone puudumine on aktsepteeritav ja kui süsteemi disainist saab kasu liini- ja faasi-pingete otsest vastavust.

Laastuste ühendamine kolmefaasilistes süsteemides

Kolme faasilisel elektrisüsteemil saab laastusi ühendada nii tähe (Y) kui ka delta (Δ) konfiguratsioonis. Need kaks ühendusmeetodit omavad oma erinevaid elektrilisi omadusi ja rakendusi. Järgmised joonised illustreerivad, kuidas kolme faasi laastusi ühendatakse nii delta- kui ka tähepaigutuses, andes selge visuaalse esitluse nende struktuursete erinevuste ja elektriliste käitumiste kohta.

Kolme faasilisel elektrisüsteemil saab laastuse kategoriseerida kas tasakaalustatuks või ebatasakaalustatuks. Kolme faasi laastust peetakse tasakaalustatuks, kui kolm individuaalset laastust (impedanssitena esitatud) Z1, Z2 ja Z3 näitavad nii sama suuruse kui ka faasinurga. Sellisel tasakaalustatud seisundil ei ole mitte ainult kõik faasi-pinged võrdsed, vaid ka liini-pinged jagavad selle omaduse võrdset suurust. See simmetria pingede ja impedanssi väärtuste osas viib tõenäolisemalt stabiilsema ja efektiivsema elektri töö, vähendades energiahävimisi ja tagades ühtlane elektroenergia jaotus süsteemis.