तीन फेज सिस्टम

तीन-फेज सिस्टम की परिभाषा और विशेषताएँ

तीन-फेज सिस्टम को तीन फेजों से मिलकर बनी विद्युत सिस्टम के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस सेटअप में, विद्युत धारा तीन अलग-अलग तारों में प्रवाहित होती है, जबकि एक न्यूट्रल तार फ़ॉल्ट धारा के लिए पृथ्वी में सुरक्षित रूप से डिस्चार्ज होने का मार्ग प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, इसे विद्युत उत्पादन, प्रसारण और वितरण की प्रक्रियाओं के लिए तीन तारों का उपयोग करने वाला सिस्टम भी वर्णित किया जा सकता है। इसके अलावा, एक तीन-फेज सिस्टम एक न्यूट्रल तार के साथ अपने एक फेज को निकालकर एक-फेज सिस्टम के रूप में काम कर सकता है। एक संतुलित तीन-फेज सिस्टम में, लाइन धाराओं का योग ठीक-ठीक शून्य होता है, और फेज 120º के कोणीय विस्थापन से अलग होते हैं।

एक आम तीन-फेज सिस्टम में चार तारों का उपयोग किया जाता है: तीन धारा-वहन करने वाले तार और एक न्यूट्रल तार। ध्यान दें, न्यूट्रल तार का अनुप्रस्थ क्षेत्र आमतौर पर लाइव तारों के आधे का होता है। न्यूट्रल तार में धारा तीन फेजों की लाइन धाराओं के सदिश योग के बराबर होती है। गणितीय रूप से, यह शून्य-फेज-अनुक्रम घटक की धारा का √3 गुना होता है।

तीन-फेज सिस्टम कई महत्वपूर्ण फायदे प्रदान करते हैं। एक-फेज सिस्टमों की तुलना में, वे कम तारों की आवश्यकता होती है, जिससे बुनियादी ढांचे की लागत कम होती है। वे लोड को निरंतर विद्युत आपूर्ति भी सुनिश्चित करते हैं, जिससे विद्युत सेवा की विश्वसनीयता बढ़ती है। इसके अलावा, तीन-फेज सिस्टम उच्च कार्यक्षमता और प्रसारण और संचालन के दौरान न्यूनतम ऊर्जा नुकसान के लिए प्रसिद्ध हैं।

तीन-फेज वोल्टेज एक जनरेटर के भीतर उत्पन्न होते हैं, जो तीन समान मात्रा और आवृत्ति वाले और एक दूसरे से 120º के कोण से फेज-शिफ्ट किए गए साइनसोइडल वोल्टेज उत्पन्न करते हैं। यह व्यवस्था एक अविच्छिन्न विद्युत आपूर्ति प्रदान करती है। यदि सिस्टम के एक फेज में विक्षोभ होता है, तो शेष दो फेज शक्ति आपूर्ति जारी रख सकते हैं, महत्वपूर्ण विद्युत सेवाओं को बनाए रखते हुए। यह ध्यान देने योग्य है कि एक संतुलित तीन-फेज सिस्टम में, किसी एक फेज में धारा की मात्रा अन्य दो फेजों में धाराओं के सदिश योग के बराबर होती है, जो विद्युत सर्किट सिद्धांत के सिद्धांतों का पालन करती है।

तीन फेजों के बीच 120º का फेज अंतर एक तीन-फेज सिस्टम के सही और विश्वसनीय संचालन के लिए आवश्यक है। इस सटीक फेज संबंध के बिना, सिस्टम नुकसान, विद्युत आपूर्ति में विघटन, उपकरणों की विफलता और संभावित सुरक्षा खतरों के लिए बहुत खतरनाक होता है।

तीन-फेज सिस्टम में कनेक्शन के प्रकार

तीन-फेज सिस्टम को दो प्राथमिक तरीकों से व्यवस्थित किया जा सकता है: स्टार कनेक्शन और डेल्टा कनेक्शन। इन दोनों कनेक्शन विधियों में अलग-अलग विशेषताएँ और अनुप्रयोग होते हैं, जो नीचे विस्तार से दिए गए हैं।

स्टार कनेक्शन

स्टार कनेक्शन, जिसे Y-कनेक्शन भी कहा जाता है, चार तारों का उपयोग करता है: तीन फेज तार और एक न्यूट्रल तार। यह प्रकार का कनेक्शन लंबी दूरी के विद्युत प्रसारण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। न्यूट्रल बिंदु की उपस्थिति एक प्रमुख लाभ है। यह असंतुलित धाराओं के लिए एक मार्ग प्रदान करता है, जिन्हें सुरक्षित रूप से पृथ्वी में प्रवाहित किया जा सकता है। इन असंतुलित धाराओं को प्रभावी रूप से संभालकर, स्टार कनेक्शन विद्युत सिस्टम की समग्र संतुलन को बनाए रखता है, ओवरलोडिंग के जोखिम को कम करता है और लंबी दूरी पर स्थिर विद्युत आपूर्ति सुनिश्चित करता है।

स्टार-कनेक्टेड तीन-फेज सिस्टम में, दो विभिन्न वोल्टेज स्तर उपलब्ध होते हैं: 230 V और 440 V। विशेष रूप से, एक एकल फेज तार और न्यूट्रल के बीच मापा गया वोल्टेज 230 V होता है, जबकि किन्हीं दो फेज तारों के बीच का वोल्टेज 440 V होता है। यह दोहरे-वोल्टेज वाला विशेषता स्टार कनेक्शन को विभिन्न विद्युत अनुप्रयोगों के लिए विविध बनाती है, जो घरेलू निम्न वोल्टेज और औद्योगिक उच्च वोल्टेज आवश्यकताओं को संतुष्ट करती है।

डेल्टा कनेक्शन

इसके विपरीत, डेल्टा कनेक्शन केवल तीन तारों का उपयोग करता है और न्यूट्रल बिंदु की कमी होती है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। डेल्टा कनेक्शन की एक परिभाषित विशेषता यह है कि लाइन वोल्टेज फेज वोल्टेज के समान होता है। यह व्यवस्था कुछ परिस्थितियों में विद्युत सेटअप को सरल बनाती है, विशेष रूप से जब न्यूट्रल तार की अनुपस्थिति स्वीकार्य हो और जब सिस्टम डिज़ाइन लाइन और फेज वोल्टेज के बीच निर्देश तुल्यता से लाभान्वित हो।

तीन-फेज सिस्टम में लोड कनेक्शन

एक तीन-फेज विद्युत सिस्टम में, लोड को या तो स्टार (Y) या डेल्टा (Δ) व्यवस्था में कनेक्ट किया जा सकता है। इन दो कनेक्शन विधियों में विशिष्ट विद्युत विशेषताएँ और अनुप्रयोग होते हैं। नीचे दिए गए चित्र दिखाते हैं कि डेल्टा और स्टार व्यवस्थाओं में तीन-फेज लोड कैसे कनेक्ट किए जाते हैं, जो उनके संरचनात्मक अंतर और विद्युत व्यवहार की स्पष्ट दृश्य रिप्रेजेंटेशन प्रदान करते हैं।

एक तीन-फेज विद्युत सिस्टम में, लोड को संतुलित या असंतुलित में वर्गीकृत किया जा सकता है। तीन-फेज लोड को तब संतुलित माना जाता है जब तीन व्यक्तिगत लोड (जिन्हें इम्पीडेंस के रूप में दर्शाया गया है) Z1, Z2, और Z3 दोनों समान मात्रा और फेज कोण दिखाते हैं। ऐसी संतुलित स्थितियों में, सभी फेज वोल्टेज समान मात्रा रखते हैं, और लाइन वोल्टेज भी इसी विशेषता को साझा करते हैं जो समान मात्रा के होते हैं। वोल्टेज और इम्पीडेंस मानों में यह सममिति विद्युत संचालन को अधिक स्थिर और कार्यक्षम बनाती है, ऊर्जा नुकसान को कम करती है और प्रणाली में विद्युत ऊर्जा के समान वितरण को सुनिश्चित करती है।