Trofazni sustav

Definicija i karakteristike trofaznih sustava

Trofazni sustav definira se kao električni sustav sastavljen od tri faze. U ovom postrojaju, električna struja teče kroz tri različite žice, dok neutralna žica služi kao put za sigurno ispuštanje greškastog toka u tlo. Alternativno, može se opisati kao sustav koji koristi tri žice za procese proizvodnje, prenosa i distribucije elektriciteta. Također, trofazni sustav može funkcionirati kao jednofazni sustav izdvajanjem jedne od njegovih faza zajedno s neutralnom žicom. U ravnotežnom trofaznom sustavu, zbroj linijskih struja je točno nula, a faze su odvojene kutnim pomakom od 120º.

Tipičan trofazni sustav koristi četiri žice: tri vodove za prenos struje i jednu neutralnu žicu. Važno je napomenuti da je presjek površine neutralnog voda obično polovica onog aktivnih vodova. Struja u neutralnoj žici jednaka je vektorskom zbroju linijskih struja triju faza. Matematički, to je ekvivalentno √3 puta nultoj faznoj komponenti struje.

Trofazni sustavi nude brojne značajne prednosti. U usporedbi s jednofaznim sustavima, zahtijevaju manje vode, smanjujući troškove infrastrukture. Također osiguravaju neprekidnu snabdijevanje strujom opterećenja, povećavajući pouzdanost električne usluge. Nadalje, trofazni sustavi su poznati po većoj učinkovitosti i smanjenim gubitcima snage tijekom prenosa i operacije.

Trofazne napona generiraju se unutar generatora, stvarajući tri sinusne napone jednakog amplituda i frekvencije, ali fazno pomaknute za 120º jedna prema drugoj. Ova konfiguracija pruža neprekidnu snabdijevanje strujom. U slučaju da jedna faza sustava doživi ometaj, preostale dvije faze mogu nastaviti dostavljanje struje, održavajući temeljne električne usluge. Važno je napomenuti da u ravnotežnom trofaznom sustavu, magnituda struje u bilo kojoj fazi jednaka je vektorskom zbroju struja u preostalim dvije faze, u skladu s principima teorije električnih krugova.

Fazni razmak od 120º među triju faza ključan je za pravilno i pouzdano funkcioniranje trofaznog sustava. Bez točne fazne relacije, sustav je vrlo osjetljiv na oštećenja, što može dovesti do prekida snabdijevanja strujom, otkaza opreme i potencijalnih sigurnosnih rizika.

Vrste spojeva u trofaznom sustavu

Trofazni sustavi mogu biti konfigurirani na dva glavna načina: zvjezdan spoj i delta spoj. Svaki od ovih metoda spoja ima specifične karakteristike i primjene, koje su detaljno opisane u nastavku.

Zvjezdan spoj

Zvjezdan spoj, također poznat kao Y-spoj, koristi četiri žice: tri fazna voda i jednu neutralnu žicu. Ovaj tip spoja posebno je prikladan za dugoročni prenos struje. Prisutnost neutralne točke je ključna prednost. Služi kao put za neravnotežne struje, omogućujući im siguran tok u tlo. Efektivno upravljanje ovim neravnotežnim strujama, zvjezdan spoj pomaže u održavanju ukupne ravnoteže električnog sustava, smanjujući rizik od pretjerane opterećenosti i osiguravajući stabilnu snabdijevanje strujom na duge udaljenosti.

U zvjezdano spojenom trofaznom sustavu, dostupne su dvije različite razine napona: 230 V i 440 V. Konkretno, napon izmjereno između pojedine fazne žice i neutralne iznosi 230 V, dok iznosi 440 V između bilo koje dvije fazne žice. Ova dualna karakteristika napona čini zvjezdani spoj prilagodljiv za razne električne primjene, zadovoljavajući i niskonaponske domaće i visokonaponske industrijske zahtjeve.

Delta spoj

Delta spoj, s druge strane, koristi samo tri žice i nedostaje mu neutralna točka, kao što je prikazano na slici ispod. Jedna od ključnih karakteristika delta spoja jest da je linijski napon identičan faznom napetu. Ova konfiguracija pojednostavljuje električni postroj u nekim situacijama, posebno kada je odsustvo neutralne žice prihvatljivo i kada dizajn sustava koristi direktnu ekvivalenciju linijskog i faznog napona.

Spoj opterećenja u trofaznim sustavima

U trofaznom električnom sustavu, opterećenja mogu biti spojena u zvjezdan (Y) ili deltasti (Δ) spoj. Ove dvije metode spoja imaju specifične električne karakteristike i primjene. Slicice ispod ilustriraju kako su trofazna opterećenja spojena u deltastom i zvjezdastom rasporedu, pružajući jasan vizualni prikaz njihovih strukturnih razlika i električnih ponašanja.

U trofaznom električnom sustavu, opterećenje može biti klasificirano kao ravnotežno ili neravnotežno. Trofazno opterećenje smatra se ravnotežnim kada tri pojedinačna opterećenja (predstavljena impedancijama) Z1, Z2 i Z3 pokazuju jednak amplitud i fazni kut. Pod takvim ravnotežnim uvjetima, ne samo da sve fazne napone održavaju jednak amplitud, već i linijski naponi dijele ovu karakteristiku jednakosti amplituda. Ova simetrija u vrijednostima napona i impedancija rezultira stabilnijim i učinkovitijim električnim radom, smanjujući gubitke snage i osiguravajući uniformnu distribuciju električne energije kroz sustav.