Tre fas system

Definisjon og karakteristika av trefase-systemer

Et trefase-system er definert som et elektrisk system bestående av tre faser. I denne oppsettet flyter strøm gjennom tre forskjellige ledninger, mens en nøytral ledning fungerer som en vei for feilstrøm til å bli utledet trygt til jorden. Alternativt kan det beskrives som et system som bruker tre ledninger for prosesser med elektrisk produksjon, overføring og distribusjon. I tillegg kan et trefase-system fungere som et enefase-system ved å trekke ut en av fasene sammen med den nøytrale ledningen. I et balansert trefase-system er summen av linje-strømmene nøyaktig null, og fasene er separert med en vinkelavstand på 120º.

Et typisk trefase-system bruker fire ledninger: tre strømbærende ledere og en nøytral ledning. Merk at tverrsnittsarealet av den nøytrale lederen er vanligvis halvparten av de live ledningene. Strømmen i den nøytrale ledningen er lik vektorsummen av linje-strømmene for de tre fasene. Matematisk er det ekvivalent med √3 ganger null-fase-sekvenskomponenten av strømmen.

Trefase-systemer gir mange betydelige fordeler. Sammenlignet med enefase-systemer, krever de færre ledere, noe som reduserer infrastrukturkostnadene. De sikrer også en ubrytelig strømforsyning til belastningen, noe som øker påliteligheten av elektriske tjenester. I tillegg er trefase-systemer kjent for høy effektivitet og minimale energitap under overføring og drift.

Trefase-spenninger genereres i en generator, som produserer tre sinusformede spenninger med like størrelse og frekvens, men faseforskjell på 120º relativt til hverandre. Dette oppsettet gir en ubrytelig strømforsyning. Hvis en fase i systemet opplever en støy, kan de to andre fasene fortsette å levere strøm, og dermed opprettholde nødvendige elektriske tjenester. Det er viktig å merke seg at i et balansert trefase-system, er størrelsen på strømmen i en fase lik vektorsummen av strømmene i de to andre fasene, i samsvar med prinsippene for elektriske kretser.

En faseforskjell på 120º mellom de tre fasene er avgjørende for riktig og pålitelig drift av et trefase-system. Uten denne nøyaktige faseforholdet er systemet svært sårbart for skader, noe som kan føre til avbrudd i strømforsyningen, utstyrssvik og potensielle sikkerhetsrisikoer.

Typer koblinger i trefase-systemer

Trefase-systemer kan konfigureres på to primære måter: stjerne-kobling og delta-kobling. Hver av disse koblingsmetodene har unike egenskaper og anvendelser, som er detaljert nedenfor.

Stjerne-kobling

Stjerne-koblingen, også kjent som Y-koblingen, bruker fire ledninger: tre faseledere og en nøytral leder. Denne type kobling er spesielt godt egnet for langdistanse elektrisk overføring. Nøytralpunktets tilstedeværelse er en viktig fordel. Det fungerer som en vei for ubalanserte strømmer, som lar dem flyte trygt til jorden. Ved å håndtere disse ubalanserte strømmer effektivt, bidrar stjerne-koblingen til å opprettholde det totale balanseg i elektriske systemer, reduserer risikoen for overbelasting og sikrer stabil strømforsyning over lange avstander.

I et stjerne-koblet trefase-system er to distinkte spenningsnivåer tilgjengelige: 230 V og 440 V. Spesifikt er spenningen målt mellom en enkelt faseleder og den nøytrale 230 V, mens spenningen mellom enhver to faseledere er 440 V. Denne dobbeltspenningskarakteristikk gjør stjerne-koblingen versatile for ulike elektriske anvendelser, som passer både for lavspenningshusstandsbehov og høyere industrielle behov.

Delta-kobling

Delta-koblingen, i motsetning til, bruker bare tre ledninger og mangler et nøytralpunkt, som illustrert i figuren nedenfor. En av de definierende egenskapene ved delta-koblingen er at linjespenningen er identisk med fasespenningen. Dette oppsettet forenkler elektrisk installasjon i visse situasjoner, spesielt når fraværet av en nøytral leder er akseptabelt, og når systemdesignet nyter godt av direkte ekvivalens mellom linje- og fasespenninger.

Kobling av belastninger i trefase-systemer

I et trefase-elektrisk system kan belastninger kobles enten i en stjerne (Y) eller delta (Δ) konfigurasjon. Disse to koblingsmetodene har distinkte elektriske egenskaper og anvendelser. Diagrammene nedenfor viser hvordan trefase-belastninger kobles i både delta- og stjerneoppsett, og gir en klar visuell representasjon av deres strukturelle forskjeller og elektriske atferd.

I et trefase-elektrisk system kan belastningen kategoriseres som enten balansert eller ubalansert. En trefase-belastning regnes som balansert når de tre individuelle belastningene (representert ved impedanser) Z1, Z2, og Z3 viser både like størrelser og fasevinkler. Under slike balanserte forhold, ikke bare bevarer alle fasespenninger like størrelser, men linjespenningene deler også denne egenskapen med å være like i størrelse. Denne symmetrien i spenning og impedansverdier resulterer i en mer stabil og effektiv elektrisk drift, minimerer energitap og sikrer uniform fordeling av elektrisk energi i systemet.