Trofazni sistem

Definicija i karakteristike trofaznih sistema

Trofazni sistem se definiše kao električni sistem sastavljen od tri faze. U ovom postavljanju, električna struja teče kroz tri različite žice, dok neutralna žica služi kao putanja za siguran ispitivanje greške u zemlju. Alternativno, može se opisati kao sistem koji koristi tri žice za procese generisanja, prenosa i raspodele električne energije. Takođe, trofazni sistem može funkcionisati kao jednofazni sistem izdvajanjem jedne od njegovih faza zajedno sa neutralnom žicom. U ravnotežnom trofaznom sistemu, zbir strujnih tokova u linijama je tačno nula, a faze su razdvojene uglom od 120º.

Tipičan trofazni sistem koristi četiri žice: tri vodilja za struju i jednu neutralnu žicu. Zapaža se da je presečni površin neutralnog vodilja obično polovina presečnog površina vodilja pod naponom. Struja u neutralnoj žici jednaka je vektorskom zbiru strujnih tokova tri faze. Matematički, to je ekvivalentno √3 puta nultoj faznoj komponenti struje.

Trofazni sistemi nude mnoge značajne prednosti. U poređenju sa jednofaznim sistemima, zahtevaju manje vodilja, smanjujući troškove infrastrukture. Takođe osigavaju neprekidnu snabdevanje strujom opterećenja, povećavajući pouzdanost električne usluge. Pored toga, trofazni sistemi su poznati po svojoj većoj efikasnosti i minimaliziranju gubitaka energije tijekom prenosa i rada.

Trofazni naponi generišu se unutar generatora, proizvodim tri sinusne napone jednakih magnituda i frekvencija, ali fazno pomaknute za 120º jedne u odnosu na druge. Ova konfiguracija pruža neprekidnu snabdevanje strujom. U slučaju da jedna faza sistema dozna ometanje, preostale dvije faze mogu nastaviti sa dostavljanjem struje, održavajući neophodne električne usluge. Važno je napomenuti da u ravnotežnom trofaznom sistemu, magnituda struje u bilo kojoj fazi jednaka je vektorskom zbiru struja u drugim dvema fazama, u skladu sa principima teorije električnih krugova.

Fazni razmak od 120º među tri faze je ključan za pravilno i pouzdano funkcionisanje trofaznog sistema. Bez ove tačne fazne relacije, sistem je vrlo osetljiv na oštećenje, što može dovesti do prekida snabdevanja strujom, otkaza opreme i potencijalnih bezbednosnih rizika.

Vrste spojeva u trofaznom sistemu

Trofazni sistemi mogu biti konfigurisani na dva glavna načina: zvezdasti spoj i deltasti spoj. Svaki od ovih metoda spoja ima specifične karakteristike i primene, koje su detaljno opisane ispod.

Zvezdasti spoj

Zvezdasti spoj, takođe poznat kao Y-spoj, koristi četiri žice: tri fazna vodilja i jednu neutralnu žicu. Ovaj tip spoja posebno je pogodan za dalekovodni prenos električne energije. Prisustvo neutralne tačke je ključna prednost. Ona služi kao putanja za neravnotežne struje, omogućavajući im da sigurno teku u zemlju. Efektivno rukovanje ovim neravnotežnim strujama, zvezdasti spoj pomaže u održavanju ukupne ravnoteže električnog sistema, smanjujući rizik od pretjeranog opterećenja i osiguravajući stabilno snabdevanje strujom na velike udaljenosti.

U zvezdasto spojenom trofaznom sistemu, dostupna su dva različita naponska nivoa: 230 V i 440 V. Konkretno, napon između jednog faznog vodilja i neutralne žice iznosi 230 V, dok napon između bilo koja dva fazna vodilja iznosi 440 V. Ova dualna naponska karakteristika čini zvezdasti spoj savrsenim za razne električne primene, zadovoljavajući potrebe kako za niskonaponsko domaćinstvo, tako i za visokonaponsku industriju.

Deltasti spoj

Deltasti spoj, na suprotno, koristi samo tri žice i nema neutralnu tačku, kao što je prikazano na slici ispod. Jedna od ključnih karakteristika deltastog spoja je da je linijski napon identičan faznom naponu. Ova konfiguracija pojednostavljuje električni postupak u određenim situacijama, posebno kada je odsustvo neutralne žice prihvatljivo i kada dizajn sistema koristi direktnu ekvivalenciju linijskog i faznog napona.

Spoj opterećenja u trofaznim sistemima

U trofaznom električnom sistemu, opterećenja mogu biti spojena u zvezdastom (Y) ili deltastom (Δ) postavljanju. Ove dvije metode spoja imaju specifične električne karakteristike i primene. Slicice ispod ilustriraju kako su trofazna opterećenja spojena u oba deltasta i zvezdasta postavljanja, pružajući jasan vizualni prikaz njihovih strukturnih razlika i električnih ponašanja.

U trofaznom električnom sistemu, opterećenje može biti kategorizirano kao ravnotežno ili neravnotežno. Trofazno opterećenje smatra se ravnotežnim kada tri pojedinačna opterećenja (predstavljena impedancijama) Z1, Z2 i Z3 pokazuju iste magnituda i fazne uglove. Pod takvim ravnotežnim uslovima, ne samo da sve fazne napone održavaju jednake magnituda, već i linijski naponi dele ovu karakteristiku jednakosti magnituda. Ova simetrija u naponskim i impedančnim vrednostima rezultira u stabilniji i efikasniji električni rad, minimizirajući gubitke energije i osiguravajući uniformnu distribuciju električne energije kroz sistem.