Üç Faz Sistemi

Üç Fazlı Sistemlerin Tanımı ve Özellikleri

Üç fazlı sistem, üç fazdan oluşan elektriksel bir sistem olarak tanımlanır. Bu yapıda, elektrik akımı üç ayrı kablo üzerinden akar, nötr kablo ise arızalı akımın güvenli bir şekilde yere boşalmasına hizmet eder. Alternatif olarak, bu sistem ayrıca elektrik üretimi, iletimi ve dağıtımında kullanılan üç kablo ile de tanımlanabilir. Ayrıca, üç fazlı bir sistem, bir fazını ve nötr kabloyu çıkararak tek fazlı bir sistem olarak işlev gösterebilir. Denge olmuş bir üç fazlı sistemde, hat akımlarının toplamı tam olarak sıfırdır ve fazlar 120º lik bir açı farkıyla ayrılır.

Tipik bir üç fazlı sistem, üç akım taşıyıcı iletken ve bir nötr kablo olmak üzere dört kablo kullanır. Notable olarak, nötr iletkenin kesit alanı genellikle canlı kabloların yarısı kadardır. Nötr kablo akımı, üç fazın hat akımlarının vektörel toplamına eşittir. Matematiksel olarak, bu, akımın sıfır faz dizisi bileşeninin √3 katına eşdeğerdir.

Üç fazlı sistemler, birçok önemli avantaj sunar. Tek fazlı sistemlere kıyasla daha az iletken gerektirdiği için altyapı maliyetlerini azaltırlar. Ayrıca yüküne sürekli güç sağlayarak elektrik servisinin güvenilirliğini artırır. Dahası, üç fazlı sistemler, iletim ve işlem sırasında daha yüksek verimlilik ve minimum güç kaybıyla bilinir.

Üç fazlı gerilimler, bir jeneratör içinde üretilir ve eşit büyüklük ve frekansa sahip ancak birbirine göre 120º faz farkıyla üç sinüzoidal gerilim oluşturur. Bu yapı, kesintisiz güç sağlar. Sistemin bir fazında bir bozulma yaşanması durumunda, kalan iki faz enerjiyi devam ettirebilir, temel elektrik hizmetlerini koruyabilir. Denge olmuş bir üç fazlı sistemde, herhangi bir fazdaki akımın büyüklüğü, diğer iki fazdaki akımların vektörel toplamına eşittir, elektrik devre teorisinin ilkelerine uygun olarak.

Üç faz arasındaki 120º faz farkı, üç fazlı sistemin doğru ve güvenilir çalışması için çok önemlidir. Bu hassas faz ilişkisi olmadan, sistem hasara oldukça açık olup, bu da güç sağlamanın kesintisine, ekipman arızalarına ve potansiyel güvenlik tehlikelerine yol açabilir.

Üç Fazlı Sistemde Bağlantı Türleri

Üç fazlı sistemler, yıldız bağlantısı ve delta bağlantısı olmak üzere iki ana şekilde yapılandırılabilir. Her bir bu bağlantı yöntemi, aşağıdaki gibi belirgin özellikler ve uygulamalar sunar.

Yıldız Bağlantısı

Yıldız bağlantısı, aynı zamanda Y bağlantısı olarak da bilinir, üç faz iletkeni ve bir nötr iletken olmak üzere dört kablo kullanır. Bu tür bağlantı, uzun mesafeli elektrik iletimi için özellikle uygundur. Nötr noktasının varlığı, önemli bir avantajdır. Denge dışı akımlar için bir yol sağlar, onları güvenli bir şekilde yere boşalamaya izin verir. Bu dengesiz akımları etkili bir şekilde ele alarak, yıldız bağlantısı elektrik sisteminin genel dengesini korur, aşırı yüklenme riskini azaltır ve uzun mesafeler boyunca istikrarlı güç sağlamayı sağlar.

Yıldız bağlantılı üç fazlı bir sistemde, 230 V ve 440 V olmak üzere iki farklı gerilim seviyesi mevcuttur. Özellikle, tek faz iletkeni ile nötr arasındaki ölçülen gerilim 230 V, herhangi iki faz iletkeni arasındaki gerilim ise 440 V'dır. Bu çift gerilim özelliği, yıldız bağlantısını çeşitli elektrik uygulamaları için esnek hale getirir, hem düşük voltajlı ev içi hem de yüksek voltajlı endüstriyel ihtiyaçlara hizmet eder.

Delta Bağlantısı

Buna karşılık, delta bağlantısı sadece üç kablo kullanır ve nötr noktası yoktur, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi. Delta bağlantısının tanımlayıcı özelliklerinden biri, hat geriliminin faz gerilimine eşit olmasıdır. Bu yapı, nötr kablonun olmaması kabul edilebilir olduğunda ve sistemin tasarımından doğrudan hat ve faz gerilimlerinin eşitliği faydalı olduğunda bazı senaryolarda elektrik kurulumunu basitleştirir.

Üç Fazlı Sistemlerde Yük Bağlantıları

Üç fazlı bir elektrik sisteminde, yükler yıldız (Y) veya delta (Δ) yapılandırmasında bağlanabilir. Bu iki bağlantı yöntemi, belirgin elektriksel özelliklere ve uygulamalara sahiptir. Aşağıdaki diyagramlar, üç fazlı yüklerin delta ve yıldız düzenlemelerinde nasıl bağlandığını gösterir, yapısal farklılıkları ve elektriksel davranışlarını net bir görsel temsile sunar.

Üç fazlı bir elektrik sisteminde, yük dengeli veya dengesiz olarak kategorize edilebilir. Üç fazlı bir yük, Z1, Z2 ve Z3 impedanslarını temsil eden üç bireysel yükün hem eşit büyüklükte hem de faz açılarında olduğu zaman dengeli olarak kabul edilir. Bu dengeli koşullar altında, tüm faz gerilimleri eşit büyüklükte kalırken, hat gerilimleri de bu büyüklük eşitliğinin paydası olur. Gerilim ve impedans değerlerindeki bu simetri, daha istikrarlı ve etkili bir elektrik operasyonunu sağlar, güç kayıplarını minimize eder ve sistemin genelinde elektrik enerjisinin düzgün dağılımını sağlar.