Nə üçün 3-fazlı elektrik? Nəcə olmasa da 6, 12 və ya daha çox fazlı elektrik nəqlini?

Bilinir ki, tək fazalı və üç fazalı sistemlər elektrik enerjisinin nəqdi, paylanışı və son istifadəçilərə təmin edilməsi üçün ən yayılmış konfigurasiyaların nümunəsidir. Hər ikisi də əsas enerji təminatı çərçivələri kimi xidmət edir, lakin üç fazalı sistemlər öz tək fazalı analoglarına üstünlük verir.

Xüsusi olaraq, çox fazalı sistemlər (məsələn, 6 fazalı, 12 fazalı və s.) elektronika sahəsində - xüsusilə diodlar cihazlarında və dəyişən frekanslı sürücülərdə (VFD) - pulsulyan DC çıxışında dalgalanmanın azaldılmasına effektiv şəkildə kömək edirlər. Çox fazalı konfiqurasiyaların (məsələn, 6, 9 və ya 12 fazalı) təmin edilməsi tarixi dövrədə mürəkkəb faz deyişdirici üsulları və ya motor-jeneratör setlərinin istifadəsi ilə əlaqədar olurdu, lakin bu üsullar geniş miqyasda elektrik enerjisinin uzun məsafələrdə nəqlininə və paylanmasına ekonomik olaraq qabul edilə bilən deyil.

Niyə Üç Fazalı Sistem Tək Fazalı Sistemə Nəzərən?

Üç fazalı sistemin tək fazalı və ya iki fazalı sistemə nəzərən əsas üstünlüyü daha çox (sabit və bərabər) gücü nəql etmə imkanıdır.

Tək Fazalı Sistemdəki Güzəşt

• P =  V . I  . CosФ

Üç Fazalı Sistemdəki Güzəşt

• P = √3 . V_L . I_L . CosФ … Və ya

• P = 3 x. V_PH . I_PH . CosФ

Burada:

• P = Güc Vatt-cında

• V_L = Liniya geriliyi

• I_L = Liniya akımı

• V_PH = Faza geriliyi

• I_PH = Faza akımı

• CosФ = Güc faktoru

Üç fazalı sistemin güc kapasitesinin tək fazalı sisteme nəzərən 1.732 (√3) dəfə yüksək olduğu aşkar olur. Müqayisədən göründüyü kimi, iki fazalı təminat tək fazalı konfiqurasiyadan 1.141 dəfə daha çox güc nəql edir.

Üç fazalı sistemlərin əsas üstünlüyü dövran müxtəlif sahəsi (RMF) yaratmaq imkanıdır, bu da üç fazalı motorların özü başlamağa imkan verir və sabit anlık güc və momenti təmin edir. Ziddiyyətlə, tək fazalı sistemlər RMF-nin olmayışı və dalgalanan gücü nəticəsində motor tətbiqlərində performansını məhdudlaşdırır.

Üç fazalı sistemlər ayrıca daha yaxşı nəql effektivliyi, azalan güc itirməsi və geriliyin düşməsi ilə birgə gəlir. Məsələn, tipik rezistiv dövrədə:

Tək Fazalı Sistem

• Nəqliyyat xəttindəki güc itirməsi = 18I²r … (P = I²R)

• Nəqliyyat xəttindəki gerilim düşməsi = I.6r … (V = IR)

Üç Fazalı Sistem

• Nəqliyyat xəttindəki güc itirməsi = 9I²r … (P = I²R)

• Nəqliyyat xəttindəki gerilim düşməsi = I.3r … (V = IR)

Üç fazalı sistemin gerilim düşməsi və güc itirməsi tək fazalı sisteme nəzərən 50% aşağı olduğunu göstərir.

İki fazalı təminatlar, üç fazalı olanlarla eyni kimi, sabit güc təmin edə, dövran müxtəlif sahəsi (RMF) yaradacaq və sabit moment təmin edə bilər. Lakin, üç fazalı sistemlər ekstra fazası nəticəsində iki fazalı sistemlərə nəzərən daha çox güc nəql edir. Bu, niyə 6, 9, 12, 24, 48 və s. kimi daha çox fazalı sistemlər istifadə edilmir sorğusunu ortaya atır. Bu sualları ətraflı danışacağıq və üç fazalı sistemnin eyni sayda tel ilə iki fazalı sistemdən daha çox güc nəql etməsinin necə mümkün olduğunu izah edəcəyik.

Niyə İki Fazalı Olmasın?

İki fazalı və üç fazalı sistemlər hər ikisi dövran müxtəlif sahəsi (RMF) yaradır, sabit güc və moment təmin edir, amma üç fazalı sistemlərin əsas üstünlüyü daha yüksək güc kapasitesidir. Üç fazalı quraşmalar eyni kənar ölçüsü ilə iki fazalı sistemlərə nəzərən 1.732 dəfə daha çox güc nəql edə bilir.

İki fazalı sistemlər adətən dövrələri tamamlamaq üçün dörd tel (iki faza kənar və iki neutral) tələb edir. Ortak neutralın istifadəsi üçün dörd təl sistemini azaltır, lakin neutral hər iki fazanın qayıtma akımlarını daşımali və qalın kənarları (məsələn, mis) istifadə etmək lazımdır ki, istehsal olunmur. Üç fazalı sistemlər balanslı yük üçün üç təl (delta konfiqurasiyası) və ya balanssız yük üçün dörd təl (yıldız konfiqurasiyası) istifadə edir, bu da güc təminatını və kənar effektivliyini optimallaşdırır.

Niyə 6 Fazalı, 9 Fazalı və ya 12 Fazalı Olmasın?

Yuxarı fazalı sistemlər nəql edici zədələri azalda bilərlər, amma praktiki məhdudiyyətlər nəticəsində genel olaraq istifadə edilmir:

• Kənar Effektivliyi: Üç fazalı sistemlər balanslı gücü nəql etmək üçün ən az kənar (3) istifadə edir, 12 fazalı sistem isə 12 kənar tələb edir - material və quraşdırma maliyyəti dörd dəfə artırılır.

• Harmonik İxtisasının Azaldılması: Üç fazalı sistemlərdəki 120° faz açısı üçüncü harmonik akımları natural şəkildə ləğv edir, bu da yuxarı fazalı quraşmalar üçün mürəkkəb filtrlərə ehtiyac olmamasına səbəb olur.

• Sistem Mürəkkəbliyi: Yuxarı fazalı sistemlər yenidən inkişaf edilmiş komponentlər (transformatorlar, avtomatlar, kontaktorlar) və daha böyük alt istasyonlar tələb edir, bu da dizayn mürəkkəbliyini və servis xərclərini artırır.

• Praktiki Məhdudiyyətlər: Daha çox fazalı motorlar və jeneratollar daha qabaqcıl olur və soğutma asan deyil, nəqliyyat küləkləri isə daha çox kənar yerləşdirmək üçün daha yüksək boy tələb edir.

Üç Fazalı Üstünlük

Üç fazalı sistemlər optimal balansı təmin edir:

• Eyni kənarlarla tək fazalı sistemlərə nəzərən 50% daha çox güc nəql edir, itirmələri minimuma endirir.

• 120° faz konfiqurasiyası yükü balanslı saxlayır və harmonikləri əlavə mürəkkəblilik olmadan ləğv edir.

• Delta (balanslı yük) və yıldız (balanssız yük) quraşmalarına uyğunlaşır, fərqli enerji tələblərini dəstəkləyir.

Yuxarı fazalı sistemlər marcalı faydalar verir, hər ekstra fazası maliyyətini eksponensial şəkildə artırır. Bu səbəbdən, üç fazalı texnologiya global standart kimi qalır, effektivlik, sadəlik və iqtisadi mövcudluq arasında balans saxlayır.