Għal liema raġuni l-Elettricità Trifàs? Għal liema raġuni mhux 6, 12 jew aktar għat-ttrasferiment tal-enerġija?

Hu mżegħa li s-sistemi f’faz unika u tat-tliet fazijiet huma l-konfigurazzjonijiet iktar diffuża għat-ttrasport, id-distribuzzjoni, u l-applikazzjonijiet finali tal-enerġija. Anki jidher li kollha jisostnu kif rakaġġ tal-fornitur ta’ enerġija, is-sistemi tat-tliet fazijiet jippreżentaw avanttaġġi distinkti fuq il-konfruntaturi tagħhom f’faz unika.

Notabilment, is-sistemi multi-faz (bħal tas-sit fazijiet, tnofs fitnax fazijiet, etċ.) jiġu applikati speċifikament fil-elettronika tal-enerġija – partikularment fi skjiem rektifikanti u drives tal-frequenza varjabbli (VFDs) – fejn huma effettivi biex jniżżlu l-ħaddad fis-silġ DC pulsanti. L-iżvilupp ta’ konfigurazzjonijiet multi-faz (pereżempju, sit, disa, jew tnofs fitnax fazijiet) storikament involvajt tekniki komplikati ta’ shiftjar tal-faz jew set-ups ta’ motori-generatori, imma dawn l-approċċi qattgħu jkunu ekonomiċament mhux possibbli għat-ttrasport u d-distribuzzjoni tal-enerġija su vasti distanzi.

Għaliex Sistem tat-Tliet Fazijiet Minkejja Sistem ta’ Faz Unika?

L-avanttaġġ ħasis tas-sistema tat-tliet fazijiet fuq sistem ta’ faz unika jew ta’ żewġ fazijiet huwa li nistgħu niftaħru aktar potenza (konstanti u uniformi).

Potenza f’Sistema ta’ Faz Unika

• P =  V . I  . CosФ

Potenza f’Sistema tat-Tliet Fazijiet

• P = √3 . V_L . I_L . CosФ … Jiewel

• P = 3 x. V_PH . I_PH . CosФ

Fejn:

• P = Potenza f’Watts

• V_L = Voltażġ tal-Linja

• I_L = Kurrent tal-Linja

• V_PH = Voltażġ tal-Faz

• I_PH = Kurrent tal-Faz

• CosФ = Fattur tal-Potenza

Huwiem li kapacita’ tal-potenza tas-sistema tat-tliet fazijiet hi 1.732 (√3) darba aktar milli tas-sistema ta’ faz unika. Fi konfront, fornitur ta’ żewġ fazijiet ittraġġeb 1.141 darba aktar potenza minn sistema ta’ faz unika.

Avanttaġġ ħasis tas-sistemi tat-tliet fazijiet huwa l-kamp magneż rotanti (RMF), li jaħdem biex jistartjaw automatiċament motors tat-tliet fazijiet waqt li jagħmlu certa potenza u torċa instantanea konstanti. Fil-konfront, sistemi ta’ faz unika ma għandhomx RMF u jipproducu potenza pulżanti, li tiġi limitata fl-applikazzjonijiet ta’ motori.

Is-sistemi tat-tliet fazijiet jippreżentaw ukoll effiċjenza superjuri ft-ttrasport, b’perda ridotta tal-potenza u drop ta’ voltażġ. Pereżempju, fi sirkwit tipiku rezistenti:

Sistema ta’ Faz Unika

• Perda tal-potenza fl-infastruttura tal-ttrasport = 18I²r … (P = I²R)

• Drop tal-voltażġ fl-infastruttura tal-ttrasport = I.6r … (V = IR)

Sistema tat-Tliet Fazijiet

• Perda tal-potenza fl-infastruttura tal-ttrasport = 9I²r … (P = I²R)

• Drop tal-voltażġ fl-infastruttura tal-ttrasport = I.3r … (V = IR)

Tiegħu li l-drop tal-voltażġ u perda tal-potenza fis-sistema tat-tliet fazijiet huma 50% infeħles minn dak tas-sistema ta’ faz unika.

Il-fornitur ta’ żewġ fazijiet, simili għas-sistemi tat-tliet fazijiet, jistgħu jipproduċu potenza konstanti, jġeneraw RMF (kamp magneż rotanti), u jippreżentaw torċa konstanti. Imma l-sistemi tat-tliet fazijiet jipportaw aktar potenza minn sistemi ta’ żewġ fazijiet għall-faz addizzjonali. Dan jqabbel is-suġġett: għaliex mhuwiex se nużaw aktar fazijiet bħal sit, disa, tnofs fitnax, fitnax, sessanta, etċ.? Nidhdu d-diskussjoni ta’ hawn u nispjega kif sistema tat-tliet fazijiet tista’ tiftaħra aktar potenza minn sistema ta’ żewġ fazijiet bl-isma’ numru ta’ kavi.

Għaliex Mhuwiex Żewġ Fazijiet?

Kull minn l-żewġ u tat-tliet fazijiet jistgħu jġeneraw kamps magneż rotanti (RMF) u jippreżentaw potenza u torċa konstanti, imma l-sistemi tat-tliet fazijiet jippreżentaw avanttaġġ ħasis: kapacita’ tal-potenza akbar. Il-faz addizzjonali fis-setups tat-tliet fazijiet tpermetti 1.732 darba aktar potenza milli sistemi ta’ żewġ fazijiet bl-isma’ dimensioni ta’ kundutturi.

Is-sistemi ta’ żewġ fazijiet solitament jirridu erbgħa kavi (żewġ kundutturi tal-faz u żewġ neutrali) biex ikmpletaw sirkwits. Ttalb tal-neutrali komuni biex ifformaw sistema tal-tliet kavi jniżżel l-iktar tal-kavi, imma l-neutrali għandu jikkariga kurrenti tal-risposta miżjudi mit-tnejn fazijiet – jirridu kundutturi aqas (pereżempju, ram) biex jivitan l-ġwieħ. Fil-konfront, is-sistemi tat-tliet fazijiet jistgħu jżużaw tliet kavi għal karigi mbalzani (konfigurazzjoni delta) jew erbgħa kavi għal karigi mhux mbalzani (konfigurazzjoni stella), biex oħloqu l-efiċjenza tal-fornitur tal-enerġija u tal-kundutturi.、

Għaliex Mhuwiex Sit, Disa, jew Tnofs Fitnax Fazijiet?

Anki l-sistemi multi-faz akbar jistgħu jniżżlu l-perdi, mhumiex madankollu adottati amminex għal limitazzjonijiet prattika:

• Effiċjenza tal-Kundutturi: Is-sistemi tat-tliet fazijiet jżużaw l-aktar qisien ta’ kundutturi (tliet) biex jittrasferu potenza mbalzani, mentri sistema ta’ tnofs fitnax fazijiet tabbassara jirridu tnofs fitnax kundutturi – jkollokxja materiali u kosijiet tal-instalazzjoni.

• Suppressjoni tal-Harmonici: L-anglu ta’ faz ta’ 120° fis-sistemi tat-tliet fazijiet jkansella naturalment il-kurrenti tal-harmoniku tal-tlieta, eliminandu l-bisogna għal filtri komplikati li huma meħtieġa fis-sistemi multi-faz akbar.

• Komplikanza tas-Sistema: Is-sistemi multi-faz akbar jirridu komponenti (transformatori, circuit breakers, switchgear) reingineered u sottostazzjonijiet akbar, jziddu l-komplikanza tal-disinn u l-overhead tal-manteniment.

• Konstrainti Prattika: Motors u generatori bl-aktar minn tliet fazijiet huma akbar u aħjar biex jiġu mirbuħa, mentri towri tal-ttrasport jirridu altjet akbar biex jokkupaw aktar kundutturi.

L-Avanttaġġ tas-Sistema tat-Tliet Fazijiet

Is-sistemi tat-tliet fazijiet jiffissaw balanċ optimali:

• Jittrasferu 50% aktar potenza minn sistemi ta’ faz unika bl-isma’ kundutturi, jniżżlu l-perdi.

• Il-konfigurazzjoni ta’ faz ta’ 120° tbalanza l-karigi u tispressa l-harmonici mingħajr komplikanza addizzjonali.

• Jadapta għal dikjarazzjonijiet delta (karigi mbalzani) u stella (karigi mhux mbalzani), is-soddisfa diversi biżogni tal-enerġija.

Is-sistemi multi-faz akbar joffru ritorni dimminuents – kull faz addizzjonali tizdied il-kosijiet esponenzjalment waqt li tipprovdut benefiċċi marginali. Għal din ir-raġuni, it-teknoloġija tat-tliet fazijiet tibqa’ standard globali għat-ttrasport tal-enerġija, bilanċiando l-efiċjenza, l-sempliċità, u l-viabilità ekonomika.