Neden 3 Fazlı Güç? Neden Güç İletimi için 6, 12 veya Daha Fazlası Değil?
Bilindiği gibi, tek fazlı ve üç fazlı sistemler, güç iletimi, dağıtım ve son kullanım uygulamaları için en yaygın yapılandırmalardır. Her ikisi de temel güç sağlama çerçeveleridir, ancak üç fazlı sistemler tek fazlı karşılıklarına göre belirgin avantajlar sunar.
Özellikle, çok fazlı sistemler (örneğin 6 fazlı, 12 fazlı vb.) güç elektroniğinde - özellikle düzeltici devrelerde ve değişken frekanslı sürücülerde (VFD'ler) - titreşen DC çıkışlarındaki dalgalanmaları etkili bir şekilde azaltmak için kullanılır. Çok fazlı yapılandırmaların (örneğin 6, 9 veya 12 faz) tarihsel olarak karmaşık faz kaydırma teknikleri veya motor-jeneratör setleriyle elde edilmesi gerekmiştir, ancak bu yaklaşımlar geniş mesafelerde büyük ölçekli güç iletimi ve dağıtımları için ekonomik açıdan uygulanabilir değildir.
Neden Tek Fazlı Sistem Yerine Üç Fazlı Sistem?
Üç fazlı sistemin, tek fazlı veya iki fazlı sistemlere kıyasla en önemli avantajı, daha fazla (sabit ve sürekli) güç iletimi sağlamasıdır.
Tek Fazlı Sistemin Gücü
P = V . I . CosФ
Üç Fazlı Sistemin Gücü
P = √3 . VL . IL . CosФ … Ya da
P = 3 x. VPH . IPH . CosФ
Burada:
P = Watt cinsinden güç
VL = Hat gerilimi
IL = Hat akımı
VPH = Faz gerilimi
IPH = Faz akımı
CosФ = Güç faktörü
Üç fazlı sistemin güç kapasitesinin tek fazlı sisteme kıyasla 1.732 (√3) kat daha yüksek olduğunu açıkça görebiliriz. Karşılaştırma olarak, iki fazlı bir sistem, tek fazlı bir yapılandırmaya kıyasla 1.141 kat daha fazla güç iletebilir.
Üç fazlı sistemlerin ana avantajlarından biri, dönen manyetik alan (DMF) yaratmasıdır. Bu, üç fazlı motorların kendiliğinden başlatılmasına olanak tanırken, anlık güç ve torkun sürekli olmasını sağlar. Buna karşılık, tek fazlı sistemler DMF'ye sahip değildir ve güçlerinin dalgalanması nedeniyle motor uygulamalarında performansları sınırlıdır.
Üç fazlı sistemler ayrıca daha az güç kaybı ve gerilim düşümü ile üstün iletim verimliliği sunar. Örneğin, tipik bir dirençli devrede:
Tek Fazlı Sistem
İletim hatındaki güç kaybı = 18I2r … (P = I2R)
İletim hatındaki gerilim düşümü = I.6r … (V = IR)
Üç Fazlı Sistem
İletim hatındaki güç kaybı = 9I2r … (P = I2R)
İletim hatındaki gerilim düşümü = I.3r … (V = IR)
Üç fazlı sistemin, tek fazlı sisteme kıyasla gerilim düşümü ve güç kaybının %50 daha düşük olduğu gösterilmiştir.
İki fazlı beslemeler, üç fazlı sistemlere benzer şekilde, sabit güç sağlayabilir, dönen manyetik alan (DMF) oluşturabilir ve sabit tork sağlayabilir. Ancak, üç fazlı sistemler, ek faz sayesinde iki fazlı sistemlere göre daha fazla güç ileterek bu konuda avantaj sağlar. Bu durum, neden 6, 9, 12, 24, 48 vb. fazlı sistemler kullanılmadığı sorusunu ortaya koyar. Bu konuyu detaylıca ele alarak, aynı kablo sayısıyla üç fazlı bir sistemin iki fazlı bir sisteme göre nasıl daha fazla güç iletebileceğini açıklayacağız.
Neden İki Fazlı?
İki fazlı ve üç fazlı sistemler, dönen manyetik alan (DMF) oluşturabilir, sabit güç ve tork sağlayabilir, ancak üç fazlı sistemler, daha yüksek güç kapasitesi sağlama avantajına sahiptir. Üç fazlı kurulumlardaki ek faz, aynı iletken boyutlarıyla iki fazlı sistemlere kıyasla 1.732 kat daha fazla güç iletimine izin verir.
İki fazlı sistemler genellikle devreleri tamamlamak için dört kablo (iki faz iletkeni ve iki nötr) gerektirir. Ortak bir nötr kullanarak üç kablolu bir sistem oluşturulduğunda, nötr her iki fazın toplam dönüş akımlarını taşımalı olur - bu, aşırı ısınmayı önlemek için daha kalın iletkenler (örneğin bakır) gerektirir. Buna karşılık, üç fazlı sistemler, dengeli yükler için üç kablo (delta yapılandırması) veya dengesiz yükler için dört kablo (yıldız yapılandırması) kullanarak, güç teslimatını ve iletken verimliliğini optimize eder.
Neden 6, 9 veya 12 Fazlı?
Daha fazla fazlı sistemler, iletim kayıplarını azaltabilir, ancak pratik kısıtlamalar nedeniyle yaygın olarak benimsenmez:
Üç Fazlı Avantajı
Üç fazlı sistemler optimal bir denge sağlar:
