برق سه فاز
برق سه فاز در صنعت مانند اکسیژن برای انسان است.
- برق سه فاز چیست؟
- تفاوت برق سه فاز و تک فاز چیست؟
- اصطلاح «دو فاز شدن» به چه معنی است؟
- اثرات نوسان ولتاژ در برق شهر چیست؟
برق سه فاز چیست؟
برق سه فاز برای راهاندازی دستگاههایی مانند پمپ، الکتروموتور و دستگاههایی که به تغذیه سه فاز نیاز دارند استفاده میشود.
به طور کلی برق منازل مسکونی و واحدهای اداری تک فاز و برق واحدهای تجاری و صنعتی سه فاز است.
امروزه برق سه فاز در ساختمانهای مسکونی نیز به وفور استفاده میشوند. دلیل آن وجود آسانسور، پمپ چاه و سایر مصرفکنندههایی است که نیاز به این نوع برق دارند.
برق سه فاز بهترین و مقرون به صرفه ترین روش برای انتقال برق است.
در سه سیم فاز ۳۸۰ ولت متناوب و یک سیم نول. که فاز اول را با رنگ قرمز و فاز دوم را با رنگ زرد و فاز آخر هم با رنگ آبی نشان می دهند. سیستم سه فاز دو نوع اتصال دارد:
-
اتصال ستاره و اتصال مثلت. که هرکدام از این اتصال ها کارایی خاص خود را دارند و تفاوت این دو اتصال در سیم نول میباشد.
-
به طوری که برای ایجاد سیم نول از اتصال ستاره استفاده میکنند و بین فازها ۱۲۰ درجه اخلاف فازی به وجود می آورند.
-
و اتصال مثلث در شبکه انتقال استفاده می شود چرا که در انتقال نیازی به داشتن سیم نول نیست.
- دستگاه سه فاز مدارهای الکتریکی دستگاهی است شامل سه مدار با نیروهای محرکه الکتریکی متناوب با فرکانس یکسان ، که نسبت به یکدیگر به اندازه ۱/۳ دوره اختلاف فاز دارند (۳/φ = ۲π). هر تک مدار از این دستگاه به اختصار فاز نامیده میشود.
- و دستگاه جریانهای متناوب با اختلاف فاز در این مدارها به جریان سه فاز معروف است. تقریبا تمام مولدهایی که در نیروگاههای الکتریکی نصب میشوند مولدهای سه فاز هستند.
- یک چنین مولدی اصولا ترکیبی از سه مولد AC در یک ماشین است. این مولدها چنان طراحی میشوند که نسبت به یکدیگر به اندازه سوم دوره اختلاف فاز داشته باشند.
- انرژی الکتریکی در نیروگاهها بوسیله آلترناتورهای سه فاز تولید میشود. این الترناتورها از دو قسمت عمده تشکیل شدهاند.
انواع اتصال در سیستم سه فاز
در سیستم سه فاز معمولاً از سه نوع اتصال استفاده می شود :
- الف- اتصال ستاره
- ب- اتصال مثلث
- ج- اتصال مختلط (ترکیبی از اتصالهای ستاره و مثلث می باشد)
محاسبه جریان و ولتاژ در اتصال ستاره
همانطور که می دانیم در اتصال ستاره اختلاف سطح هر فاز با سیم نول ولتاژ فازی (UP) و اختلاف سطح هر فاز با فازی دیگر ولتاژ (Ul) را تشکیل می دهند. مقدار ولتاژ خط از مجموع دو ولتاژ فازی بدست می آید.
به همین جهت برای بدست آوردن مقدار Ul باید برآیند دو ولتاژ فازی را رسم و مقدار آن را محاسبه نماییم.
بدین ترتیب که یکی از بردارها را در امتداد و به اندازه خودش رسم کرده و سپس بردار را با بردار پهلویش رسم می کنیم. رابطه روبرو برقرار است:
UL=(√۳)UP
اما جریانی که از هر کلاف عبور می کند همان جریان خط می باشد. یعنی در اتصال ستاره جریان خط مساوی جریان فاز است IL=IP
چرا برق سه فاز نول ندارد؟
برای روشن شدن یک وسیله برقی باید آن وسیله را بین دو نقطه وصل کنیم که آن دو نقطه دارای اختلاف پتانسیل الکتریکی باشند.
مثلا لامپ را بین قطبهای باطری قرار می دهیم. یعنی وسیله در یک مدار بسته قرار گیرد.
در نیروگاه برق سه سیم برقدار (سه فاز) برق را به مصرف کننده منتقل میکنند. این سه سیم برقدار مشابه هماند اما ولتاژ آنها ۱۲۰ درجه با هم اختلاف فاز دارد.
معنی این جمله این است که این سه سیم با هم اختلاف پتانسیل دارند پس اگر دو تا از آنها را به دو سر یک وسیله وصل کنیم آن وسیله روشن می شود. موتور سه فاز به همین روش کار می کند.
به علت وجود زاویه ۱۲۰ درجه بین سیم پیچها برق تولیدی آنها دارای اختلاف فاز ۱۲۰ درجه میباشد.
سوال مهم این است پس سیم نول کجا به کار میرود؟
تعداد رشته سیمهای به کار رفته در برق سه فاز و تک فاز
با توجه به نکته بالا باید بگوییم که اگر وسیله برقی فقط به یک سیم فاز وصل شود برای اینکه مدار کامل شود و وسیله روشن شود نیاز به سیم دیگری داریم که برق را از وسیله به مولد برگرداند که به این سیم، سیم نول می گویند.
در حقیقت سیم نول سیمی است که جریان خروجی از وسیله را به مولد برمیگرداند.
نکته مهم: سیم نول را وارد چاهی مرطوب میکنند تا به زمین وصل شود که به آن چاه نول میگویند.
این کار باعث میشود از زمین مرطوب به عنوان قسمتی از مدار استفاده شود. یعنی زمین نیز به عنوان قسمتی از مدار بین مصرف کننده و مولد مورد استفاده قرار میگیرد.
مشابه برق ۳phase در اتومبیل مورد استفاده قرار میگیرد
مثلا برای روشن کردن یک لامپ توسط باطری ماشین کافیست یکی از قطبهای باطری را به لامپ وصل کرده و سر دیگر لامپ را به بدنه ماشین وصل کنیم. بدنه ماشین نقش سیم نول را بازی می کند.
باید دقت کرد که سیم نول نیز هنگامی که وسیله برقی روشن است دارای برق میباشد و خطرناک است اما اگر وسیله برقی خاموش باشد نول بدون برق است.
معمولا از پنج سیمی که وارد یک کوچه میشود سه تای آنها فاز است چهارمی نول است و سیم پنجمی برای شهرداری است که از آن برای روشن کردن لامپ معابر استفاده میکنند.