Çok fazlı sistem

Çok fazlı sistem, her elektrik döngüsü sırasında güç aktarımının sabit olduğu alternatif akım (AC) elektrik gücünü dağıtmanın bir yoludur. AC fazı, birden çok iletken kabloda AC arasındaki faz ofset değerini (derece olarak) ifade eder. Fazlar, renk kodlarında olduğu gibi ilgili terminallere ve iletkenlere de atıfta bulunabilir. Çok fazlı sistemler, her iletkendeki voltaj dalgaları arasında belirli bir faza sahip alternatif akımlar taşıyan üç veya daha fazla enerjili elektrik iletkenine sahiptir; üç fazlı voltaj için faz açısı 120° veya 2π/3 radyandır (önceki sistemlerde 4 telli iki faz kullanılmasına rağmen). Çok fazlı sistemler, döndürmek için alternatif akıma dayanan elektrik motorlarına güç iletmek için özellikle kullanışlıdır. En yaygın örnek, endüstriyel uygulamalar ve güç iletimi için kullanılan üç fazlı güç sistemidir. Tek fazlı, iki telli bir sistemle karşılaştırıldığında, üç fazlı üç telli bir sistem, aynı iletken boyutu ve voltajı için üç kat daha fazla güç iletir.

Ticarî elektrik gücünün ilk günlerinde, bazı tesisler motorlar için iki fazlı dört telli sistemler kullanıyordu. Bunların başlıca avantajı, sarma konfigürasyonunun tek fazlı bir kapasitör marş motoruyla aynı olması ve dört telli bir sistem kullanılarak kavramsal olarak fazlar bağımsız olması ve o sırada mevcut olan matematiksel araçlarla analiz edilmesinin kolaylığı idi.

İki fazlı sistemler, üç kablo (iki "sıcak" artı ortak bir nötr) kullanılarak da uygulanabilir. Ancak bu asimetriyi ortaya çıkarır; nötrdeki voltaj düşüşü, fazları tam olarak 90 derece ayırmaz.

İki fazlı sistemler, üç fazlı sistemlerle değiştirildi. Fazlar arasında 90 derece olan iki fazlı bir besleme, Scott bağlantılı bir transformatör kullanılarak üç fazlı bir sistemden türetilebiliyordu.

Çok fazlı bir sistem, tanımlı bir faz dönüşü yönü sağlamalıdır, böylece ayna görüntüsü voltajları, faz sırasına göre sayılmaz. 180 derece aralıklı iki fazlı iletkene sahip 3 telli bir sistem hâlâ yalnızca tek fazlıdır. Bu tür sistemler bazen bölünmüş faz olarak tanımlanır.

Çok fazlı güç, dönen bir manyetik alan oluşturduğu endüksiyon motoru gibi AC motorlarda özellikle kullanışlıdır. Üç veya daha fazla fazlı bir tam bir döngüyü tamamladığında, faz başına iki kutuplu bir motorun manyetik alanı fiziksel uzayda 360° dönmüştür. Faz başına ikiden fazla kutba sahip motorlar, manyetik alanın bir fiziksel dönüşünü tamamlamak için daha fazla güç kaynağı döngüsü gerektirir ve bu nedenle bu motorlar daha yavaş çalışır. Dönen bir manyetik alan kullanan asenkron motorlar, Galileo Ferraris ve Nikola Tesla tarafından bağımsız olarak icat edilmiş ve 1889 yılında Mikhail Dolivo-Dobrovolsky tarafından üç fazlı biçimde geliştirilmiştir. Daha önce tüm ticarî motorlar, pahalı komütatörleri, yüksek bakım gerektiren fırçaları ve alternatif akım şebekesinde çalışmaya uygun olmayan özellikleri olan doğru akım idi. Çok fazlı motorların yapımı basittir, kendi kendine çalışır ve tek fazlı motorlara kıyasla çok az titreşime sahiptir.

Çok fazlı güç mevcut olduğunda, uygun bir transformatör düzenlemesi ile istenilen sayıda faza dönüştürülebilir. Bu nedenle, üçten fazla faza duyulan ihtiyaç olağandışıdır, ancak üçten daha yüksek faz numaraları kullanılmıştır.

1992 ve 1995 yılları arasında New York State Electric & Gas, çift devreli 3 fazlı 115KV iletim hattından 93KV 6 fazlı iletim hattına dönüştürülmüş 1,5 mil işletti. Birincil sonuç, mevcut bir çift devreli 115KV 3 fazlı hattı 23-28 milden daha büyük mesafeler için 6 fazlı bir hat olarak çalıştırmanın ekonomik olarak uygun olmasıydı.

Rüzgar türbinleri tarafından çalıştırılan çok fazlı asenkron jeneratörler (MPIG'ler) ile bağlantılı olarak 5, 7, 9, 12 ve 15 fazlı çok fazlı güç üretim tasarımları önerilmiştir. Bir asenkron jeneratör, rotoru senkron hızdan daha hızlı döndürüldüğünde elektrik gücü üretir. Çok fazlı bir asenkron jeneratörün daha fazla kutbu vardır ve bu nedenle daha düşük bir senkron hızı vardır. Bir rüzgar türbininin dönüş hızı, çalışmasının önemli bir kısmı için tek fazlı veya hatta üç fazlı AC güç üretmek için çok yavaş olabileceğinden, daha yüksek faz sıraları, sistemin dönme enerjisinin daha büyük bir bölümünü elektrik gücü olarak yakalamasına izin verir.

Yüksek faz sırası (HPO) enerji iletimi genellikle sınırlı bir genişlikte geçiş hakkı olan iletim kapasitesini arttırmak için bir yol olarak önerilmiştir. Gerekli iletken aralığı, fazdan faza voltajlarla belirlenir ve altı fazlı güç, bitişik fazlar arasında faz ve nötr arasındaki voltajla aynı voltaja sahiptir. Ancak komşu olmayan faz iletkenleri arasındaki gerilimler, iletkenlerin faz açıları arasındaki fark arttıkça artar. İletkenler, bitişik olmayan fazlar, bitişik fazlardan daha uzağa yerleştirilecek şekilde düzenlenebilir.