موضوع : توان الکتریکی سه فاز

توضیح : این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

در کشورهای صنعتی ، سه فاز روش عمومی انتقال توان الکتریکی است. این سیستم در واقع نوعی از سیستم چند فاز است. در نیروگاههای برق یک ژنراتور الکتریکی توان مکانیکی را به یک دسته از جریانهای الکتریکی متناوب تبدیل می‌کند که از هر کدام از سیم پیچهای الکترومغناطیسی یا سیم پیچهای ژنراتور تولید می‌شوند. جریانها همگی توابعی سینوسی از زمان هستند و همگی دارای فرکانسی مشابه اما با زاویه‌های متفاوت. در یک سیستم سه فاز ، زاویه‌ها دارای اختلاف 120 درجه‌ای (که حداکثر جداسازی ممکن بین زاویه‌هاست) هستند. فرکانس معمولاً در اروپا 50 هرتز و در ایالات متحده 60 هرتز است لیست کشورها به همراه پریزهای خطوط برق ، ولتاژها و فرکانسها را مشاهده کنید.) سه فاز معمولاً توسط رنگها نشانه گذاری شده‌اند، که بطور سنتی قرمز ، زرد و آبی هستند.
خروجی ولتاژ ژنراتورها از چند صد ولت تا بالای 20000 ولت تغییر می‌کند. این ولتاژ معمولاً توسط یک ترانسفورماتور به یک سطح ولتاژ بالاتری تبدیل می‌شود. علت این افزایش ولتاژ هم کاهش تلفات است. توان برابر حاصلضرب ولتاژ و جریان است، بنابراین برای یک توان داده شده اگر شما ولتاژ را افزایش دهید جریان کاهش می‌یابد. تلفات گرمایی در یک خط انتقال با مجذور جریان متناسب است و در نتیجه اگر شما جریان را نصف کنید، تلفات یک چهارم می‌شود. به همین علت برخی از خطوط انتقال در سطح ولتاژی بیش از 500،000 ولت کار می‌کنند.
در انتهای خط انتقال ، یک پست برق یا یک ترانسفورماتور ، برق را از ولتاژ زیاد خطوط انتقال به سه جریان متغیر سینوسی با ولتاژ 120 ولت (در ایالات متحده) یا 230 ولت (در اروپا) جریان متناوب (Vac) تبدیل می‌کند. سپس این برق از طریق چهار سیم به مدارات مصرف کننده‌ها در یک تابلوی فرمان اصلی ، ارائه می‌شود. یکی از سیمها خنثی است یا در منبع برق زمین شده است، فازها یا سه خط دیگر ، برق را به نقطه مقصد یا ترانسفورماتورهای تغذیه می‌رسانند. با برقراری اتصال بین یک فاز و سیم خنثی ، ولتاژی معادل 120 ولت متناوب (یا 230 ولت متناوب) برای مدار متصل شده فراهم می‌شود.
شبکه انتقال توان به گونه‌ای طراحی شده است که هر فاز اندازه جریانی برابر را از خود عبور دهد، همه جریانهای برگشتی از مناطق مسکونی مصرف کننده‌ها به نیروگاه ، در جریان سیم خنثی سهیم هستند، اما سیستم سه فاز تضمین می‌کند که جمع جریانهای برگشتی تقریباً صفر است. اتصال بین دو فاز ولتاژی معادل 3√ یا 73/1 برابر ولتاژ تک فاز را ایجاد می‌کند (208 ولت متناوب در ایالات متحده ، 400 ولت متناوب در اروپا). شکل موجهای دارای اختلاف فاز ، با یکدیگر جمع می‌شوند تا یک پیک ولتاژی بالاتری را در شکل موج نهایی ایجاد کنند. چنین اتصالی را اتصال خط به خط می‌نامند و معمولاً با یک مدار شکن دو قطب صورت می‌گیرد. از این نوع اتصال بیشتر برای گرمکنها مانند یک گرمکن قرنیزی 2 کیلو وات و 208 ولت ، استفاده می‌کنند.
ولتاژهای استاندارد دیگر موجود در آمریکای شمالی شامل ولتاژهای 240 ولت فاز به فاز ، 277/480 ولت و 347/600 ولت می‌شود. ولتاژ فاز به زمین (سطح ولتاژ پایین تر) دو مورد آخر عموماً تنها برای روشنایی به کار می رود. ولتاژ 600 ولت در کانادا بسیار بیشتر از آمریکا ، معمول است. در موتورهای سه فاز یا هواسازهای کارا (برای مثال اکثر بخش های York که بالای 5/2 تن هستند، سه فاز اند) هر سه فاز برق مورد استفاده قرار می‌گیرد، چرا که این بهترین راه انتقال مقادیر بزرگ توان الکتریکی است. گفتنی است که راه اندازی موتور ، توان بیشتری را نیاز دارد.
برخی دستگاه‌هایی ساخته شده‌اند که یک سه فاز مصنوعی را از یک برق تک فاز تپ ـ وسط (240 ولت متناوب در ایلات متحده ، با تفکیک زاویه 180 درجه) ایجاد می کنند. این عمل با ایجاد یک "زیر فاز" سوم بین دو قطب انجام می شود که منجر به یک تفکیک فاز 90=90-180 درجه‌ای می‌شود. بسیاری از دستگاه‌های سه فاز بر این اساس کار می کنند، اما با یک فرکانس پایین‌تر. برخی اوقات برق تک فاز تپ ـ وسط240 ولت متناوب، به غلط برق "دو فاز" خوانده می شود. باید توجه شود که یک سیستم دو فاز سیستمی است که در آن دو ولتاژ دارای اختلاف 90 درجه‌ای هستند. برای مثال ، اگر یکی از ولتاژها برابر:
Cos 2п) * 60
و دیگری:
sin 2п) * 60t)
 است، آنگاه شما یک سیستم دو فاز دارید که به عنوان سیستم عمود (یکی به عنوان بخش حقیقی و دیگری به عنوان بخش موهومی در نظر گرفته می شود) نیز شناخته می شود. یک سیستم دو فاز به ازای 120 ولت متناوب خط به خنثی تقریباً ولتاژی معادل 7/169 ولت متناوب خط به خط را ایجاد می‌کند. سیستمهای دو فاز تنها برای توان بالا به کار می‌روند چرا که آنها نیاز به سیمهایی به همان تعداد سیمهای ارتباطی اتصال مثلث سه فاز دارند (برای مثال یکی برای سینوس ، یکی برای کسینوس و یک سیم مشترک) و نیز سیستم دو فاز مقدار انرژی یکسان را در هر یک از سه سیم توزیع نمی‌کند (اگر چه سینوس و کسینوس متعادل‌اند، اما سیم خنثی مانند دو تای دیگر نیست). گفته می‌شود که یک سیستم دو فاز توان مختلط ایجاد می‌کند و چنین سیستمهایی در ولتاژهای پایین‌تر به کار می‌روند (برای مثال برای کاربردهای ارتباطی ، یا راه انداختن موتورهای پله‌ای و مانند این) و عموماً در سطح توانهای بالا توزیع نشده‌اند.
فهرست مطالب
مقدمه    1
چگونه دستگاههای سه فاز را امتحان کنیم    4
ترانسفورماتورهای ستاره مثلث    5
پریزهای الکتریکی سه فاز    5
موتورهاي سه فاز    6
موتورهای AC سه فاز:    6
موتور هاي AC:    9
آلتر ناتور هاي جريان متناوب(AC)(آلتر ناتور ها) ژنراتوها:    11
برچسب گذاري ترانس سه فاز- موتورهاي سه فاز    12
آزمايش شماره ۱    12
تقارن در وسايل   سه فاز    26
موتور هاي AC:    26
منابع    29