Trifaze Nedir? Tek Fazlı ve Üç Fazlı Beslemenin Farkı

Güvenlik sınırı. Elektrik tesisatında ölçüm, sökme ve bağlantı işleri yetkili kişilerce ve enerji kesilerek yapılır. tam notu oku

Bir evin panosuna tek bir faz girer; bir atölyeninkine üç. Sayaçların bir kısmı tek satır gösterir, bir kısmı üç. Aradaki farkın adı trifazedir ve bu, yalnızca “daha fazla kablo” demek değildir: taşınan şeyin yapısı değişir.

Bu yazı iki beslemenin farkını anlatır. Fazın, nötrün ve koruma iletkeninin ayrı ayrı ne iş yaptığı (Faz Nötr Nedir? Üç İletkenin Üç Ayrı İşi), sargıların yıldız mı üçgen mi bağlanacağı (Yıldız ve üçgen bağlantı: ne zaman hangisi?^yazılmadı) ve iletken renkleri (Topraklama Hangi Renk? İletken Renk Kodları ve Zorunlu Anlamları) ayrı yazıların konusudur.

Trifaze ne demek

Trifaze, aynı frekansta üretilen ama birbirini eşit aralıklarla izleyen üç ayrı gerilimin birlikte taşınmasıdır. Adı da bunu söyler: üç faz. Monofaze ise tek bir gerilimin, dönüş yolunu nötr iletkeni üstlenerek taşınmasıdır.

Üretim tarafında bu üçlü yapı makinenin geometrisinden doğar: dönen bir manyetik alan, çevresine eşit açılarla yerleştirilmiş üç sargıda üç ayrı gerilim üretir. Şebeke bu üçünü ayrı ayrı taşır ve tesisata da öyle ulaştırır.

Üç gerilim aynı anda tepe yapmaz

Trifazenin bütün özelliği bu gecikmede saklıdır. Üç gerilim aynı biçimdedir ve aynı frekanstadır, ama biri tepe yaptığında öteki ikisi henüz oraya varmamıştır: her biri bir öncekini periyodun üçte biri kadar geriden izler.

Bunun sonucunu görmek için tek fazlı bir beslemeye bakmak gerekir. Monofaze bir devrede gerilim her yarım periyotta sıfırdan geçer; o anlarda anlık güç de sıfırdır. Yük bunu çoğu zaman fark etmez — bir ısıtıcı ya da lamba, sürekli tekrarlanan bu boşlukları ısıl ataletiyle yutar.

Üç fazlı bir sistemde ise fazlardan biri sıfırdan geçerken ötekiler geçmez. Akımı sinüs biçiminde çeken dengeli bir yükte üç fazın anlık güçlerinin toplamı sabit kalır: enerji akışında boşluk yoktur. (Akımın bozulduğu, yani harmonik taşıdığı durum ayrı bir konudur — Harmonik Nedir? Elektrik Tesisatında Anlamı.) Bu, mil döndüren makineler için ısıtıcıdan çok daha önemlidir; titreşimsiz ve düzgün bir tork ancak böyle doğar.

Aynı iş, daha ince iletkenle

İkinci fark taşımadadır. Aynı gücü tek fazla taşımak, bütün akımı tek bir iletken çiftine yüklemek demektir. Üç faza bölündüğünde her iletkenin taşıdığı akım küçülür.

İletkende doğan ısı kaybının akımın karesiyle büyüdüğü düşünülürse, akımın bölünmesi kaybı doğrudan azaltır — ya da aynı kayıpla daha ince iletken kullanılabilir. Kablonun taşıyabileceği akımın neye göre belirlendiği ayrı bir yazının konusudur (Kablo Akım Taşıma Kapasitesini Ne Belirler? Düşürme Katsayıları); buradaki nokta daha dar: üç faz, aynı gücü daha küçük akımlarla taşır.

Üçüncü bir kazanç, tek fazlı yükler üç faza dengeli dağıtıldığında ortaya çıkar: fazların akımları birbirini büyük ölçüde götürür ve nötr iletkeninden geçen akım küçük kalır. Dağıtım dengesizse bu avantaj kaybolur ve nötr yeniden akım taşımaya başlar (Dengesiz yük ve nötr iletkeninde akım^yazılmadı).

İki gerilim birden

Nötrü de getirilen bir üç fazlı beslemede iki farklı gerilim aynı anda bulunur: bir faz ile nötr arasındaki gerilim ve iki faz arasındaki gerilim. İkincisi birincisinden büyüktür ve aradaki oran sabittir — kök üç. (Nötrün getirilmediği üç telli beslemelerde yalnız fazlar arası gerilim vardır; hangi sistemde nötrün nasıl taşındığı Şebeke topraklama sistemleri: TN, TT ve IT^yazılmadı numaralı yazının konusudur.)

Sebebi yine yukarıdaki gecikmedir. İki faz arasındaki gerilim ikisinin farkıdır; ama iki gerilim aynı anda tepe yapmadığı için bu fark, tepe değerlerinin çıkarılmasıyla bulunmaz. Aradaki üçte birlik kayma hesaba katıldığında fark, tek bir fazın gerilimini aşar ve oran kök üç çıkar.

Pratikte bunun anlamı şudur: aynı tesisatta hem tek fazlı hem üç fazlı cihazlar beslenebilir. Aydınlatma ve prizler faz–nötr arasından, motorlar fazlar arasından beslenir. Hangi cihazın hangisine bağlandığı bir tesisat kararıdır ve bu yazının kapsamı dışındadır.

Sınır: bu yazı gerilimin ve akımın taşınmasını anlatır; çekilen gücün aktif, reaktif ve görünür bileşenlere ayrılması ayrı bir konudur ve Reaktif Güç Nereden Doğar, Neden Ayrıca Ölçülür? numaralı yazıya aittir.

Motorun dönmesi neden kendiliğinden olur

Üç fazın en görünür sonucu motordadır. Birbirini eşit aralıklarla izleyen üç akım, çevreye eşit açılarla yerleştirilmiş üç sargıda sırayla manyetik alan kurar ve bu alanların bileşkesi dönen bir alan üretir. Rotor bu alanı izlemeye çalışır; dönme buradan doğar.

Tek fazlı bir motorda böyle bir alan kendiliğinden oluşmaz: tek sargının alanı ileri geri salınır, bir yön göstermez. Bu yüzden tek fazlı motorlarda yardımcı bir sargı ve yön belirleyen ek bir düzen bulunur. Aynı güçteki bir üç fazlı motorun daha yalın olmasının sebebi budur.

Fazların sırası bir bilgidir

Üç fazın yalnız varlığı değil, hangi sırayla geldiği de bir bilgidir. Fazlar birbirini belirli bir sırayla izler ve o sıra, dönen alanın hangi yöne döneceğini belirler.

Bunun görünür sonucu motorlardadır: iki fazın yeri değiştirilirse dönen alan ters yöne döner ve motor ters yönde çalışır. Bir konveyörde ya da pompada bu, işin yanlış yönde yapılması demektir; bazı makinelerde ise doğrudan hasar üretir.

Sıranın kendisi bir arıza değildir — yanlış olan, bir tesisatta beklenenden farklı olmasıdır. Bu yüzden üç fazlı beslemede faz sırası ölçülebilen bir büyüklüktür ve makine bağlantılarında bakılan şeylerden biridir. Ölçümün nasıl yapıldığı ve hangi aletle bakıldığı bu yazının kapsamı dışındadır.

Fazların dengesi

Üç fazın getirdiği kazançların çoğu dengeli yük varsayımına dayanır: üç fazın da yaklaşık aynı akımı çekmesi. Toplam gücün sürekli akması, nötrden geçen akımın küçük kalması ve motorun düzgün tork üretmesi bu varsayımın sonuçlarıdır.

Gerçek tesisatlarda denge kendiliğinden oluşmaz. Tek fazlı yükler — aydınlatma, prizler, küçük cihazlar — üç faza dağıtılır ve bu dağıtımın ne kadar eşit olduğu tesisatı kuran kararla belirlenir. Bir faza öteki ikisinden belirgin biçimde fazla yük binerse o fazın iletkeni daha çok ısınır, o faz üzerindeki gerilim daha çok düşer ve nötr iletkeni akım taşımaya başlar.

Dengesizliğin nötr üzerindeki etkisi kendi yazısının konusudur (Dengesiz yük ve nötr iletkeninde akım^yazılmadı); burada söylenmesi gereken şudur: trifaze bir imkândır, dengeli kullanıldığında imkân olarak kalır.

Trifaze her tesisatta bulunmaz

Üç fazlı beslemenin getirdiği şey kapasite ve düzgün torktur; ikisine de ihtiyaç duymayan bir tesisat için tek faz yeterlidir. Konutlarda yaygın olan tek fazlı beslemedir; motorlu ve büyük güçlü yüklerin bulunduğu iş yerlerinde üç faz beklenir.

Hangi güçten sonra üç fazlı besleme istendiği bir tesisat sorusu değil, dağıtım tarafının kuralıdır. Bu yazı o sınırı vermez ve böyle bir hükmün nerede yazılı olduğunu da iddia etmez: bu külliyatın kaynak kaydında karşılığı yok, kaydı olmayan atıf yazılmaz.

Bir faz gittiğinde ne olur

Üç fazlı bir tesisatın kendine özgü bir arıza biçimi vardır: fazlardan birinin kaybolması. Tek fazlı bir beslemede bu, enerjinin kesilmesi demektir ve hemen fark edilir. Üç fazlı bir tesisatta ise iki faz çalışmaya devam eder.

Sonuç, motorlar için sessiz bir hasardır: kalan iki faz aynı işi yapmaya zorlanır, çektikleri akım büyür ve sargı ısınır. Motorun bu duruma karşı korunması ayrı bir iştir — termik röle akımdaki yükselmeyi ancak kısmen görür ve faz kaybını asıl işi sayan ayrı bir röle türü bulunur (Termik Röle Nedir?). Aynı şekilde, üç fazlı bir tesisatta kaçak akım rölesinin neden attığı da kendi yazısının konusudur (Kaçak Akım Rölesi Neden Atar?).

Özet

Trifaze, birbirini periyodun üçte biri kadar geriden izleyen üç gerilimin birlikte taşınmasıdır. Monofazeden farkı kablo sayısı değil, taşınan enerjinin yapısıdır: dengeli bir üç fazlı yükte toplam güç sürekli akar, akım üç iletkene bölündüğü için kayıp azalır ve üç sargıda sırayla kurulan alanlar kendiliğinden dönen bir alan üretir. Aynı tesisatta iki gerilim bulunur — faz–nötr ve fazlar arası — ve aralarındaki oran kök üçtür. Üç fazın bir de kendine özgü arızası vardır: bir fazın kaybolması enerjiyi kesmez, ama kalan iki fazı ve motoru zorlar.

Sık sorulanlar

İlgili yazılar