Üç Fazlı Sistemler

Konu Anlatımı

Üç Fazlı Sistemler

Üç fazlı sistem, aynı frekansta üretilen ve birbirinden 120 derece faz farkı taşıyan üç gerilimin tek bir kaynaktan elde edildiği enerji dağıtım düzenidir. Endüstriyel tesislerde, atölyelerde ve çok katlı binalarda yükler bu düzenle beslenir; çünkü aynı güç için daha az iletken kesiti kullanılır ve motorlarda daha düzgün bir dönüş momenti elde edilir.

Türkiye'de şebeke frekansı 50 Hz'dir. Üç fazlı dağıtımda hat gerilimi 400 V olarak alınır; yıldız bağlantılı sistemlerde faz gerilimi 230 V olur. Aynı tesise bağlanan tek fazlı yükler de faz ve nötr arasından beslenebilir.

1. Ne Öğreneceğiz ve Ön Bilgi

Bu konuda üç fazlı üretimin temel ilkesini, faz kavramını, yıldız ve üçgen bağlantı türlerini, hat gerilimi ile faz gerilimi arasındaki sayısal ilişkiyi ve üç fazlı motorlarda faz sırasının çalışma üzerindeki etkisini öğreneceksin. Ön bilgi olarak tek fazlı bir devrede gerilim ile akım arasındaki ilişkiyi bilmen ve doğru akım devrelerinde kullanılan seri paralel bağlantı çözümlerini yapabilmen gerekir.

• Üç fazlı üretimde fazlar eşit genlikli ve 120 derecelik aralıklarla üretilir.
• Yıldız bağlantıda hat gerilimi, faz geriliminin kök 3 katına eşittir.
• Üçgen bağlantıda hat gerilimi ile faz gerilimi aynı değerdedir.
• Dengeli yükte faz akımlarının vektörel toplamı sıfıra eşittir.

2. Temel Kavramlar ve Sınıflandırma

Faz, bir sinüzoidal gerilimin belirli bir andaki durumunu ifade eder. Üç fazlı sistemde R, S ve T olarak adlandırılan üç iletken bulunur. Her iletkenin taşıdığı gerilim, diğer ikisinden 120 derece gecikmelidir. Faz sırası ise bu gerilimlerin tepe noktasına hangi sırayla ulaştığını gösterir.

Üç fazlı sistemlerde iki temel bağlantı yöntemi kullanılır. Yıldız bağlantıda üç sargının bir uçları birleştirilir ve bu birleşim nötr noktası adını alır. Üçgen bağlantıda sargılar uç uca eklenerek bir üçgen oluşturur ve ayrı bir nötr iletkenine gerek kalmaz.

Güç hesabında genel yaklaşım şudur: dengeli bir sistemde toplam güç, üç eşit fazın güçlerinin toplamıdır ve güç çarpanı her üç faz için aynıdır. Bu nedenle yükün tamamı aynı cins ve aynı güçte olduğunda sisteme yükün dengeli dağıtılmış denir.

3. Basit Örnek ve Adım Adım Çözüm

Bir atölyedeki üç fazlı ısıtıcı yıldız bağlantılıdır ve faz gerilimi 230 V olarak ölçülmüştür. Bu yükün hat gerilimini bulmak için faz gerilimini kök 3 ile çarpmak gerekir.

1. Ölçülen büyüklüğü yaz: faz gerilimi 230 V.
2. Yıldız bağlantı kuralını uygula: hat gerilimi, faz geriliminin kök 3 katıdır.
3. Kök 3 değerini yaklaşık 1,73 al ve çarpma işlemini yap.
4. Sonucu yuvarla ve uygun standart değerle karşılaştır.

Benzer biçimde bir sanayi tesisindeki üç fazlı motor üçgen bağlantıyla besleniyorsa klemens kutusundan ölçülen gerilim hem faz gerilimi hem de hat gerilimi olarak kullanılır. Bu bağlantıda sargıların her biri doğrudan iki hat arasında gerilim görür.

4. İleri Örnek ve Saha Uygulaması

Sahada en sık yapılan işlem, üç fazlı bir yükün akımını ölçüp gücünü hesaplamaktır. Dengeli bir yükün toplam gücü, faz gerilimi ile faz akımının çarpımının üç katına eşittir.

Üç fazlı motorlarda faz sırası ayrıntılıdır. Terminal kutusundaki üç iletkenin ikisi yer değiştirdiğinde motorun dönüş yönü değişir; üç iletken aynı faza bağlandığında ise motor döner, yalnızca uğultu yapar ve sargılar ısınır. Saha bakımında klemens bağlantıları her zaman bu sıraya göre kontrol edilir.

5. Karşılaştırma Tablosu ve Denetim

Dengeli ve dengesiz yük ayrımı, arıza arayışında belirleyicidir. Dengeli yükte faz akımları aynı büyüklüktedir ve aralarındaki açı 120 derecedir; böylece nötr iletkeninden belirgin akım geçmez. Yükler arasında fark varsa nötrden geçen akım artar ve fazlardaki gerilimler birbirinden ayrılır.

Denetimde ilk iş hat gerilimlerini ölçmektir. Üç fazlı bir sistemde hangi iki hattın ölçüldüğü sonucu değiştirmez, çünkü hat gerilimleri birbirine eşittir. İkinci iş nötr bağlantısının ve topraklama düzeninin gözden geçirilmesidir. Son adımda ise yüklerin güçlerinin fazlara dengeli dağıtılıp dağıtılmadığı hesaplanır.

6. Sık Yapılan Hatalar, Özet ve Kendini Dene

En sık yapılan hata, üçgen bağlantıda hat gerilimini faz geriliminin kök 3 katı olarak hesaplamaktır. Bir diğer hata da üç fazlı motorda faz sırasını korumadan klemens bağlantısı yapmaktır; iki iletkenin yer değiştirilmesi dönüş yönünü sessizce ters çevirir.

Özetle üç fazlı sistem üç eşit genlikli gerilimi 120 derece aralıklarla taşır; yıldız bağlantıda hat gerilimi faz geriliminin kök 3 katına çıkar ve nötr iletkeni gerekebilir, üçgen bağlantıda ise hat gerilimi faz gerilimine eşittir ve nötr gerekmez. Kendini denerken bir sarmaya ait iki ucu arasındaki gerilimi ölçüp bu iki bağıntıdan hangisinin sağlandığını belirlemeyi deneyebilirsin.