برق سه فاز چیست؟
برق سه فاز در صنعت حکم اکسیژن برای انسان را دارد. کابل برق سه فاز به صورت سه، چهار و پنج رشته ای در بازار موجود است. در تهیه این کابل ها از سه سیم با ولتاژهای برابر استفاده شده و بین هر کدام از آن‌ها اختلاف فاز وجود دارد تا جریان الکتریکی را برقرار کند و ثابت نگه دارد. در ادامه مقاله با ما همراه باشید تا به طور کامل‌تر برق سه فاز را به شما معرفی کنیم.
تعریف برق سه فاز به زبان ساده
جریان الکتریکی به دو شکل مستقیم و متناوب تولید می‌شود. به طور مثال، برق مورد استفاده در منازل، برق متناوب است. برق سه فاز نوعی جریان متناوب است. برق سه فاز از سه سیم با جریان 220 ولت ایجاد می‌شود. نکته مهم این است که سیم نول از جریان برق سه فاز حذف شده است.
در کابل برق تک فاز از سیم نول برای ایجاد اختلاف پتانسیل و حفظ جریان استفاده می‌شود. اما در برق سه فاز با ایجاد تفاوت فاز 120 درجه‌ای دیگر به سیم نول نیازی نخواهد بود و جریان به صورت پیاپی قطع و وصل نمی‌شود. در واقع می‌توان گفت کابل برق سه فاز مانند برق جریان مستقیم، الکترون‌ها را به صورت لحظه ای از دستگاه الکتریکی عبور می‌دهد. بنابراین از این برق برای راه‌اندازی ماشین‌های الکتریکی بزرگ، کمپرسورهای صنعتی، موتورهای الکتریکی، آسانسورها و سیستم‌های تهویه استفاده می‌شود.
تفاوت های برق سه فاز و برق تک فاز
اصلی‌ترین تفاوت برق سه فاز و تک فاز در رابطه با مسائل اقتصادی است. هزینه کاربرد برق سه فاز در دستگاه‌های صنعتی، بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از کاربرد برق تک فاز است. همچنین دستگاه‌های صنعتی که از برق سه فاز استفاده می‌کنند در مقایسه با دستگاه‌هایی که از برق تک فاز استفاده می‌کنند، بسیار ارزان‌تر هستند.
مهم‌ترین تفاوت‌های برق سه فاز و تک فاز به شرح زیر است:
- برقراری توان ثابت در برق سه فاز: در استفاده از برق سه فاز، دستگاه می‌تواند توان ثابتی به مصرف‌کننده ارائه می‌دهد. در حال که در برق تک فاز، به دلیل متناوب بودن الکتریکی، توان به صورت پیوسته تغییر می‌کند. برق سه فاز میزان سر و صدا و نویز اضافی دستگاه را نیز کاهش می‌دهد.
- برق سه فاز ارزان‌تر از تک فاز است: این اختلاف هزینه به این دلیل است که هرچه در خطوط انتقال، ولتاژ بالاتر باشد، اتلاف انرژی پایین‌تر خواهد بود.
- کاهش کابل‌های مورد استفاده در برق سه فاز: در برق سه فاز، به چهار رشته سیم نیاز خواهیم داشت که سه سیم آن فاز و یک سیم آن نول است. البته در خطوط انتقال با ولتاژ بالا معمولا سیم نول را حذف کرده و از سه سیم فاز به جای آن استفاده می‌کنند. در حالی که برای برق تک فاز به چند کابل زوج سیم نیاز داریم.
تعداد کابل‌های مورد استفاده در برق سه فاز
کابل‌های سه فاز معمولا به صورت 3 رشته، 4 رشته و 5 رشته در بازار موجود است. اما نکته مهم نسبت تعداد سیم‌های فاز به نول است. از این نظر کابل‌های سه فاز به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
- سه‌رشته‌ای شامل دو رشته سیم فاز و یک رشته سیم نول
- سه‌رشته‌ای شامل سه رشته فاز و بدون نول
- چهاررشته‌ای شامل سه رشته فاز و یک رشته سیم نول یا رشته فاز یا یک رشته سیم ارت(زمین)
- پنج‌رشته‌ای شامل سه رشته سیم فاز، یک رشته سیم نول و یک رشته سیم ارت(زمین)
در واقع دلیل افزایش توان کابل‌های برق سه فاز نسبت به تک فاز، همین بیشتر بودن تعداد رشته‌های سیم فاز در تهیه آن است.
مزایای کابل برق سه فاز چیست؟
همانطور که با تفاوت‌های کابل‌های مورد استفاده در برق سه فاز و تک فاز آشنا شدیم، دریافتیم که کابل‌ها مزیت‌هایی نسبت به نوع تک فاز دارند. اصلی‌ترین مزایای کابل سه فاز را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:
- در برق سه فاز هیچ وقت قدرت لحظه‌ای در قسمت‌هایی از دستگاه به صفر نمی‌رسد و این اشکال تنها در برق تک فاز است.
- راه‌اندازی موتورهای آسنکرون تنها با برق سه فاز امکان‌پذیر است. برای استارت موتورهای آسنکرون به میدان دوار نیاز داریم که با برق تک فاز به تنهایی قادر به ساخت این میدان نیستیم. اما برق سه فاز به راحتی می‌تواند میدان دوار ایجاد کند. در برق سه فاز، به دلیل وجود اختلاف پتانسیل بین فازها می‌توان یک میدان دوار مغناطیسی ایجاد کرد و در ساخت موتورهای القایی از آن استفاده کرد.
- تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم توسط برق سه فاز.
- در کابل‌های مورد استفاده در برق سه فاز می‌توان از آلومینیوم و مس کمتری در هادی‌های خط استفاده کرد. بنابراین به دلیل اینکه در بار متعادل به جای مصرف شیش هادی تنها از سه هادی استفاده می‌شود، هزینه‌ها کاهش می‌یابد.
چگونه می‌توان از برق سه فاز استفاده کرد؟
برای بکارگیری برق سه فاز از دو روش ستاره ای و مثلثی استفاده می‌شود که استفاده یا عدم استفاده از سیم نول اصلی‌ترین تفاوت این دو روش است.
1-روش ستاره‌ای
در این روش، یک نقطه نول در کل جریان دستگاه استفاده می‌شود. در نتیجه جریان خط با جریان فاز برابر شده اما ولتاژ خط سه برابر ولتاژ فاز می‌گردد. تنها مزیت استفاده از روش ستاره‌ای در راه‌اندازی روتورها است. در واقع می‌توان گفت از روش ستاره ای برای استارت اولیه موتور استفاده می‌شود و جریان مصرفی در این روش کمتر خواهد بود.
2-روش مثلثی
در روش مثلثی، سیم نول کاربردی ندارد و از مدار جریان حذف می‌شود. در این روش از سه عدد سیم فاز برای برقراری جریان ثابت استفاده می‌شود. مزیتی که روش مثلثی دارد این است که شدت جریان در مدار را افزایش می‌دهد. پس از روشن شدن موتور و قرار گرفتن در مدار جریان، این روش می‌تواند توان و قدرت آن را افزایش دهد. در ادامه به معرفی تجهیزات مهم در این صنعت می پردازیم:
تجهیزات برق سه فاز
تجهیزاتی که در این صنعت استفاده می‌کنیم که به شرح زیر هستند:
1-ترانس جریان
ترانس جریان از تجهیزاتی است که از جریان اولیه ورودی 100 تا 650 آمپر و خروجی 5 آمپر پشتیبانی می‌کند. ترانس جریان مدل‌ها و برندهای مختلفی دارد. این را می‌توان به راحتی روی تابلو برق نصب کرد. همچنین این ترانس کلاس دقت 5، 0 تا 1 دارد.
2-کنترل بار
دومین وسیله مهم که باید در تجهیزات برق سه فاز مورد استفاده قرار بگیرد، کنترل بار است. کنترل بار وظیفه محافظت از موتورهای الکتریکی در برابر جریان های اضافی را دارد. این وسیله در صورتی که جریان بیش از حد مجاز باشد، خیلی سریع جریان کل دستگاه را قطع می‌کند.
3-کنترل فاز
یکی دیگر از تجهیزات مهم کنترل فاز است. این وسیله نقش محافظتی در مدار را ایفا می‌کند. همچنین وظیفه حفاظت از الکتروموتور را نیز بر عهده دارد و از موتور در برابر اختلاف جریان شدید محافظت می‌کند.
کابل مناسب برای برق سه فاز
برای انتخاب کابل مناسب باید دو پارامتر را در نظر گرفت. یک جریانی که قرار است از شبکه کشیده شود و دیگر طول مسیر انتقال و محاسبه میزان افت ولتاژ در مسیر. با تخمین جریان مجاز و محاسبه افت ولتاژ بر اساس طول مسیر، می‌توان سطح مقطع کابل را به دست آورد.
سخن پایانی
همانطور که گفتیم برق سه فاز با ایجاد تفاوت 120 درجه‌ای در مدار باعث برقراری جریان می‌شود و با برق تک فاز تفاوت دارد. از این نوع برق بیشتر در مراکز صنعتی و خطوط انتقال استفاده می‌شود. همچنین برای راه‌اندازی سیستم‌های تهویه مرکزی و آسانسورها، استفاده از برق سه فاز مقرون به صرف‌تر از برق تک فاز است. برق سه فاز توان ثابتی را فراهم می‌کند که در نتیجه بهره‌وری بالا رفته، نویز و لرزش دستگاه کاهش می‌یابد. به همین دلیل استفاده از آن در صنایع مختلف در اولویت قرار دارد.