الكهرباء ثلاثي الطور

الكهرباء ثلاثي الطور

هو نظام كهربائي متعدد الأطوار خاص بالتيار المتردد وهو المستعمل والأكثر شيوعا في محطات الطاقة التي تنتج الكهرباء, وسميت ثلاثية الأطوار لأن ثلاثة تيارات تسير في ثلاثة أسلاك ، وكل تيار من هؤلاء الثلاثة يبدأ بطور منزاح عن الآخر بمقدار 120 درجة أي ثلث دائرة . وهذا النظام هو الأكثر انتشارا في تشغيلالمحركات الكهربائية التي تعمل بقدرة عالية في المصانع والمركبات ويسير بواسطتها المترو و القطارات الكهربائية كما لها استخدامات أخرى ولكن بشرط وجود طرف أخر يسمي طرف التعادل .

يتمتع هذا النظام بقدرات كبيرة جدا واستقرارية كبيرة وكذلك يحظى بكفاءة ممتازة بالنسبة لنقل الكهرباء وأنتاج الطاقة الحركية في محركات التيار الثلاثي أطوار حيث تصل كفاءتها بين 80 % إلى 977%. هذا النظام استطاع تلبية حاجة العالم الصناعي بتوفير طاقة آمنة وكافية ، يمكن الاعتماد عليها .

شرح للكهرباء ثلاثي الطور

يمكن استخدام المولد البسيط المبين في الصورة ادناه لتوليد جهد احادي الطور فعندما يدور مغناطيس باستخدام قوة ميكانيكية يتحرض جهد ضمن الملفات بفرق صفحة يساوي 180 درجة وتكون النتيجة جهدا جيبيا وحيدا ويتم عادة التعبير عن جهد الخرج بقيمته المنتجة Vrms=(1/2^0.5)V0

اما في المولد ثلاثي الطور فيتم توليد ثلاثة جهود منفصلة باستخدام ثلاثة ملفات ويكون فرق الصفحة بين الجهود هو 120 درجة وعندما يدور المغناطيس يتحرض جهد على طرفي كل ملف وكافة جهود الملفات تكون متساوية القيمة ولكنها مزاحة عن بعضها بمقدار 120 درجة, يمكنك تغذية ثلاثة احمال متساوية من المقاومات من هذا المولد او يمكنك تشغيل محرك ثلاثي الطور له توصيلة وشيعات متشابهة ولكن هذا يحتاج كما ترى لستة اسلاك منفصلة ولذلك تستخدم طريقتان لتخفيض عدد الاسلاك وتعتمد الطريقة الاولى على ترتيب وشيعات الاطوار الثلاثة بتوصيلة تسمى توصيلة ديلتا (delta connection) وتحتاج هذه التوصيلة الى ثلاثة اسلاك فقط, اما الثانية فتستخدم التوصيل النجمي او التوصيل Y للوشيعات وتحتاج الى اربعة اسلاك ونتعرف فيما يلي على توصيلات دلتا وتوصيلات Y

التوصيل او الربط Y

يتم تحقيق هذا النوع من الربط بوصل نهايات الوشيعات مع بعضها وتكون هذه النهايات خطا واحدا يسمى الخط الحيادي (neutre) اما الاطراف الثلاثة الاخرى للملفات فيتم اخراجها بثلاث خيوط , كل خط بمفرده ويسمى كل خط منها باسم الخط الساخن, يسمى الجهد بين الخط الحيادي واي خط من الخطوط الثلاثة الاخرى باسم جهد الطور (phase voltage) ويرمز له بالرمز (Vp) اما الجهد الكلي (totale voltage) او جهد الخط (line voltage) فهو الجهد بين خطين ساخنين ويرمز له بالرمز (VL) وقيمة جهد الخط هي حاصلة الجمع الشعاعي لجهود الاطوار, وفي دارة Y المحملة يطبق كل جهد طورين على التسلسل وهذا يعني ان التيار والجهد في الحمل يجب تحديدهما بالجمع الشعاعي لجهود وتيارات الاطوار, ويمكن معرفة التيار والجهد بواسطة المخطط الشعاعي, وعمليا يكون جهد الخط مساوي لجهد الطور مضروبا في جذر 3 .

يوجد فرق صفحة قدره 30 درجة بين تيار الخط وجهد الخط وعند استخدام الخط الحيادي يكون تيار الخط مساويا لتيار المولد وكذلك يكون جهد الخط مساويا للجهد الناتج عن المولد, وعندما تكون الاحمال متساوية لايمر اي تيار عبر الخط الحيادي ويسمى الحمل في هذه الحالة باسم الحمل المتوازن .

التوصيل دلتا

يتم تحقيق التوصيل دلتا بوصل نهايات وشيعات المولد الثلاثة (نهاية مع نهاية) كما في الصورة اسفله وبما ان التوصيل دلتا ليس فيه خط حيادي فان جهود الاطوار (phase voltages) مساوية لجهود الخطوط (line voltage) ويختلف جهد كل خطين عن بعضهما بالصفحة وفرق الصفحة بين كل خطين يساوي 120 درجة ولكن بعكس التوصيل Y فان تيارات الخطوط (I1, I2, I3) تساوي المجموع الشعاعي لتيارات الاطوار (IC, IB, IA), وعندما تكون الاطوار محملة بالتساوي تكون التيارات متساوية وبينها فرق صفحة يساوي 120 درجة, يختلف تيار الخط عن جهد الخط بصفحة مقدارها 30 درجة وقيمة تيار الخط تساوي تيار الطور مضروب في جذر 3 .