وبلاگ
چرا برق سهفاز؟ چرا نه دو یا شش فاز؟
چرا برق سهفاز، پاسخ کوتاه: چرا برق سهفاز؟ چون سهفاز کمترین تعداد فاز برای ساختن میدان مغناطیسی گردان و توان ثابت است. در سه سیم‌پیچ با اختلاف ۱۲۰ درجه، جمع جریانها در بار متعادل صفر میشود و سه سیم کافی است؛ برای همان توان و تلفات، مس لازم حدود ۷۵ درصد تکفاز دوسیمه میشود. فازهای بیشتر مزیت قابل توجهی در توزیع ندارند و پیچیدگی را بالا می‌برند.
فهرست مطالب
در کارخانه‌ها سه سیم برق‌دار می‌بینید و در خانه فقط یکی. چرا صنعت سهفاز است و نه دوفاز یا شش‌فاز؟ جواب ترکیبی از فیزیک موتور و صرفهجویی در مس است. برای دید کلی در مورد محاسبهٔ بار و سیم، راهنمای انتخاب سطح مقطع کابل را ببینید.
ایدهٔ سهفاز
در ژنراتور سهفاز، سه سیم‌پیچ هر کدام ۱۲۰ درجه نسبت به هم روی استاتور قرار دارند. وقتی روتور می‌چرخد، در هر سیم‌پیچ ولتاژ سینوسی القا میشود و این سه ولتاژ ۱۲۰ درجه با هم اختلاف فاز دارند. در بار متعادل، جمع سه جریان در هر لحظه صفر است؛ یعنی نول جریانی ندارد و می‌توان فقط با سه سیم برق منتقل کرد.
میدان گردان برای موتور
اگر سه سیم‌پیچ استاتور موتور را به سه فاز وصل کنید، میدان مغناطیسی حاصل بدون هیچ قطعهٔ مکانیکی می‌چرخد؛ همین میدان گردان روتور را می‌کشد. این نیاز اصلی صنعت است. در موتور تکفاز میدان فقط نوسان میکند و برای راه‌اندازی خازن یا سیم‌پیچ کمکی لازم است. موتورها در راهنمای موتور الکتریکی بررسی شده‌اند.
توان ثابت
در تکفاز توان لحظهای با فرکانس دو برابر نوسان میکند و دو بار در هر سیکل به صفر می‌رسد. در سهفاز متعادل، جمع توان لحظهای سه فاز تقریباً ثابت است. این یعنی گشتاور موتور یکنواخت‌تر و لرزش کمتر.
صرفهجویی در مس
برای انتقال یک توان با تلفات و ولتاژ خط یکسان، سهفاز سه‌سیمه حدود ۷۵ درصد مسِ تکفاز دوسیمه را میخواهد. دلیلش این است که در بار متعادل جریان هر سیم کمتر است و نول لازم نیست. محاسبه ساده است: تکفاز با جریان I دو سیم دارد؛ سهفاز با همان توان جریان هر سیمش √۳ برابر کمتر است.
| مقایسه | تکفاز | سهفاز |
|---|---|---|
| تعداد سیم برای انتقال (بدون ارت) | ۲ | ۳ (بدون نول در بار متعادل) |
| مس لازم برای توان و تلفات یکسان | ۱۰۰٪ | حدود ۷۵٪ |
| توان لحظهای | نوسان با دو برابر فرکانس | تقریباً ثابت |
| میدان گردان موتور | ندارد (به کمکی نیاز دارد) | دارد |
| ولتاژ خط (در ایران) | حدود ۲۳۰ ولت | حدود ۴۰۰ ولت |
چرا نه فاز بیشتر؟
دو فاز میدان گردان می‌سازد ولی در انتقال سه‌سیمه جریان سیم مشترک بزرگ است؛ بعضی شبکه‌های اولیه (مثل بخشی از نیاگارا به روایت رایج) دوفاز بودند و کنار گذاشته شدند. شش‌فاز در بعضی کاربردهای خاص مثل یکسوسازها به کار می‌رود، ولی در توزیع صرفهٔ اضافی ندارد و دستگاه و سیم بیشتری میخواهد. سه، کمترین تعداد فازی است که تمام مزیت‌ها را می‌دهد.
پس چرا خانهها تکفاز هستند؟
یک خانه معمولاً چند کیلووات بار دارد و موتور بزرگ ندارد؛ پس سهفاز برایش صرفه ندارد. شبکه از سه فاز تغذیه میشود و هر خانه یکی از فازها را (با نول) می‌گیرد؛ شرکت توزیع خانهها را بین فازها پخش میکند تا بار متعادل بماند. اگر در خانه پمپ بزرگ، شارژر خودرو یا چند کولر دارید، سهفاز مطرح میشود. در کارخانه برعکس: موتورها و ماشین‌ها از سهفاز بهره می‌برند و متعادل کردن بار بین فازها یک کار منظم است.
خلاصه اینکه سهفاز نه انتخابی سلیقه‌ای بلکه جواب مهندسی به سه خواسته است: موتور ساده، توان یکنواخت و سیم کمتر. به همین دلیل در تمام دنیا بار صنعتی را سهفاز می‌بینید و هنوز کسی ارزش تغییرش را ندیده است.
خرید از تک جریان
کابل سهفاز و تجهیزات حفاظتی را در کابل برق مسی و حفاظت و قطع مدار ببینید. جریان بار را بفرستید تا پیشنهاد دهیم.
محصولات مرتبط
پرسش‌های پرتکرار
چرا سهفاز استفاده میشود؟
برای توان ثابت، میدان گردان در موتور، صرفهجویی در سیم و ولتاژ بالاتر برای مصرفکنندهٔ بزرگ.
چرا دو فاز یا شش فاز نه؟
دو فاز با میدان گردان کار میکند ولی جریان نول بزرگ دارد و صرفه نیست؛ شش فاز مزیتی اضافی در توزیع ندارد و دستگاه و سیم بیشتری میخواهد.
۴۰۰ ولت چطور از ۲۳۰ ولت می‌آید؟
ولتاژ بین دو فاز √۳ برابر ولتاژ هر فاز با نول است: ۲۳۰ × ۱٫۷۳ ≈ ۴۰۰ ولت.
چرا در سهفاز نول کوچکتر میتواند باشد؟
در بار متعادل جمع جریانها در نول صفر است؛ ولی با بار نامتعادل یا هارمونیک جریان نول افزایش مییابد و باید با دقت سایز شود.
چرا خانهها معمولاً تکفاز هستند؟
بار خانگی کم است و تکفاز سادهتر و ارزانتر است؛ سهفاز برای بارهای بزرگ و موتورها لازم است.
توان لحظهای سهفاز چرا ثابت است؟
چون سه موج ۱۲۰ درجه با هم اختلاف دارند و جمع توان لحظهای سه فاز در بار متعادل تقریباً ثابت میماند؛ در تکفاز توان با فرکانس دو برابر نوسان میکند.
