Rotasi Fase

Alternator Tiga Fasa

Mari kita lihat desain alternator tiga fase yang dijelaskan sebelumnya dan lihat apa yang terjadi saat magnet berputar.

Alternator tiga fase

Pergeseran sudut fase 120° adalah fungsi dari pergeseran sudut rotasi aktual dari tiga pasang belitan.

Jika magnet berputar searah jarum jam, belitan 3 akan menghasilkan tegangan puncak sesaat tepat 120° (dari putaran poros alternator) setelah belitan 2, yang akan mencapai puncaknya 120° setelah belitan 1. Magnet melewati setiap pasangan kutub pada posisi yang berbeda dalam gerakan rotasi poros.

Di mana kami memutuskan untuk menempatkan belitan akan menentukan jumlah pergeseran fasa antara bentuk gelombang tegangan AC belitan.

Jika kita menjadikan belitan 1 sebagai sumber tegangan "referensi" untuk sudut fasa (0 °), maka belitan 2 akan memiliki sudut fasa -120° (lagging 120°, atau leading 240°) dan belitan 3 dengan sudut -240° (atau 120° di depan).

Urutan Fase

Urutan pergeseran fasa ini memiliki urutan yang pasti. Untuk putaran poros searah jarum jam, urutannya adalah 1-2-3 (belitan 1 puncak terlebih dahulu, belitan 2, lalu belitan 3). Urutan ini terus berulang selama kita terus memutar poros alternator.

Urutan fase rotasi searah jarum jam:1-2-3.

Namun, jika kita membalik putaran poros alternator (putar berlawanan arah jarum jam), magnet akan melewati pasangan kutub dalam urutan yang berlawanan. Alih-alih 1-2-3, kami akan memiliki 3-2-1. Sekarang, bentuk gelombang belitan 2 akan terkemuka 120° di depan 1 bukannya tertinggal, dan 3 akan 120° di depan 2. (Gambar di bawah)

Urutan fase rotasi berlawanan arah jarum jam:3-2-1.

Urutan rangkaian bentuk gelombang tegangan dalam sistem polifase disebut rotasi fasa atau urutan fase . Jika kita menggunakan sumber tegangan polifase untuk memberi daya pada beban resistif, rotasi fasa tidak akan membuat perbedaan sama sekali. Baik 1-2-3 atau 3-2-1, besaran tegangan dan arus semuanya akan sama.

Ada beberapa aplikasi daya tiga fase, seperti yang akan kita lihat sebentar lagi, yang bergantung pada rotasi fase ke satu arah atau yang lain.

Detektor Urutan Fase

Karena voltmeter dan amperemeter tidak akan berguna untuk memberi tahu kita apa itu rotasi fase sistem tenaga operasi, kita perlu memiliki instrumen lain yang mampu melakukan pekerjaan itu.

Salah satu desain sirkuit yang cerdik menggunakan kapasitor untuk memperkenalkan pergeseran fasa antara tegangan dan arus, yang kemudian digunakan untuk mendeteksi urutan melalui perbandingan antara kecerahan dua lampu indikator pada gambar di bawah.

Detektor urutan fase membandingkan kecerahan dua lampu.

Kedua lampu memiliki resistansi filamen dan watt yang sama. Kapasitor berukuran kira-kira memiliki jumlah reaktansi yang sama pada frekuensi sistem dengan hambatan masing-masing lampu.

Jika kapasitor diganti dengan resistor yang nilainya sama dengan hambatan lampu, kedua lampu akan menyala dengan kecerahan yang sama, rangkaian seimbang. Namun, kapasitor memperkenalkan pergeseran fasa antara tegangan dan arus di kaki ketiga rangkaian sebesar 90°.

Pergeseran fase ini, lebih besar dari 0 ° tetapi kurang dari 120 °, membelokkan nilai tegangan dan arus di kedua lampu sesuai dengan pergeseran fasenya relatif terhadap fase 3.

Analisis SPICE untuk Detektor Urutan Fase

Analisis SPICE berikut, “detektor rotasi fase—urutan =v1-v2-v3,” menunjukkan apa yang akan terjadi:(Gambar di bawah)

Sirkuit SPICE untuk pendeteksi urutan fase.

detektor rotasi fase -- urutan =v1-v2-v3 v1 1 0 ac 120 0 sin v2 2 0 ac 120 120 sin v3 3 0 ac 120 240 sin r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) .akhir frekuensi v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 4.810E+01 1.795E+02 1.610E+02 

Pergeseran fasa yang dihasilkan dari kapasitor menyebabkan tegangan lampu fasa 1 (antara simpul 1 dan 4) turun menjadi 48,1 volt dan tegangan lampu fasa 2 (antara simpul 2 dan 4) naik menjadi 179,5 volt, menjadikan lampu pertama redup dan lampu kedua terang.

Hal sebaliknya akan terjadi jika urutan fase dibalik:“detektor rotasi fase—urutan =v3-v2-v1“

detektor rotasi fase -- urutan =v3-v2-v1 v1 1 0 ac 120 240 sin v2 2 0 ac 120 120 sin v3 3 0 ac 120 0 sin r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac lin 1 60 60 .cetak ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) .akhir frekuensi v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 1.795E+02 4.810E+01 1.610E+02 

Di sini, (“detektor rotasi fase—urutan =v3-v2-v1”) lampu pertama menerima 179,5 volt sedangkan yang kedua hanya menerima 48,1 volt.

Kami telah menyelidiki bagaimana rotasi fase dihasilkan (urutan pasangan kutub yang dilewati oleh magnet berputar alternator) dan bagaimana hal itu dapat diubah dengan membalikkan putaran poros alternator.

Namun, pembalikan rotasi poros alternator biasanya bukan merupakan pilihan yang terbuka bagi pengguna akhir daya listrik yang dipasok oleh jaringan nasional ("alternator" sebenarnya adalah total gabungan dari semua alternator di semua pembangkit listrik yang memasok jaringan).

Bertukar Kabel Panas

Ada banyak cara yang lebih mudah untuk membalikkan urutan fase daripada membalikkan putaran alternator:cukup tukar dua dari tiga kabel "panas" ke beban tiga fase.

Trik ini lebih masuk akal jika kita melihat lagi urutan fase berjalan dari sumber tegangan tiga fase: