Rotasi Fasa pada Alternator Tiga Fasa: Mekanisme, Deteksi, dan Pembalikan Kabel
Alternator Tiga Fasa
Mari kita tinjau kembali desain alternator tiga fasa yang kita bahas sebelumnya dan amati efek rotasi magnet terhadap tegangan yang dihasilkan.
Alternator tiga fasa
Perpindahan fasa 120° adalah hasil langsung dari perpindahan sudut aktual dari tiga pasang lilinan. Jika magnet berputar searah jarum jam, lilinan 3 mencapai puncak tegangannya 120° rotasi poros setelah lilinan 2, yang sendiri mencapai puncak 120° setelah lilinan 1. Magnet melewati setiap pasang kutub pada sudut poros yang berbeda.
Penempatan lilinan menentukan perpindahan fasa di antara gelombang AC dari setiap lilinan. Menggunakan lilinan 1 sebagai referensi (0°), lilinan 2 adalah –120° (atau +240°) dan lilinan 3 adalah –240° (atau +120°).
Urutan Fasa
Rotasi poros searah jarum jam menghasilkan urutan yang dapat diulang: 1 → 2 → 3. Urutan ini bertahan selama alternator terus berputar.
Urutan fasa rotasi searah jarum jam: 1-2-3.
Membalik arah poros (berlawanan jarum jam) menukar urutan menjadi 3 → 2 → 1. Dalam hal ini, lilinan 2 memimpin lilinan 1 sebesar 120°, dan lilinan 3 memimpin lilinan 2 sebesar 120° lainnya.
Urutan fasa rotasi berlawanan jarum jam: 3-2-1.
Susunan gelombang tegangan dalam sistem polifasa disebut rotasi fasa atau urutan fasa. Untuk beban resistif murni, urutan tidak membuat perbedaan—magnitudo tetap sama terlepas dari 1-2-3 atau 3-2-1. Namun, beberapa aplikasi tiga fasa, terutama yang melibatkan beban reaktif tidak seimbang, sensitif terhadap arah rotasi fasa.
Detektor Urutan Fasa
Voltmeter dan ammeter standar tidak dapat mengungkapkan urutan dari sistem daya langsung. Sebaliknya, rangkaian detektor sederhana menggunakan kapasitor untuk memperkenalkan perpindahan fasa di antara tegangan dan arus, yang kemudian muncul sebagai perbedaan dalam kecerahan dua lampu indikator.
Detektor urutan fasa membandingkan kecerahan dua lampu.
Kedua lampu memiliki resistansi filamen dan daya yang identik. Kapasitor diukur untuk memberikan reaktansi yang kira-kira sama dengan resistansi setiap lampu pada frekuensi sistem. Mengganti kapasitor dengan resistor dengan nilai yang sama akan menyeimbangkan rangkaian, menghasilkan kecerahan lampu yang sama. Kapasitor, namun, memperkenalkan perpindahan fasa 90° di kaki ketiga, memiringkan tegangan dan arus yang dilihat oleh lampu berdasarkan offset fasa relatif mereka.
Analisis SPICE untuk Detektor Urutan Fasa
Simulasi SPICE berikut, berlabel phase rotation detector – sequence = v1-v2-v3, mengilustrasikan efek perpindahan fasa 90°.
Rangkaian SPICE untuk detektor urutan fasa.
phase rotation detector -- sequence = 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 .print ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) .end freq v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 4.810E+01 1.795E+02 1.610E+02
Perpindahan fasa kapasitor mengurangi tegangan di seluruh lampu pertama menjadi 48,1 V sambil meningkatkan tegangan lampu kedua menjadi 179,5 V, menyebabkan lampu pertama redup dan lampu kedua terang. Membalik urutan fasa (yaitu, phase rotation detector – sequence = v3-v2-v1) membalikkan hasil: lampu pertama menjadi terang dan lampu kedua redup.
phase rotation detector -- sequence = 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 .print ac v(1,4) v(2,4) v(3,4) .end freq v(1,4) v(2,4) v(3,4) 6.000E+01 1.795E+02 4.810E+01 1.610E+02
Jadi, rotasi fasa diatur oleh urutan di mana magnet berputar alternator melewati pasang kutub, dan membalik arah poros mengubah urutan tersebut. Dalam praktiknya, pengguna akhir tidak dapat membalik rotasi alternator gabungan jaringan nasional, tetapi mereka dapat mencapai efek yang sama dengan menukar dua dari tiga kabel panas yang disuplai pada beban tiga fasa.
Menukar Kabel Panas
Menukar dua kabel panas adalah metode sederhana untuk membalik urutan fasa. Pertimbangkan rotasi 1-2-3 yang berjalan: 1-2-3-1-2-3-… Membalik urutan ke 3-2-1 ekuivalen dengan menukar dua kabel mana pun. Hasilnya selalu urutan yang terbalik (misalnya, 2-1-3, 1-3-2, atau 3-2-1).
Semua kemungkinan menukar dua kabel.
Tinjauan
- Rotasi fasa (atau urutan fasa) merujuk pada urutan di mana gelombang tegangan dari sumber AC polifasa mencapai puncaknya. Untuk sistem tiga fasa, hanya ada dua urutan yang ada: 1-2-3 dan 3-2-1, yang sesuai dengan dua arah rotasi alternator yang mungkin.
- Rotasi fasa tidak memiliki dampak pada beban resistif murni tetapi mempengaruhi beban reaktif tidak seimbang, seperti yang divalidasi oleh rangkaian detektor rotasi fasa.
- Membalik urutan fasa dapat dilakukan dengan menukar dua dari tiga kabel utama yang menyuplai beban tiga fasa.
Lembar Kerja Terkait
