برق سه فاز چیست؟ | تفاوت بین برق سه فاز و تکفاز

برق سه فاز یک جریان متناوب (AC) است که از سه فاز مختلف تشکیل می‌شود. هر فاز نسبت به سایر فازها 120 درجه اختلاف دارد. وجود سه فاز در سیستم برق سه فاز باعث پایداری توان لحظه‌ای و جلوگیری از ایجاد نوسان می‌شود. این موضوع برای افزایش بازدهی تجهیزات و موتورهای صنعتی اهمیت بسیار زیادی دارد.

البته در کنار صنایع مختلف، استفاده از برق سه فاز خانگی هم رایج است، زیرا در برج‌های مسکونی برای آسانسور هم به برق سه فاز نیاز داریم. جزئیات کامل از تفاوت برق سه فاز خانگی و صنعتی، جریان سه فاز، تفاوت این دو نوع جریان برق و… را می‌توانید در ادامه مطلب “برق سه فاز چیست و چه تفاوتی با برق تکفاز دارد؟” بخوانید.

برق سه فاز چیست؟

برای آشنایی با مفهوم برق سه فاز خانگی و صنعتی، ابتدا باید از تعریف جریان AC و DC مطلع شوید. منظور از جریان DC، جریانی است که جهت آن در طول زمان ثابت باقی می‌ماند. چنانچه علاوه بر جهت، میزان این نوع جریان هم ثابت باشد، جریان خالص است.

بر خلاف جریان DC، جهت و اندازه جریان AC به طور متناوب تغییر می‌کند. جریان برق شهری که از طریق پریز برق در دسترس عموم مردم قرار می‌گیرد، از نوع AC است. ولتاژ این جریان در ایران 220 ولت و فرکانس آن 50 هرتز است. همین جریان در صنعت برق و الکترونیک به عنوان برق تک فاز شناخته می‌شود.

در مقابل، “برق سه فاز” دارای سه فاز مختلف است که نسبت به یکدیگر 120 درجه اختلاف دارند. حال سوال مهم این است که هر فاز برق سه فاز چند ولت است؟ اختلاف ولتاژ بین دو فاز متفاوت، در برق سه فاز، حدود 380 ولت است. در حالی که اختلاف ولتاژ بین یک فاز و نول به 220 ولت می‌رسد.

تعریف برق سه فاز به زبان ساده

برق سه فاز نوعی جریان متناوب است که از سه فاز مختلف تشکیل می‌شود. به بیان دیگر توان الکتریکی در یک سیستم و جریان سه فاز توسط سه فاز مختلف منتقل می‌شود. این سه فاز نسبت به یکدیگر 120 درجه اختلاف دارند. به طور کلی از جریان سه فاز برای سیستم‌ها و تجهیزات صنعتی که به توان الکتریکی بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود.

آیا می‌دانید برق سه فاز چند رشته سیم دارد؟ برق سه فاز در قالب کابل‌های سه، چهار و پنج رشته منتقل می‌شود. برق سه فاز سه رشته فقط دارای سه رشته فاز است. جریان سه فاز چهار رشته از سه رشته فاز و یک نول تشکیل می‌شود. در نهایت برق سه فاز پنج رشته دارای سه رشته فاز، یک نول و یک ارت است. به طور کلی توان لحظه‌ای منتقل شده در جریان سه فاز، ثابت بوده و این موضوع باعث افزایش میزان بازدهی و کاهش اتلاف انرژی می‌شود.

مزایای برق سه فاز

بدون شک استفاده از برق سه فاز در حوزه‌های صنعتی مزایای گسترده‌ای به همراه دارد. از جمله مهم‌ترین مزایای برق سه فاز می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

1_ ایجاد میدان دوار

انتقال انرژی الکتریکی از تولید کننده (ژنراتورها) به مصرف کننده، نیازمند عبور از شبکه انتقال است. در این فرآیند هرچه قدر ولتاژ خطوط انتقال افزایش یابد، اتلاف انرژی کمتر می‌شود. علت این موضوع هم به وجود خاصیت مقاومتی در طول رسانای خط انتقال وابسته است. در واقع بخشی از ولتاژ در مسیر، به تدریج افت می‌کند.

مقدار توانی که توسط مقاومت خط مصرف خواهد شد، به عنوان توان اهمی یا تلفات مقاومتی شناخته می‌شود. این اتلاف مقاومتی به صورت مستقیم با مقدار جریان الکتریکی عبور کرده از خط تناسب دارد. بنابراین با افزایش جریان خط، میزان توان تلف شده در طول مسیر نیز بیشتر خواهد شد. با افزایش سطح ولتاژ در خط انتقال، می‌توان همان میزان توان الکتریکی مورد نیاز را با جریان کمتری منتقل کرد. در نتیجه میزان تلفات کاهش پیدا می‌کند. بر همین اساس در مرحله‌ی اول، افزایش سطح ولتاژ ضروری است.

2_ موضوعات اقتصادی

مزایای اقتصادی سیستم برق سه فاز نسبت به جریان تکفاز از چند جهت قابل بررسی است. یکی از مهم‌ترین مزایای جریان سه فاز نسبت به تکفاز، کاهش هزینه ساخت تجهیزات الکتریکی است. این موضوع زمانی مشخص می‌شود که ماشین‌های سه فاز و تکفاز را با خروجی توان یکسان با یکدیگر مقایسه کنیم.

در سیستم سه فاز امکان تولید یک میدان مغناطیسی دوار یکنواخت با نوسان بسیار کمتر فراهم می‌شود. در نتیجه تجهیزاتی مانند موتورهای الکتریکی که بر اساس سیستم سه فاز ساخته می‌شوند، ابعاد و حجم کوچک‌تری نسبت به مدل‌های تک فاز با توان مشابه دارند. این موضوع هم به طور مستقیم باعث پایین آمدن هزینه‌های تولید شده و در نهایت از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود.

3_ تولید توان لحظه‌ای ثابت

سیستم برق سه فاز نسبت به تکفاز، توان لحظه‌ای ثابتی را تامین می‌کند. این موضوع اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا در سیستم‌های جریان متناوب (AC)، هنگامی که مقدار توان لحظه‌ای را بررسی می‌کنیم، در چند مقطع با مقادیر صفر مواجه می‌شویم. در این شرایط فقط توان متوسط می‌تواند به صورت یک مقدار ثابت در نظر گرفته شود.

به کمک برق سه فاز می‌توانیم توان لحظه‌ای را تقریبا ثابت در نظر بگیریم. این ویژگی باعث کاهش لرزش و ضربات در تجهیزات صنعتی می‌شود. به بیان دیگر هنگامی که به یک ماشین الکتریکی، برق سه فاز وارد می‌شود؛ به دلیل دریافت ولتاژ پایدار در هر لحظه، واکنش ماشین به این ورودی، نرم و بدون کوبش خواهد بود. در نتیجه کیفیت توان خروجی از جانب ماشین هم ارتقاء می‌یابد.

4_ سهولت در تبدیل ولتاژ

مصارف سه فاز امکان استفاده از برق تکفاز را هم دارند، ولی برعکس این موضوع امکان‌پذیر نیست. در واقع نمی‌توانیم به طور مستقیم از یک منبع تکفاز، خروجی سه فاز بگیریم. بلکه برای انجام این کار باید از تجهیزاتی مانند اینورتر استفاده کنیم، ولی استفاده از این تجهیزات میزان پیچیدگی سیستم را افزایش می‌دهد. این موضوع هم باعث افزایش هزینه‌های ایجاد جریان سه فاز نسبت به دریافت برق سه فاز بدون تبدیل جریان می‌شود.

5_ قابلیت اطمینان و پایداری

در سیستم برق تکفاز، فقط یک سیم فاز وجود دارد. به همین علت هنگام ایجاد هرگونه اختلال یا خطا در مدار، به دلیل قطع شدن مسیر کامل جریان، کل سیستم خاموش خواهد شد.

هنگامی که از برق سه فاز استفاده می‌شود، مدار شامل سه رشته فاز است. در این شرایط اگر سیستم دچار خطا شده و یکی از فازها قطع شود، مدار سه فاز به طور کامل متوقف نخواهد شد. به بیان دیگر سیستم می‌تواند با استفاده از دو فاز باقی مانده به فعالیت خود ادامه دهد. توقف کامل سیستم فقط در شرایطی رخ می‌دهد که هر سه فاز به صورت همزمان قطع شوند. با این حال احتمال وقوع خطای سه فاز کمتر از احتمال قطع شدن تنها یکی از فازها در سیستم است.

معایب برق سه فاز

جریان برق تکفاز و سه فاز در کنار مزایای مهم، یک سری معایب هم دارند. البته وجود معایب برای جریان برق سه فاز به معنای ناکارآمد بودن آن نیست. بلکه هر یک از جریان‌های سه فاز و تکفاز به نوبه خود در زمینه‌های مختلفی کارآمد هستند. از جمله مهم‌ترین معایب برق سه فاز می‌توانیم به نکات زیر اشاره کنیم:

• توان بالای جریان برق سه فاز باعث افزایش احتمال برق‌گرفتگی و آتش‌سوزی می‌شود.
• هزینه عایق‌بندی جریان سه فاز نسبت به تکفاز بیشتر است.
• جریان برق سه فاز به جزء آسانسور ساختمان‌ها، برای مصارف خانگی مناسب نیست.
• تجهیزاتی که از برق سه فاز تغذیه می‌کنند، قابلیت تحمل اضافه بار ندارند. بنابراین هنگام ایجاد اضافه بار، به شدت آسیب می‌بینند.
• کابل کشی برق سه فاز و نصب تجهیزات مرتبط با آن، فضای بیشتری را در محیط اشغال می‌کند.
• هزینه مالی نصب و نگهداری کابل برق سه فاز و تجهیزات برق سه فاز بسیار زیاد است.
• پیچیدگی سیستم‌های سه فاز، بالا بوده و به تخصص، مهارت و تجربه فنی بیشتری نیاز دارد.

باتوجه به نکات گفته شده، کابل کشی سه فاز و نصب تجهیزاتی که از برق سه فاز تغذیه می‌کنند، باید توسط تکنسین‌های فنی ماهر انجام شود. استفاده از تجهیزات باکیفیت و نصب اصولی، به حفظ ایمنی وسایل، دستگاه‌ها و افراد حاضر در محیط کمک می‌کند.

جدول تفاوت برق سه فاز و تک فاز

جریان برق تکفاز و سه فاز، تفاوت‌های مهمی با یکدیگر دارند. تفاوت‌هایی که برتری محسوب نمی‌شوند، بلکه زمینه استفاده از این دو نوع جریان را مشخص می‌کنند. در ادامه مطلب جدول تفاوت برق سه فاز و تکفاز را قرار می‌دهیم:

تعداد کابل‌های مورد استفاده در برق سه فاز

در پاسخ به این سوال که برق سه فاز چند رشته سیم برق دارد، باید بگوییم؛ هر یک از سیستم‌های سه فاز ممکن است از ترکیب رشته سیم‌های زیر تشکیل شوند:

• سه رشته: دارای سه رشته سیم فاز
• چهار رشته: تشکیل شده از سه رشته سیم فاز و یک نول
• پنج رشته: دارای سه رشته سیم فاز، یک نول و یک سیم ارت

با در نظر گرفتن ویژگی‌های سیستمی که قصد تغذیه آن از برق سه فاز دارید، می‌توانید تعداد رشته‌های جریان سه فاز و آمپر آن را مشخص کنید. برای مثال در ایران معمولا از جریان سه فاز 25، 32، 50 آمپر و بالاتر استفاده می‌شود.

کابل مناسب برای برق سه فاز چیست؟

کابل برق سه فاز تفاوت‌های مهمی با کابل تکفاز دارد. انواع کابل برق سه فاز به نحوی طراحی و تولید می‌شوند که قابلیت تحمل جریان با ولتاژ بالا را داشته باشند. کابل‌های سه فاز در مدل‌های سه رشته، چهار رشته و پنج رشته تولید می‌شوند.

رسانای این تجهیزات می‌تواند از مس، آلومینیوم یا فولاد تولید شود. عایق کابل سه فاز هم در جنس‌های PVC، XLPE، نسوز و ضد حریق و… ساخته می‌شود. اندازه سطح مقطع کابل سه فاز نیز یکی دیگر نکاتی است که هنگام خرید کابل برق سه فاز باید در نظر بگیرید. به طور کلی در مورد کابل سه فاز نکات زیر مطرح می‌شوند:

• تعداد رشته
• جنس رسانا
• ولتاژ قابل تحمل
• جنس عایق
• اندازه سطح مقطع
• جنس روکش

این نکات باید هنگام انتخاب و خرید کابل سه فاز در نظر گرفته شوند. در غیر این صورت کابل برق خریداری شده کارایی و ایمنی لازم برای نصب در سیستم سه فاز را ندارد.

روش‌های استفاده از برق سه فاز

برای استفاده از برق سه فاز دو روش مختلف وجود دارد. روش ستاره‌ای و مثلثی، راه‌های استفاده از برق سه فاز هستند. اصلی‌ترین تفاوت این دو روش هم به وجود سیم نول در سیستم مربوط است. در ادامه مطلب روش‌های ستاره‌ای و مثلثی را به طور کامل معرفی می‌کنیم:

1_ ستاره‌ای

مطابق با روش ستاره‌ای، یک نقطه نول برای کل سیستم در نظر گرفته می‌شود. در نتیجه جریان خط با جریان فاز برابر خواهد شد. البته در این شرایط ولتاژ خط، سه برابر ولتاژ فاز می‌شود. به طور کلی روش ستاره‌ای برای راه‌اندازی موتورها و استارت اولیه کاربرد دارد، زیرا میزان جریان مصرفی در این روش کمتر است.

2_ مثلثی

برای استفاده از برق سه فاز با روش مثلثی، سیم نول کاربرد ندارد. بلکه سه عدد سیم فاز در سیستم وجود داشته و جریان ثابت برقرار می‌شود. به این ترتیب شدت جریان در مدار افزایش می‌یابد و ولتاژ ثابت است. در نتیجه پس از استارت و روشن شدن موتور، توان و قدرت آن به واسطه روش مثلثی افزایش پیدا می‌کند. این موضوع به عنوان مزیت روش مثلثی نسبت به ستاره‌ای شناخته می‌شود.

معرفی تجهیزات برق سه فاز

برای استفاده از برق سه فاز باید تجهیزات مناسبی در اختیار داشته باشیم. از جمله مهم‌ترین تجهیزات برق سه فاز می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

1_ کنترل بار

انواع جریان برق سه فاز و تکفاز با مشکل اضافه بار مواجه می‌شوند. زمانی که میزان جریان از یک حد مشخص افزایش پیدا می‌کند، اصطلاحا اضافه بار رخ می‌دهد. در این شرایط احتمال آسیب رسیدن به تجهیزات افزایش می‌یابد. به همین علت در سیستم‌های سه فاز از تجهیزی به نام کنترل بار استفاده می‌شود. کنترل بار در صورت رخ دادن اضافه بار، جریان را قطع کرده و از تجهیزاتی مانند موتورها محافظت می‌کند.

2_ کنترل فاز

کنترل فاز هم یک تجهیز حفاظتی است که از الکتروموتورها در برابر اضافه جریان محافظت می‌کند. توجه داشته باشید، استفاده از تجهیزات حفاظتی در سیستم‌های برقی اهمیت بسیار زیادی دارد. در غیر این صورت سطح ایمنی سیستم کاهش یافته، تجهیزات و افراد آسیب می‌بینند و خسارت‌های سنگینی ایجاد می‌شوند.

• کنترل فاز چیست؟ معرفی انواع کنترل فاز

انواع کنترل فاز

مشاهده همه

• 
  رله کنترل فاز کتابی 3 فاز میکرومکس مدل KTB-P101
  950,000 تومان
• 
  رله کنترل فاز تک فاز محافظ بوبین کنتاکتور میکرومکس مدل SPC-103
  970,000 تومان
• 
  رله کنترل فاز تله دو پتانس میکرومکس مدل TELE-101MAX
  1,140,000 تومان
• 
  رله کنترل فاز میکرومکس مدل 3000P MAX
  1,140,000 تومان

3_ ترانس جریان

برای تبدیل جریان از مقدار زیاد به یک حد مشخص و مناسب، از ترانس جریان استفاده می‌شود. این تجهیز محافظتی در سیستم برق سه فاز، جریان ورودی اولیه 100 تا 650 آمپر و جریان خروجی 5 آمپر را پشتیبانی می‌کند. در حال حاضر انواع مختلفی از ترانس جریان با مشخصات فنی متفاوت تولید می‌شوند.

• نحوه انتخاب ترانس جریان (فرمول محاسبه ct با جدول)

انواع ترانس جریان

مشاهده همه

• 
  ترانس جریان تبدیل 500 به 5 آمپر 5VA کلاس 0.5 نوین هریس پویا مدل H2
  484,100 تومان
• 
  ترانس جریان تبدیل 400 به 5 آمپر 5VA کلاس 0.5 نوین هریس پویا مدل H2
  486,700 تومان
• 
  ترانس جریان تبدیل 600 به 5 آمپر 5VA کلاس 0.5 نوین هریس پویا مدل H2
  493,300 تومان
• 
  ترانس جریان تبدیل 800 به 5 آمپر 5VA کلاس 0.5 نوین هریس پویا مدل H2
  514,600 تومان

چگونه از برق سه فاز تک فاز بگیریم؟

بدون شک گاهی اوقات در حوزه‌های صنعتی و خانگی شرایطی ایجاد می‌شود که نیازمند تبدیل برق سه فاز به تکفاز است. شرط گرفتن برق تک فاز از سه فاز، تقسیم بار به صورت مساوی در بین فازهاست. تنها براساس این شرط است که می‌توانید یکی از سیم‌های فاز را با نول ترکیب کنید و برق تک فاز بگیرید. در ادامه مطلب تبدیل برق سه فاز به تکفاز را در قالب 7 مرحله آموزش داده‌ایم:

1_ تامین ایمنی و قطع برق اصلی

ابتدا برق اصلی تابلوی سه فاز را قطع کرده و با استفاده از مولتی متر از عدم برقراری ولتاژ در همه نقاط اطمینان حاصل کنید.

2_ شناسایی فازها و سیم نول

ولتاژ بین هر فاز (L1, L2, L3) و سیم نول (N) را اندازه گیری کنید. ولتاژ بین یک فاز و نول باید 220 ولت باشد. همچنین ولتاژ بین دو فاز باید حدود 380 ولت باشد تا فازها و نول به درستی شناسایی شوند.

3_ انتخاب فاز و نصب تجهیزات حفاظتی

یکی از سیم‌های فاز را انتخاب کرده و آن را همراه با سیم نول به مدار جدید متصل کنید. نصب کلید مینیاتوری (MCB) متناسب با جریان و کلید محافظ جان (RCD) با حساسیت 30 میلی آمپر هم ضروری است.

4_ انتخاب کابل و فیوز مناسب

سایز کابل و کلید مینیاتوری باید بر اساس جریان مصرفی مدار تک فاز تعیین شود. برای مثال سیستم روشنایی به کابل 1.5 میلی متر مربع و MBC حدود 10 آمپر و برای پریزهای برق به کابل 2.5 میلی متر مربع و MBC حدود 16 آمپر نیاز دارند.

• روش انتخاب کلید مینیاتوری

5_ توزیع متعادل بار

در صورت وجود چندین مدار تکفاز، بارهای مصرفی را به صورت متعادل بین سه فاز L1، L2 و L3 تقسیم کنید. انجام این کار از عدم تعادل فازها و گرم شدن سیم‌ها جلوگیری می‌کند.

6_ تست و راه اندازی اولیه سیستم

پس از تکمیل سیم کشی، ولتاژ بین فاز و نول را اندازه‌گیری کنید. این عدد باید حدود 220 ولت باشد. حتما جریان مصرفی را هم با کلمپ متر بررسی کنید. در روزهای اول، اتصالات را برای اطمینان از صحت عملکرد و عدم وجود دمای بالا، تحت نظر داشته باشید.

7_ حفاظت بیشتر و نگهداری دوره‌ای

برای دستگاه‌های حساس از تجهیزات محافظتی مانند استابلایزر استفاده کنید. همچنین از اتصال درست تجهیزات برقی به سیستم ارتینگ مطمئن شوید. به صورت دوره‌ای تست محافظ جان و بررسی اتصالات را هم انجام دهید.

مصرف برق سه فاز بیشتر است یا تکفاز؟

برای پاسخ به این سوال باید دو موتور تکفاز و سه فاز معادل یکدیگر را در نظر بگیریم، زیرا برق سه فاز به خودی خود مصرف بیشتری ندارد. بلکه موتورهای تکفاز نسبت به مدل‌های مشابه سه فاز، برق بیشتری مصرف می‌کنند. به همین علت برق سه فاز انتخاب مناسب‌تری برای مصارف صنعتی است که در مقابل انتقال توان بیشتر، مصرف برق بالاتر می‌رود.

سوالات متداول درباره برق سه فاز

پیرامون برق سه فاز، تکفاز، تفاوت‌های این دو نوع جریان و نحوه گرفتن برق تکفاز از سه فاز، سوالات مختلفی مطرح می‌شوند. اطلاع از پاسخ این سوالات هم برای افزایش دانش فنی کاربران ضروری است. در ادامه مطلب مهم‌ترین سوالات رایج برق سه فاز را مطرح و بررسی می‌کنیم:

1_ هر فاز برق سه فاز چند ولت است؟

ولتاژ بین هر فاز و نول در سیستم برق سه فاز، 220 ولت است. از طرفی ولتاژ بین دو فاز در برق سه فاز به 380 ولت می‌رسد.

2_ برق سه فاز چند رشته سیم دارد؟

برق و کابل سه فاز می‌تواند سه رشته، چهار رشته و پنج رشته باشد. تعداد فاز و نول سیستم‌های سه فاز به شرح زیر است:

• برق سه فاز سه رشته، فقط سه رشته فاز دارد.
• جریان سه فاز چهار رشته، از سه رشته فاز و یک نول تشکیل می‌شود.
• سیستم برق سه فاز پنج رشته، دارای سه رشته فاز، یک نول و یک ارت است.

3_ چرا برق سه فاز 380 ولت است؟

ولتاژ بین دو فاز در سیستم‌های سه فاز، 380 ولت است. تعیین ولتاژ 380 ولت برای فازهای سیستم سه فاز بنا به دلایل زیر انجام شده است:

• افزایش بازدهی
• کاهش تلفات انرژی
• سازگاری با تجهیزات صنعتی

4_ برق سه فاز چند آمپر است؟

آمپر برق سه فاز بر اساس استانداردهای تعیین شده در ایران، می‌تواند 25، 32، 50 آمپر و بالاتر باشد.

5_ چرا برق سه فاز نول ندارد؟

سیم نول، جریان خروجی از تجهیزات برقی را به مولد برق بر می‌گرداند. در سیستم‌های سه فاز به واسطه وجود اختلاف 120 درجه فازها نسبت به یکدیگر، اختلاف پتانسیل لازم ایجاد می‌شود. در نتیجه مسیر برگشت جریان به مولد از طریق همین اختلاف پتانسیل ایجاد شده توسط فازها، شکل می‌گیرد. بنابراین عدم وجود نول در برق سه فاز سه رشته، اهمیتی ندارد.