Elektrikte 3 faz ne demektir? Nasıl elde edilir? Neden 3 tanedir?

Elektromanyetik indüksiyon, değişen bir alana maruz kalmış bir iletkenin üzerindeki potansiyel fark üretimidir. Yani elektriğin üretilmesi için bir iletkenin sürekli değişen bir elektromanyetik alana maruz kalması gerekmektedir.

Aşağıdaki resme baktığımızda bu manyetik alanın, ortada rotor olarak adlandırılan dönen bölgedeki mıknatıs sayesinde oluşturulduğunu görebiliriz (Rotor, mıknatıs bağlanmış dönen bir parça da olabilir, dönen bir mıknatıs da olabilir.). Bu mıknatısın oluşturduğu manyetik alan, iletkenin üzerinden her geçtiğinde iletkende bir elektron hareketi olur. Bu hareket sayesinde elektrik enerjisi elde ettik diyebiliriz.

Burada dikkat ederseniz, rotor dairesel bir harekette dönüyor. Mıknatısın iletkenden uzaklaştığı her an, iletkenin üzerindeki etkisi düşecektir. Burada 3 durumdan bahsedelim^[1];

1. Yukarıdaki resme tekrar bakıp beyaz, turuncu ve yeşil ile gösterilen parçalardan (statora sabitlenmiş olan), turuncu ve yeşilin olmadığını düşünelim. Bu durumda elektrik enerjisi yalnızca, mıknatısın beyaz parçaya bağlı iletkenin önünden geçtiği zaman dilimde oluşacaktır. Daha sonra tekrar elektrik elde etmek için mıknatısın bir tam tur atmasını beklememiz gerekir.
2. Bu sefer sadece yeşil parçanın olmadığını ama turuncunun beyaz parçanın tam karşısına yerleştirildiğini düşünelim. Elektrik yine sadece mıknatısın bu parçaların karşısından geçtiği zaman diliminde oluşacağını görüyoruz, ancak bu sefer bir tam tur beklememize gerek kalmaz. Çünkü karşılıklı olarak iki iletken vardır ve rotor yalnızca yarım tur döndüğünde tekrar elektrik enerjisi elde edebiliriz.
3. Bu sefer de tam resimdeki gibi üç parçanın da mevcut olduğunu ve şekildeki gibi yerleştirildiğini düşünelim. Aynı mantıklı elektrik üretmek için rotor üzerindeki mıknatıs 1 turun üçte biri bir sürede elektrik enerjisi üretebilir demektir.

Sistemde bulunan, üzerinde elektrik üretilen iletkenlere faz diyoruz.

Bu mantığı devam ettirirsek 4, 6, 12 vs. fazlı sistemler yapmak da mümkündür. Önemli olan nokta, mıknatısın oluşturduğu manyetik alanın etkisi kaybolmadan diğer iletkeni etkileyebilmesini sağlamaktır.

Görüldüğü gibi bilimsel olarak düşündüğümüzde faz sayısının artması aslında elektriksel olarak daha avantajlı olarak görülüyor. Tabii faz sayısını iki katına çıkardığımız her durumda, üretilen elektriğin de iki katına çıkmadığını belirtmemiz gerekiyor. Aralarında doğrusal bir ilişki olmadığı için bir noktadan sonra faz sayısının artması verimsiz olmaya başlıyor.

Faz sayısını 3'ten yukarı çıkarmaya başladığımızda artık karşılaştığımız problem elektriksel değil ekonomik olmaya başlıyor. Çünkü konu sadece üretmekle değil, iletmek, dağıtmak, korumak, enerji kalitesini arttrmak vs. olmaya başlıyor. Bunların her biri için faz başına ekstra devre elemanları eklemeye başlıyoruz ve sistemin sahip olduğu verim, maliyetine değmeyecek seviyeye geliyor. Bu yüzden 3 fazlı sistem hem elektriksel olarak hem de ekonomik olarak beraber düşünüldüğünde en uygulanabilir sistemdir.^[2]