3 faz nedir niçin kullanılır?

3 faz, elektrik sistemlerinde kullanılan bir sistemdir. Bu sistem, elektrik enerjisinin üretilmesinden, dağıtılmasına ve kullanılmasına kadar olan tüm aşamaları kapsar.

1. Faz: Üretim aşamasında, elektrik enerjisi üretilir ve üretim tesislerinden, elektrik şebekesine taşınır. Bu aşamada, enerji üretim tesislerinden, örneğin termik, hidroelektrik veya nükleer santraller gibi, elektrik üretilir.
2. Faz: Dağıtım aşamasında, elektrik enerjisi elektrik şebekesinden müşterilere taşınır. Bu aşamada, elektrik enerjisi, çeşitli transformatörler aracılığıyla, güç merkezinden, ilçe veya kasaba merkezlerine veya bölge merkezlerine taşınır.
3. Faz: Kullanım aşamasında, elektrik enerjisi müşteriler tarafından kullanılır. Bu aşamada, elektrik enerjisi, evlerde, işyerlerinde, sanayi tesislerinde veya diğer yerlerde kullanılır. Elektrik enerjisi, ısıtma, aydınlatma, havalandırma, endüstriyel prosesler veya diğer ihtiyaçlar için kullanılır.

3 faz sistemi, elektrik enerjisi üretiminden, dağıtımına ve kullanımına kadar olan tüm aşamaları kapsar ve bu nedenle daha verimli ve güvenilir bir sistemdir. Ayrıca, bu sistem daha yüksek güçte elektrik cihazlarının çalışmasını sağlar, örneğin sanayi tesisleri, endüstriyel makinalar veya elektrikli araçlar gibi.

3 faz sistemi, üç adet faz arasında akım akışını sağlar. Bu üç faz, L1, L2 ve L3 olarak adlandırılır. Bu üç faz arasındaki gerilim farkı nedeniyle, üç faz sistemi ile çalışan cihazlar daha yüksek güçleri elde edebilir.

1. L1 (Active phase) : Bu faz, cihazların güç almaları için kullanılan fazdır. Bu fazda, gerilim aralığı 220-230V arasındadır.
2. L2 (Active phase) : Bu faz, L1 fazı ile aynı şekilde cihazların güç almaları için kullanılır. Bu fazda gerilim aralığı 220-230V arasındadır.
3. L3 (Active phase) : Bu faz, L1 ve L2 fazları ile aynı şekilde cihazların güç almaları için kullanılır. Bu fazda gerilim aralığı 220-230V arasındadır.
4. N (Neutral phase) : Bu faz, toprak noktasına bağlıdır ve cihazların güç alması için kullanılmaz. Bu fazda gerilim aralığı 0V arasındadır.
5. PE (Protective Earth) : Bu faz, topraklamak için kullanılır. Bu fazda gerilim aralığı 0V arasındadır. Bu faz, cihazların güvenliği için kullanılır, özellikle de cihaz arızası durumunda gerilim aşırı yüklemesi veya yangın tehlikesi gibi durumlar için.

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.

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

1. Yukardaki resme tekrar bakıp beyaz, turuncu ve yeşil ile gösterilen parçalardan (satatora 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 ektra 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 en uygulanabilir sistem haline geliyor.^[2]