Sistema d’alimentació trifàsica

Una de les opcions per a un sistema d’alimentació multifàsica és un sistema de CA trifàsic. Té tres EMF harmònics de la mateixa freqüència, creats per una font de tensió comuna. Les dades d'EMF es desplacen les unes amb les altres en temps (en fase) pel mateix angle de fase igual a 120 graus o 2 * pi / 3 radians.

El primer inventor d’un sistema trifàsic de sis fils va ser Nikola TeslaTanmateix, el físic i inventor rus Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky va aportar una contribució important al seu desenvolupament, que va proposar utilitzar només tres o quatre cables, cosa que va donar avantatges importants, i es va demostrar clarament en experiments amb motors d’inducció.

En un sistema de CA trifàsic, cada EMF sinusoïdal es troba en la seva pròpia fase, participant en un procés periòdic continu d’electrificació de la xarxa, per tant les dades de EMF a vegades es coneixen simplement com a “fases”, com també són els conductors que transmeten dades de l’EMF: primera fase, segona fase, tercera fase. Les fases es desplacen les unes a les altres de 120 graus, i els corresponents conductors se solen anotar amb les lletres llatines L1, L2, L3 o A, B, C.

Aquest sistema és molt econòmic quan es tracta de la transmissió d’energia elèctrica per cable a llargues distàncies. Els transformadors trifàsics són menys intensius en materials.

Els cables d’alimentació requereixen metalls menys conductors (normalment s’utilitza coure), ja que els corrents en conductors de fase, en comparació amb conductors monofàsics, tenen valors efectius més baixos en comparació amb circuits monofàsics de potència transmesa similar.

El sistema trifàsic és molt equilibrat i exerceix una càrrega mecànica uniforme sobre la instal·lació que genera energia (generador de la central elèctrica), perllongant la seva vida útil.

Amb l'ajut de corrents trifàsics passats pels bobinatges dels consumidors elèctrics - instal·lacions i motors diversos, és fàcil obtenir un camp magnètic de gir necessari per al funcionament de motors i altres aparells elèctrics.

Els motors CA trifàsics sincrònics i asíncrons tenen un dispositiu senzill i són molt més econòmics que els motors monofàsics i monofàsics, i més encara, els motors de corrent continu.

Amb una xarxa trifàsica en una sola instal·lació, podeu obtenir dues tensions de funcionament alhora - lineals i de fase, que permeten tenir dos nivells de potència en funció de l’esquema de connexió de bobinatge - un "triangle" (la versió anglesa és "delta") o "estrella".

Pel que fa a l’alimentació elèctrica dels sistemes d’il·luminació, connectant tres grups de làmpades –cadascú a diferents fases de la xarxa–, podeu reduir significativament el parpelleig i desfer-se de l’efecte estroboscòpic perjudicial.

Aquests avantatges només determinen l’ús generalitzat d’un sistema d’alimentació trifàsic en la gran indústria d’energia elèctrica mundial actual.

Estelada

La connexió segons l'esquema "estrella" implica la connexió dels extrems de les bobines de fase del generador a un punt "neutre" comú (neutre - N), així com els extrems de les sortides de fase del consumidor.

Els cables que connecten les fases del consumidor amb les fases corresponents del generador s’anomenen cables lineals en una xarxa trifàsica. I el fil que connecta els neutres del generador i el consumidor entre ells és un fil neutre (marcat “N”).

En presència de neutres, una xarxa trifàsica resulta ser de quatre fils i, si no hi ha cap neutre, de tres fils. En condicions en què les resistències en les tres fases del consumidor són iguals entre si, és a dir, sempre que Za = Zb = Zc, la càrrega serà simètrica. Es tracta d’un mode de funcionament ideal per a una xarxa trifàsica.

Si hi ha un neutre, s’anomena tensió de fase entre qualsevol fil de fase i un fil neutre. I les tensions entre cables de dues fases s’anomenen tensions lineals.

Si la xarxa té una connexió estrella, a sota càrrega simètrica la relació entre corrents de fase i lineals i tensions es pot descriure mitjançant les següents relacions:

Es pot veure que els voltatges lineals es desplacen en relació amb les tensions de fase corresponents per un angle de 30 graus (pi / 6 radian):

La potència de la connexió de la "estrella" en una càrrega simètrica, tenint en compte la tensió de fase coneguda es pot determinar mitjançant la fórmula:

Sobre la importància del desequilibri neutre i de fase

Tot i que amb una càrrega absolutament simètrica, l’alimentació als consumidors és possible a través de tres cables amb tensions lineals fins i tot en absència de neutre, no obstant això, si les càrregues de les fases no són estrictament simètriques, sempre es necessita un neutre.

Si, amb una càrrega asimètrica, el fil neutre es trenca o si la seva resistència augmenta per algun motiu, es produeix un "desequilibri de fase", i les càrregues de les tres fases poden estar sota tensions diferents - de zero a lineals - depenent de la distribució de les resistències de càrrega. fases en el moment de la pausa neutra.

Però les càrregues estan dissenyades nominalment per a tensions de fase, cosa que significa que alguna cosa pot fallar. El desequilibri de fase és especialment perillós per als electrodomèstics i l'electrònica, perquè a causa d'això no només es pot cremar algun dispositiu, sinó que també es pot produir un foc.

Problema d’harmònics múltiples del tercer

Sovint, els electrodomèstics i altres electrodomèstics estan equipats avui dia amb fonts d’alimentació de commutació i sense un circuit integrat de correcció del factor de potència. Això significa que els moments de consum estan limitats per pics de corrent pols prims a prop de la part superior del sinusoïde principal, quan el condensador del filtre de sortida instal·lat després del rectificador es torna a carregar ràpidament.

Quan hi ha molts consumidors connectats a la xarxa, es produeix un corrent elevat del tercer armònic de la freqüència principal de la tensió d'alimentació. Aquests corrents harmònics (múltiples del tercer) es sumen al conductor neutre i són capaços de sobrecarregar-lo, malgrat que el consum d'energia en cada fase no superi el permès.

El problema és especialment rellevant en edificis d’oficines, on hi ha molts equipaments d’oficines diferents en un espai reduït. Si tots els subministradors de commutació integrats tinguessin circuits de correcció de factors de potència, això solucionaria el problema.

Triangle

La connexió segons l'esquema "triangle" assumeix des del costat del generador la connexió del final del conductor de la primera fase amb l'inici del conductor de la segona fase, el final del conductor de la segona fase amb l'inici del conductor de la tercera fase, el final del conductor de la tercera fase amb el començament del conductor de la primera fase - resulta una figura tancada - un triangle.

Tensions i corrents lineals i de fase amb càrrega simètrica, respecte al "triangle" de connexió, es correlacionen de la manera següent:

La potència en un circuit trifàsic connectat per un triangle, en condicions de càrrega simètrica, es determina de la manera següent:

La taula següent mostra els estàndards de tensió de fase i línia per a diferents països:

Els conductors de diferents fases d'una xarxa trifàsica, així com els conductors neutres i de protecció, estan tradicionalment marcats amb els seus propis colors.

Això es fa per prevenir descàrregues elèctriques i garantir la comoditat del manteniment de la xarxa, per facilitar la seva instal·lació i reparació, així com per estandarditzar la fase de l’equip: de vegades la seqüència de fase és molt important, per exemple, per especificar el sentit de gir d’un motor d’inducció, el mode de funcionament d’un rectificador trifàsic controlat. etc. A diferents països, el marcatge del color és diferent, en alguns és el mateix.

Veure: Codificació del color del fil