Circuit de tres fases | Sistema Estel i Triangle
Hi ha dos tipus de sistemes disponibles en circuit elèctric, monofàsic i trifàsic. En el circuit monofàsic, hi haurà només una fase, és a dir, la corrent circularà a través d'un sol fil i hi haurà un camí de retorn anomenat línia neutra per completar el circuit. Així, en el circuit monofàsic es pot transportar la quantitat mínima d'energia. Aquí, la central generadora i la central de càrrega també seran monofàsiques. Aquest és un sistema antic que s'utilitza des de fa temps.
El 1882, es va fer una nova invenció en el sistema polifàsic, on més d'una fase podia utilitzar-se per a la generació, transmissió i per al sistema de càrrega. El circuit trifàsic és el sistema polifàsic on tres fases es llancen juntes des del generador a la càrrega.
Cada fase té una diferència de fase de 120o, és a dir, 120o angle elèctricament. Així, de l'angle total de 360o, les tres fases estan dividides equitativament en 120o cada una. La potència en el sistema trifàsic és contínua ja que totes les tres fases estan implicades en la generació de la potència total. Les ones sinusoidals per al sistema trifàsic es mostren a continuació-
Les tres fases es poden utilitzar com a fases monofàsiques individuals. Així, si la càrrega és monofàsica, llavors es pot prendre una fase del circuit trifàsic i es pot utilitzar la neutra com a terra per completar el circuit.
Per què es prefereix el sistema trifàsic sobre el monofàsic?
Hi ha diverses raons per a aquesta pregunta, ja que hi ha molts avantatges sobre el circuit monofàsic. El sistema trifàsic es pot utilitzar com a tres línies monofàsiques, així que pot actuar com a tres sistemes monofàsics. La generació trifàsica i la generació monofàsica són les mateixes al generador, excepte l'arranjament de les bobines al generador per obtenir una diferència de fase de 120o. El conductor necessari en el circuit trifàsic és el 75% del conductor necessari en el circuit monofàsic. També, la potència instantània en el sistema monofàsic cau a zero, com podem veure en la corba sinusoidal, però en el sistema trifàsic, la potència neta de totes les fases proporciona una potència contínua a la càrrega.
Fins ara, podem dir que hi ha tres fonts de tensió connectades juntes per formar un circuit trifàsic i, de fet, això està dins del generador. El generador té tres fonts de tensió que funcionen juntes amb una diferència de fase de 120o. Si podem arreglar tres circuits monofàsics amb una diferència de fase de 120o, llavors es convertirà en un circuit trifàsic. Així, la diferència de fase de 120o és necessària, en cas contrari, el circuit no funcionarà, la càrrega trifàsica no podrà obtenir activa i també pot causar danys al sistema.
La mida o quantitat de metall dels dispositius trifàsics no té gaire diferència. Ara, si considerem el transformador, tindrà pràcticament la mateixa mida tant per a monofàsic com per a trifàsic, ja que el transformador només farà l'enllaç de flux. Així, el sistema trifàsic tindrà una major eficiència en comparació amb el monofàsic, ja que per la mateixa o poca diferència en la massa del transformador, se'n sortiran tres línies trifàsiques, mentre que en el monofàsic només n'hi haurà una. I les pèrdues seran mínimes en el circuit trifàsic. Així, en conclusió, el sistema trifàsic tindrà millor i major eficiència en comparació amb el sistema monofàsic.
En el circuit trifàsic, les connexions es poden donar en dos tipus:
Connexió en estrella
Connexió en delta
Menys comú, també hi ha una connexió en delta oberta on s'utilitzen dos transformadors monofàsics per proporcionar un subministrament trifàsic. Generalment, només s'utilitzen en condicions d'emergència, ja que la seva eficiència és baixa en comparació amb els sistemes delta-tancats (que s'utilitzen durant les operacions normals).
Connexió en estrella
En la connexió en estrella, hi ha quatre fils, tres fils són fases i el quart és la neutra que es pren del punt d'estrella. La connexió en estrella es prefereix per a la transmissió de potència a llarga distància perquè té el punt neutre. En això, hem d'arribar al concepte de corrent equilibrada i desequilibrada en el sistema elèctric.
Quan la corrent igual fluï a través de les tres fases, es diu corrent equilibrada. I quan la corrent no sigui igual en cap de les fases, es diu corrent desequilibrada. En aquest cas, durant la condició equilibrada, no hi haurà corrent circulant a través de la línia neutra i, per tant, no s'utilitza el terminal neutre. Però quan hi hagi corrent desequilibrada circulant en el circuit trifàsic, la neutra té un paper vital. Prendrà la corrent desequilibrada a terra i protegirà el transformador. La corrent desequilibrada afecta el transformador i també pot causar danys al transformador, i per això es prefereix la connexió en estrella per a la transmissió a llarga distància.
La connexió en estrella es mostra a continuació-
En la connexió en estrella, la tensió de línia és √3 vegades la tensió de fase. La tensió de línia és la tensió entre dues fases en el circuit trifàsic i la tensió de fase és la tensió entre una fase i la línia neutra. I la corrent és la mateixa per a línia i fase. Es mostra com expressió a continuació
Connexió en delta
En la connexió en delta, hi ha només tres fils i no es pren cap terminal neutre. Normalment, la connexió en delta es prefereix per a curtes distàncies degut al problema de corrent desequilibrada en el circuit. La figura es mostra a continuació per a la connexió en delta. A la central de càrrega, es pot utilitzar la terra com a camí neutre si es necessita.
En la connexió en delta, la tensió de línia és la mateixa que la tensió de fase. I la corrent de línia és √3 vegades la corrent de fase. Es mostra com expressió a continuació,
En un circuit trifàsic, la connexió en estrella i en delta es poden arreglar de quatre maneres diferents:
Connexió en estrella-estrella
Connexió en estrella-delta
Connexió en delta-estrella
Connexió en delta-delta
Però la potència és independent de l'arranjament del circuit del sistema trifàsic. La potència neta en el circuit serà la mateixa tant en la connexió en estrella com en la connexió en delta. La potència en el circuit trifàsic es pot calcular amb l'equació següent,
Com hi ha tres fases, es multiplica per 3 en l'equació normal de potència i el FP és
