Circuito trifase | Sistema stella e triangolo
Esistono due tipi di sistema disponibili in circuito elettrico, monofase e sistema trifase. Nel circuito monofase, ci sarà solo una fase, cioè la corrente fluirà attraverso un solo cavo e ci sarà un percorso di ritorno chiamato linea neutra per completare il circuito. Quindi, nel circuito monofase, si può trasportare la quantità minima di potenza. In questo caso, la stazione di generazione e la stazione di carico saranno anche monofase. Si tratta di un sistema vecchio utilizzato fin dai tempi passati.
Nel 1882, è stata fatta una nuova invenzione sul sistema polifase, che permette l'uso di più fasi per la generazione, la trasmissione e il sistema di carico. Il circuito trifase è il sistema polifase in cui tre fasi vengono inviate insieme dal generatore al carico.
Ogni fase ha una differenza di fase di 120o, cioè 120o angolo elettrico. Quindi, dei 360o totali, le tre fasi sono divise equamente in 120o ciascuna. La potenza nel sistema trifase è continua poiché tutte e tre le fasi partecipano alla generazione della potenza totale. Le onde sinusoidali per il sistema trifase sono mostrate di seguito-
Le tre fasi possono essere utilizzate come singole fasi. Quindi, se il carico è monofase, allora una fase può essere presa dal circuito trifase e la neutrale può essere utilizzata come terra per completare il circuito.
Perché il sistema trifase è preferito rispetto a quello monofase?
Ci sono varie ragioni per questa domanda, poiché ci sono numerosi vantaggi rispetto al circuito monofase. Il sistema trifase può essere utilizzato come tre linee monofase, quindi può agire come tre sistemi monofase. La generazione trifase e quella monofase sono le stesse nel generatore, tranne per l'organizzazione delle spire nel generatore per ottenere una differenza di fase di 120o. Il conduttore necessario nel circuito trifase è il 75% di quello necessario nel circuito monofase. Inoltre, la potenza istantanea nel sistema monofase scende a zero, come possiamo vedere dalla curva sinusoidale, ma nel sistema trifase la potenza netta da tutte le fasi fornisce una potenza continua al carico.
Fino ad ora, possiamo dire che ci sono tre sorgenti di tensione collegate insieme per formare un circuito trifase e in realtà sono all'interno del generatore. Il generatore ha tre sorgenti di tensione che agiscono insieme con una differenza di fase di 120o. Se possiamo disporre tre circuiti monofase con una differenza di fase di 120o, allora diventerà un circuito trifase. Quindi, una differenza di fase di 120o è essenziale, altrimenti il circuito non funzionerà, il carico trifase non sarà in grado di ricevere energia attiva e ciò potrebbe anche causare danni al sistema.
La dimensione o la quantità di metallo dei dispositivi trifase non ha molte differenze. Ora, se consideriamo il trasformatore, avrà quasi le stesse dimensioni sia per il sistema monofase che per quello trifase, poiché il trasformatore farà solo il collegamento del flusso. Quindi, il sistema trifase avrà un'efficienza superiore rispetto a quello monofase, perché per la stessa o poco differenza nella massa del trasformatore, uscirà una linea trifase, mentre nel monofase sarà solo una. E le perdite saranno minime nel circuito trifase. Quindi, in conclusione, il sistema trifase avrà un'efficienza migliore e superiore rispetto al sistema monofase.
Nel circuito trifase, le connessioni possono essere date in due tipi:
Connessione a stella
Connessione a triangolo
Meno comunemente, esiste anche una connessione a delta aperto in cui vengono utilizzati due trasformatori monofase per fornire un alimentazione trifase. Questi sono generalmente utilizzati solo in condizioni di emergenza, poiché la loro efficienza è bassa rispetto ai sistemi delta-chiuso (utilizzati durante le operazioni standard).
Connessione a stella
Nella connessione a stella, ci sono quattro fili, tre fili sono i fili di fase e il quarto è il neutro che viene preso dal punto stella. La connessione a stella è preferita per la trasmissione di energia a lunga distanza perché ha il punto neutro. In questo caso, dobbiamo arrivare al concetto di corrente bilanciata e non bilanciata nel sistema di potenza.
Quando la corrente uguale scorre in tutte e tre le fasi, viene definita corrente bilanciata. E quando la corrente non è uguale in alcuna delle fasi, viene definita corrente non bilanciata. In questo caso, durante la condizione bilanciata, non vi sarà corrente che scorre attraverso la linea neutra e quindi non c'è bisogno del terminale neutro. Ma quando ci sarà una corrente non bilanciata che scorre nel circuito trifase, il neutro ha un ruolo vitale. Prenderà la corrente non bilanciata verso il terreno e proteggerà il trasformatore. La corrente non bilanciata influenza il trasformatore e può anche causarne il danno, e per questo motivo la connessione a stella è preferita per la trasmissione a lunga distanza.
La connessione a stella è mostrata di seguito-
Nella connessione a stella, la tensione di linea è √3 volte la tensione di fase. La tensione di linea è la tensione tra due fasi nel circuito trifase e la tensione di fase è la tensione tra una fase e la linea neutra. E la corrente è la stessa sia per la linea che per la fase. È mostrato come espressione di seguito
Connessione a triangolo
Nella connessione a triangolo, ci sono solo tre fili e non viene preso alcun terminale neutro. Normalmente, la connessione a triangolo è preferita per le distanze brevi a causa del problema di corrente non bilanciata nel circuito. La figura è mostrata di seguito per la connessione a triangolo. Nella stazione di carico, il terreno può essere utilizzato come percorso neutro se necessario.
Nella connessione a triangolo, la tensione di linea è la stessa della tensione di fase. E la corrente di linea è √3 volte la corrente di fase. È mostrato come espressione di seguito,
In un circuito trifase, le connessioni a stella e a triangolo possono essere disposte in quattro modi diversi:
Connessione a stella-stella
Connessione a stella-triangolo
Connessione a triangolo-stella
Connessione a triangolo-triangolo
Ma la potenza è indipendente dall'arrangiamento del circuito del sistema trifase. La potenza netta nel circuito sarà la stessa sia nella connessione a stella che in quella a triangolo. La potenza nel circuito trifase può essere calcolata dall'equazione di seguito,
Poiché ci sono tre fasi, viene fatto il multiplo di 3 nell'equazione normale di potenza e il PF è
