Suministro de CA trifásico: conexión estrella y triángulo

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La forma más económica de producir corriente alterna en masa es utilizar turbinas de vapor que accionan grandes generadores de corriente alterna trifásicos (alterna – Figura 1).

Figura 1. Las turbinas de vapor impulsan grandes generadores de corriente alterna trifásicos

Esta es la razón por la que la mayoría de las plantas de energía eléctrica están ubicadas en un río que ha sido represado para formar un lago. Antes de que grandes turbinas de vapor produjeran electricidad en masa, el agua que caía de la represa se usaba para hacer girar las turbinas y generar energía hidroeléctrica, como se muestra en la figura. Figura 2.

Proyecto Hidroeléctrico Piamonte, Río Saluda

Figura 2. Proyecto Hidroeléctrico Piamonte, Río Saluda

Como se muestra en el imagen 3Se pueden producir tres fuentes alternas monofásicas en el mismo alternador a partir de un campo electromagnético giratorio común.

El desplazamiento mecánico de 120 grados dentro del alternador genera un desplazamiento eléctrico de 120 grados entre dos fuentes de CA monofásicas adyacentes: la fuente de CA monofásica en la parte superior del dibujo impulsa la fuente de CA monofásica en el medio del dibujo a 120 grados eléctricos.

La fuente de CA monofásica en el medio del dibujo está impulsando la fuente monofásica QUE fuente en la parte inferior del dibujo de 120 grados eléctricos.

Si las ondas sinusoidales de cada fuente de CA monofásica se extendieran a lo ancho de la página, parecería que la fuente de CA monofásica en la parte inferior del dibujo también domina a la fuente de CA monofásica en la parte superior del dibujo. . a 120 grados eléctricos.

Cuando se toman seis conductores, dos para cada fuente de CA monofásica, del alternador y se extienden a tres cargas de CA monofásicas conectadas individualmente, no hay interacción entre las fuentes de CA monofásicas, solo desplazamiento de fase.

Al generar CA monofásica

Imagen 3. Al generar una fuente de CA monofásica de 2 hilos a partir de un circuito de rotor magnético común

Como se muestra en el Figura 4, los cables de bobinado de las tres fuentes de CA monofásicas de 2 cables se pueden interconectar en el alternador para transmitir energía de CA trifásica utilizando solo tres conductores de circuito (o líneas de transmisión) en lugar de los seis cables que se muestran en la figura. imagen 3.

El alternador trifásico (o motor o transformador) está conectado en un Configuración delta trifásica cuando los extremos respectivos de los devanados monofásicos individuales están conectados en una configuración en serie de bucle cerrado y la conexión final de cualquiera de las dos terminaciones adyacentes se resalta como uno de los tres conductores de línea de CA trifásicos.

El alternador trifásico (o motor o transformador) está conectado en un Configuración en estrella trifásica cuando los extremos de referencia única (conductor) de cada devanado monofásico están conectados para formar un punto común, y los otros extremos del devanado (que se muestran como los tres conductores de línea de CA trifásicos) parecen estar en paralelo. Las tres etapas QUE Los conductores de línea generalmente se identifican como Línea 1 (L1) o fase A, Línea 2 (L2) o fase B y Línea 3 (L3) o fase C.

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Generación de energía trifásica de CA de 3 hilos

Figura 4. Generación de energía trifásica de CA de 3 hilos

La corriente alterna trifásica es la forma más común de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica, simplemente porque la envolvente de potencia es trifásica. (de nuevo, Figura 4) no pasa por transferencia de energía cero como lo hacen las tres fuentes de CA monofásicas incluidas.

La dirección del flujo de corriente en un circuito eléctrico es siempre de un potencial de voltaje negativo a un potencial de voltaje positivo.

En una configuración de cableado trifásico en estrella o delta, cuando una fuente de CA monofásica pasa a través de su transición de cero voltios, la corriente fluye entre las otras dos fuentes de CA monofásicas. Cuando las tres fuentes de CA monofásicas se alternan (producen voltaje positivo o negativo), el flujo de corriente siempre se encuentra entre un potencial de voltaje negativo y un potencial de voltaje positivo:

Dependiendo del retardo, la corriente de línea de CA trifásica puede fluir desde la primera fuente de CA monofásica (L1) a las otras dos fuentes de CA monofásicas (L2 y L3), y un volumen posterior en la fuente de CA trifásica. línea la corriente puede fluir desde la segunda fuente de CA monofásica a las otras dos, y así sucesivamente.

La conexión de los tres devanados monofásicos en un alternador trifásico (o motor o transformador) en una configuración de cableado en estrella o triángulo depende de la cantidad de voltaje de línea requerida en comparación con la cantidad de corriente de línea requerida.

A la salida del alternador o transformador, una configuración de cableado trifásico en estrella se denomina multiplicador de voltaje. Al ingresar a un motor o transformador trifásico, una configuración de cableado en estrella trifásica se denomina divisor de voltaje.

En comparación, que sale del alternador o transformador, la configuración de cableado delta trifásico se denomina multiplicador de corriente. Al ingresar a un motor o transformador trifásico, una configuración de cableado delta trifásico se denomina divisor de corriente.

Conexión estrella trifásica (estrella)

Como se muestra en el Figura 5, en la conexión estrella trifásica (estrella), los tres devanados monofásicos del alternador (o devanado del motor o transformador) se cablean en paralelo con el mismo hilo de referencia de cada devanado conectado (uno a la vez) a los conductores de alimentación L1 (línea 1), L2 (línea 2) y L3 (línea 3). Los extremos u otros conductores de los tres devanados monofásicos se conectan comúnmente entre sí.

Relaciones voltaje-corriente en una configuración de cableado trifásico en estrella

Figura 5. Relaciones voltaje-corriente en una configuración de cableado trifásico en estrella

Una configuración de cableado trifásico se llama multiplicador/divisor de voltaje. Esta referencia proviene de la tensión de línea de CA trifásica [normally referred to as either the “line-to-line voltage” or just “line voltage” (V line)]. Se mide entre dos de las tres líneas de suministro en la configuración de cableado en estrella del alternador trifásico (o motor o transformador).

Luego se aplica como la suma de las dos caídas de voltaje de CA monofásicas (fase V) a través de dos de los tres devanados monofásicos.

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Aunque, como se muestra Figura 5, estos dos devanados están efectivamente cableados en serie (en referencia a los puntos de medición de voltaje), los dos voltajes de los devanados de CA no suman ninguna fase algebraicamente (suma directa, que sería el doble del voltaje en cualquiera de los otros devanados). Los respectivos voltajes sinusoidales nominales de los dos devanados monofásicos están desfasados ​​120 grados eléctricos entre sí. por eso 120 «cambio de fase», los dos voltajes de bobinado de CA monofásicos se suman vectorialmente (como cantidades fasoriales).

yo Figura 5muestra el voltaje de la línea de CA trifásica medido desde la Línea 1 a la Línea 3. Si los voltajes de los devanados monofásicos de los tres devanados fuente de CA monofásicos de este alternador trifásico son iguales a 277 voltios: La suma vectorial de los dos Los voltajes de CA del devanado pasan igual a:

Línea 1: ESO ES 120 × 277 voltios = 0,866 × 277 voltios = 240 voltios

Línea 3: ESO ES 120 × 277 voltios = 0. 866 × 277 voltios = 240 voltios

1,732 × 277 voltios = 480 voltios

Cuando se suman las dos mediciones de 240 voltios, el voltaje de línea del alternador trifásico conectado en una configuración de cableado en estrella es de 480 voltios. Función de extensión 120 igual a 0.866.

Dado que el voltaje de línea debe medirse como el voltaje de línea a línea entre dos de los tres circuitos monofásicos QUE fuentes en el alternador (o motor o transformador), la suma de 0,866 más 0,866, que es igual a 1,732, se puede multiplicar por la clasificación de 277 voltios de cualquiera de los devanados para obtener el voltaje de línea obtener el mismo nominal de 480 voltios.

Por coincidencia o suerte, la raíz cuadrada de 3 (√3) también es igual a 1,732, por lo que no es necesario dominar las habilidades matemáticas de la trigonometría. Recuerde al determinar el voltaje de línea de CA de un alternador trifásico conectado en estrella (motor o transformador) que el voltaje de línea es 1,732 veces el voltaje de fase, o:

El voltaje de la línea de CA trifásica en una configuración de cableado en estrella es 173 % (√3) más alto que el voltaje del devanado de CA monofásico.

En fórmula:

VLÍNEA = √3 × VPASO (CAPTURA)

O VPASO = VLÍNEA ÷ √3

En comparación, las magnitudes de la corriente de línea de CA trifásica y la corriente del devanado de CA monofásica son iguales en una configuración de cableado en estrella. El comienzo de cada bobinado monofásico respectivamente Figura 5 conectado directamente a uno de los conductores de línea (conductor L1, L2 o L3), de modo que toda la corriente de línea de CA pase a través de una fase (línea A) de esa fase a través de la bobina de ese devanado monofásico;

ALÍNEA = SOLOPASO (ATRAPAR)

De la conexión común entre los otros extremos o conductores de los tres devanados monofásicos, se reparte la corriente alterna monofásica de una fase o devanado dado entre las otras dos fases o devanados.

Conexión delta trifásica

Como se muestra en el figura 6, la conexión delta trifásica es simplemente un circuito de bucle cerrado en el que los tres devanados monofásicos del alternador están conectados en serie entre sí.

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El cable de salida (o extremo) del devanado monofásico está conectado al cable de entrada del segundo devanado monofásico. El conductor de salida del segundo devanado monofásico está conectado al conductor de entrada del tercer devanado monofásico. El hilo de salida del tercer devanado monofásico se conecta al hilo de entrada del primer devanado monofásico: las líneas de alimentación L1, L2 y L3 se conectan, una a una, a los tres nodos de conexión del devanado de entrada y de salida.

Relaciones voltaje-corriente en una configuración de cableado delta trifásico

Imagen 6. Relaciones voltaje-corriente en una configuración de cableado delta trifásico

Cuando el devanado envía una sola fase [beginning (in) and ending (out) leads or terminals of each respective single-phase winding] de un alternador de CA trifásico (motor o transformador) conectado en configuración delta, cada devanado monofásico está conectado directamente a dos de las tres líneas de suministro. Cuando esto sucede, el voltaje de la línea de CA trifásica medido entre dos líneas eléctricas cualquiera será igual al voltaje de CA monofásico medido en los mismos nodos (conexiones) de terminación de entrada y salida.

yo Figura 6la tensión de línea alterna trifásica medida entre las líneas de alimentación L1 y L2 es igual a la tensión alterna de devanado monofásico medida en los terminales de los nodos de entrada y salida conectados a L1 y L2:

Las magnitudes de la tensión de línea de CA trifásica y la tensión de devanado de CA monofásica son iguales en una configuración delta.

En fórmula:

VLÍNEA = VPASO (ATRAPAR)

En comparación, la corriente de línea de CA trifásica suministrada a uno de los tres conductores de suministro en la configuración del alternador delta es una combinación de las corrientes de CA de los dos devanados monofásicos conectados a esa línea a través de sus respectivos nodos de entrada y salida. .

dijo de otra manera, las dos corrientes de línea de CA monofásicas que fluyen desde los otros dos conductores de línea trifásicos en un nodo de entrada-salida dado, tienen una ruta de conductor de línea común fuera del nodo. Aunque estos dos devanados están efectivamente cableados en paralelo con el conductor de una sola línea, las tres corrientes de los devanados de CA monofásicos están desfasadas 120 grados eléctricos entre sí, de modo que

ALÍNEA= √3× APASO (ATRAPAR)

O APASO = ALÍNEA ÷ √3

por 120 diferencia de fase entre dos corrientes de devanados adyacentes, las corrientes alternas monofásicas se suman vectorialmente (cantidades de paso – de la misma manera que se discutió para los voltajes en una configuración de estrella), no algebraicamente (el √ 3 utilizado en estos cálculos es igual a 1.732).

Si las dos corrientes de devanado de CA monofásica se sumaran algebraicamente, la corriente de línea de CA trifásica compuesta sería igual al doble del valor de la corriente de CA monofásica (devanado).

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