Tensión de fase y de línea en circuitos trifásicos

La electricidad se suministra a ciudades, comercios y viviendas mediante una red trifásica. Históricamente sucedió que las máquinas de CA trifásicas se utilizan para generar electricidad y consumirla (en instalaciones eléctricas). Esta cantidad se eligió para minimizar el costo de crear un campo magnético giratorio o usar esta energía para generar electricidad. También hay generadores específicos de 6 fases, en automóviles por ejemplo, pero allí se necesitan para otros fines. En este artículo, hablaremos sobre cuál es la tensión de fase y de línea en los circuitos trifásicos, cómo están conectados y cuál es la diferencia.

Voltaje alterno y su magnitud.

El voltaje se distingue por la naturaleza de la corriente: alterna y directa. Una variable puede tener diferentes formas, el punto principal es que su signo y magnitud cambian con el tiempo. El signo constante es siempre de la misma polaridad y el valor puede estabilizarse o desestabilizarse.

En nuestros enchufes, la tensión es sinusoidal alterna. Se distinguen sus diferentes significados, la mayoría de las veces se utilizan los conceptos de instantáneo, amplitud y actuación. Como sugiere su nombre, el voltaje instantáneo es el número de voltios en un momento dado en el tiempo. La amplitud es la oscilación de la sinusoide con respecto a cero en voltios, el efectivo es la integral de la función voltaje a lo largo del tiempo, la relación entre ellos es la siguiente: actuando √2 o 1,41 veces menos amplitud. Así es como se ve en el gráfico:

Voltaje en circuitos trifásicos

En los circuitos trifásicos, se distinguen dos tipos de voltaje: lineal y de fase. Para distinguir sus diferencias, debe echar un vistazo al diagrama vectorial y al gráfico. A continuación, verá tres vectores Ua, Ub, Uc: estos son vectores de voltaje o fase. El ángulo entre ellos es de 120 °, a veces dicen 120 grados eléctricos. Este ángulo corresponde al de las máquinas eléctricas más simples entre los devanados (polos).

Si refleja el vector Ub de modo que se conserve su ángulo de inclinación, pero el principio y el final se invierten, su signo cambiará al contrario. Luego estableceremos el comienzo del vector –Ub al final del vector Ua, la distancia entre el comienzo de Ua y el final de –Ub corresponderá al vector de la tensión de línea Ul.

En palabras simples, vemos que el valor del voltaje de línea es mayor que el voltaje de fase. Echemos un vistazo al gráfico de voltaje en una red trifásica.

La línea vertical roja marca el voltaje de línea entre la fase 1 y la fase 2, y la línea amarilla marca la amplitud de fase de la fase 2.

BREVEMENTE:El voltaje de línea se mide entre fase y fase, y el voltaje de fase se mide entre fase y cero.

Desde el punto de vista de los cálculos, la diferencia entre las tensiones está determinada por la solución de esta fórmula:

El voltaje de línea es √3 o 1,73 veces mayor que el voltaje de fase.

La carga a una red trifásica se puede conectar mediante tres o cuatro cables. El cuarto conductor es cero (neutro). Dependiendo del tipo, la red puede ser con un neutro aislado y uno sólidamente conectado a tierra. En general, con una carga uniforme, se pueden suministrar tres fases sin cable neutro. Es necesario para que los voltajes y las corrientes se distribuyan uniformemente y no haya desequilibrio de fasey también como protector. En redes con puesta a tierra sólida, en caso de avería en la caja, el disyuntor se estropeará o el fusible del cuadro de distribución se fundirá, por lo que evitará el peligro de descarga eléctrica.

Lo bueno es que en una red de este tipo tenemos simultáneamente dos voltajes que se pueden usar en función de los requisitos de carga.

Por ejemplo: preste atención al cuadro eléctrico en la entrada de su casa. Te llegan tres fases, y una de ellas y cero se introducen en el apartamento. Por lo tanto, obtienes 220V (fase) en las tomas y 380V (lineal) entre las fases en la entrada.

Diagramas para conectar consumidores a tres fases.

Todos los motores, calentadores de alta potencia y otras cargas trifásicas pueden conectarse en estrella o triángulo. Además, la mayoría de los motores eléctricos en borno tienen un conjunto de puentes que, según su posición, forman una estrella o un triángulo a partir de los devanados, pero más sobre eso más adelante. ¿Qué es la conexión en estrella?

La conexión en estrella implica conectar los devanados del generador de tal manera que los extremos de los devanados están conectados a un punto y la carga está conectada al comienzo de los devanados. Los devanados del motor y los potentes calentadores también están conectados por una estrella, solo que en lugar de los devanados, los elementos calefactores actúan en ellos.

Pensemos en el ejemplo de un motor eléctrico. Al conectar sus devanados con una estrella, se aplica un voltaje de línea de 380 V a dos devanados, y así sucesivamente con cada par de fases.

En la figura, A, B, C son el comienzo de los devanados y X, Y, Z son los extremos conectados en un punto y este punto está conectado a tierra. Aquí puede ver una red con un neutro sólidamente conectado a tierra (cable N). En la práctica, se parece a la foto del motor eléctrico boro:

Los extremos de los devanados están resaltados en un cuadrado rojo, están interconectados por puentes, tal disposición de los puentes (en una línea) indica que están conectados por una estrella. En azul: suministro de tres fases.

En esta foto, los comienzos (W1, V1, U1) y los finales (W2, V2, U2) están marcados, tenga en cuenta que están desplazados en relación con los orígenes, esto es necesario para una conexión conveniente en un triángulo:

Cuando se conecta en un delta, se aplica voltaje de línea a cada devanado, esto conduce al hecho de que fluyen grandes corrientes. El devanado debe estar dimensionado para esta conexión.

Cada uno de los métodos de encendido tiene sus propias ventajas y desventajas, algunos motores generalmente cambian de estrella a delta durante el proceso de arranque.

Matices

Continuando con la conversación sobre motores, no se puede ignorar la cuestión de elegir un circuito de conmutación. El hecho es que generalmente el motor en su placa de identificación contiene la marca:

En la primera línea, ve la leyenda del triángulo y la estrella, observe que el triángulo es lo primero. Además, 220 / 380V es el voltaje a través del triángulo y la estrella, lo que significa que cuando se conecta con un triángulo, es necesario que el voltaje de línea sea igual a 220V. Si el voltaje de su red es 380, entonces necesita conectar el motor a una estrella. Mientras que la fase es siempre 1,73 menos, independientemente del valor del lineal.

El siguiente motor es un gran ejemplo:

Aquí, los voltajes nominales ya son 380/660, lo que significa que para el 380 lineal debe estar conectado con un triángulo, y la estrella está diseñada para alimentarse desde tres fases de 660V.

Si en cargas potentes a menudo operan con los valores del voltaje de interfase, entonces en los circuitos de iluminación en el 99% de los casos, se usa voltaje de fase (entre fase y cero). Una excepción son las grúas eléctricas y similares, donde se puede utilizar un transformador con devanados secundarios con 220 V lineales. Pero estas son más bien sutilezas y especificidad de dispositivos específicos. Es más fácil para los principiantes recordar esto: el voltaje de fase es el que está en la salida entre la fase y el cero, lineal, en la línea.

Probablemente no lo sepas:

• Cómo hacer 380 de 220 voltios
• Cómo montar un cuadro eléctrico trifásico.
• Cómo distribuir la carga entre fases