¿Por qué necesitamos una fuente de alimentación trifásica?

Hay varias razones por las que es deseable el uso de 3 fases sobre la alimentación de 1 fase Una ventaja de 3-ph sobre 1-ph tiene que ver con la potencia instantánea (es decir, la potencia generada o consumida en cualquier momento dentro del ciclo de potencia).

Por ejemplo, considere un elemento de calefacción (resistencia de potencia) en un circuito monofásico. El voltaje y la corriente están en fase. Ambos cruzan cero dos veces durante un ciclo, ya que se vuelven positivos y luego negativos.

Su producto es una potencia que es una sinusoide a 2 veces la frecuencia fundamental (multiplique dos ondas sinusoidales y obtendrá una nueva onda sinusoidal con el doble de frecuencia). La potencia disipada por el elemento calefactor tiene una forma de onda sinusoidal que se encuentra por encima de la línea cero (porque las dos sinusoides V y I, cuando se multiplican juntas, siempre dan un valor positivo).

La sinusoide de potencia también llega a cero dos veces durante el ciclo fundamental al mismo tiempo que V o I cruzan cero. La resistencia no produce calor (consume energía) en estos instantes de cruce por cero en el tiempo (la resistencia permanece caliente debido a su masa térmica). Ahora reemplace la resistencia con un motor de inducción de 1 ph.

Por razones similares, a pesar de V & Al estar fuera de fase, hay veces en su ciclo de potencia en que el motor no produce potencia mecánica (sigue girando debido a su propia inercia y su carga). En un sistema de 3 ph, las fases están escalonadas en 120 grados eléctricos. Si se conecta un elemento calefactor de 3 ph (Y o delta; no importa para el propósito de esta discusión), cada resistencia individual "ve" un cruce por cero pero colectivamente los tres producen calor en todo momento. No hay un instante en el tiempo cuando no se produce calor.

De manera similar, con un motor de 3 ph en funcionamiento, no hay un instante en el tiempo cuando no produce energía mecánica. El resultado es un motor simplificado (no se necesita bobinado de arranque como es el caso con un motor monofásico), un cuadro más pequeño para la misma potencia de caballo porque la potencia instantánea nunca es cero. A diferencia del motor de 1 ph, el motor de 3 ph no necesita el volumen más grande para "atravesar" un cruce por cero.

Al comparar la transmisión trifásica con la monofásica, la fase 3 tiene un par de ventajas significativas:

1) Uso más eficiente de los conductores: dada la misma tensión de pico entre los conductores y la misma corriente en cada conductor, la alimentación trifásica ofrece 3 veces la potencia con 1,5 veces el cobre (3 cables en lugar de 2). Esto duplica la utilidad de cada libra de cobre (aluminio, etc.) En distancias largas, esto supone un ahorro significativo de costos.

2) Los motores trifásicos funcionan sin problemas, sin ninguna complejidad adicional para definir su dirección de funcionamiento. El suministro de potencia es aproximadamente constante a medida que el rotor sigue el campo giratorio (con algo de deslizamiento, en un motor de inducción) sin variación de par o vibración. La inversión puede ser tan simple como intercambiar dos fases.

La ventaja de la suavidad también se aplica a los generadores trifásicos: absorben energía, por ejemplo. la turbina sin problemas: un gran generador monofásico probablemente se verá afectado por las variaciones de torque.

La potencia total en el sistema trifásico es casi constante y, por lo tanto, genera menos vibración.

Lapotenciatotalenelsistemamonofásicoestápulsandoy,porlotanto,generamásvibraciones.

3-fase es fácil de generar, transmitir y manipular de muchas maneras diferentes.

En una configuración delta, es muy fácil la transmisión a larga distancia, ya que no se necesita "conexión a tierra"; la funcionalidad equivalente a tierra para una fase la proporcionan las otras dos fases.

En una configuración en estrella, proporciona tres circuitos de alimentación monofásicos individuales para alimentar a los consumidores.

Cambiar entre arreglos delta y estrella es tan simple como usar un transformador con los devanados primario y secundario en el arreglo correcto.

Tiene que ser, con mucho, el más flexible de todos los arreglos que pueda encontrar.

Los generadores de CA grandes y los motores de CA de mayor eficiencia energética son trifásicos (o algunos múltiplos de 3). Otra razón es que en los transformadores trifásicos, el núcleo es mucho menos susceptible de saturarse para un tamaño dado, lo que significa una mejor eficiencia de transmisión de potencia.