¿Cómo la CA trifásica genera más voltaje que la monofásica? ¿No están conectados los cables en paralelo?

Creo que tiene varios malentendidos sobre cómo funcionan la alimentación de CA y la alimentación de CA trifásica.

En primer lugar, parece que su diagrama ha dibujado cada 'fase' con un enchufe de dos cables, cada uno con un conector independiente y neutro como un enchufe de CA monofásico normal. No es así como funciona: solo hay tres cables, uno para cada fase y un cable neutro opcional. (Estoy ignorando el cable de 'tierra' adicional, que existe solo por seguridad y no participa en la funcionalidad normal.)

También parece que no estás pensando claramente cómo funciona la corriente alterna, cuando dices "la suma de las fases es 0 voltios". Este diagrama ilustra lo que está sucediendo en un circuito trifásico: el punto donde se encuentran tres cables a la izquierda es el generador o la fuente de energía, y el punto donde se encuentran a la derecha es la carga, o el dispositivo que usa el poder.

Yaquíhayunaimagenquemuestralosvoltajesrelativosdelastresfasesalolargodeltiempo:

Como puede ver, en un momento dado, siempre hay un voltaje distinto de cero entre al menos algunas de las fases, que varía con el tiempo, y como resultado de esto, siempre hay corriente que fluye entre al menos dos de las fases en en cualquier momento.

Las tres fases no están en serie ni en paralelo, porque un cable de fase por sí solo no es una fuente de voltaje en el sentido que se vería en un libro de texto electrónico. Si toma un cable de fase más el cable neutro, esos dos cables juntos forman una fuente de voltaje de CA, que actúa como una CA monofásica normal.

Si, en cambio, toma un cable de fase más otro cable de fase de una fase diferente, también es una fuente de voltaje de CA: suministra un voltaje que parece la diferencia entre dos de las ondas en el gráfico anterior, por ejemplo. Resta la línea azul de la roja. Esto es nuevamente un voltaje de onda sinusoidal que se parece a la CA monofásica regular, aunque es un poco más difícil de visualizar por qué.

Usar los tres cables de fase juntos parece un tipo de fuente de voltaje más complicado, que no se puede dividir fácilmente en varias fuentes más simples en serie o en paralelo. En la práctica, se utiliza con mayor frecuencia para los motores de accionamiento, que se benefician de tener una potencia que fluye de la manera que se muestra en la animación anterior, de modo que siempre hay corriente entre al menos dos fases, sin disminución de la calma a cero en medio de un ciclo como monofásico de corriente alterna. Esto es beneficioso para crear una rotación suave.

  

Si conecta dos entradas de voltaje en serie, resultará en un voltaje más alto, ...

Correcto.

  

... si los conecta en paralelo, crea una mayor capacidad / corriente máxima, pero el voltaje no se ve afectado.

Corrija si están en fase.

  

Si usa 3 enchufes, uno para cada fase de la línea de CA como se muestra a continuación, ¿por qué esto genera un voltaje más alto en lugar de solo una corriente más alta?

Figura 1. Diagrama de fasores trifásicos para las fases A, B, C y N (neutro). Fuente: autor.

Tenga en cuenta lo siguiente:

• Las fases están a 120 ° entre sí.
• Los voltajes de fase a fase son \ $ \ sqrt 3 V_ {p-n} \ $. Puedes probar esto por trigonometría.

  

También lo que no entiendo es cómo pueden alimentar algo si la suma de las 3 fases es 0 voltios (por lo que se usa la fase 3).

1. Se suman a cero solo si toma neutral como referencia. Si tomara la esquina superior como referencia, obtendría un resultado diferente. La cuestión es que conectamos las fases individuales de la carga entre dos puntos, no tres puntos.
2. La potencia se calcula como VI e, ignorando el factor de potencia para esta respuesta, eso significa que cuando la tensión se vuelve negativa, la corriente también se vuelve negativa y la potencia sigue siendo positiva.
3. Si simplemente promedia los voltajes y las corrientes, nunca podría alimentar nada de CA porque el voltaje promedio es cero y la corriente promedio es cero. Es por eso que usamos la medida RMS (root-mean-square) para calcular el voltaje efectivo y la corriente.

No lo estás pensando correctamente. He hecho un dibujo para ti, usando tu dibujo como punto de partida. Estoy utilizando los voltajes norteamericanos de la configuración trifásica de 120/208 Y. Hay voltajes y configuraciones en uso tanto en Norteamérica como en otros lugares.

Si usa un voltímetro para medir el voltaje de CA de cualquier fase a neutral, obtendrá 120V. Si mide directamente de cualquier fase a otra fase, obtendrá 208V. Puedes preguntar, ¿por qué no obtengo 240V de fase a fase? La razón es que las tres fases solo están desplazadas 120 grados. Si fueran compensados por 180 grados, entonces verías 240V. Pero entonces no podrías obtener tres fases separadas, porque solo hay 360 grados en un círculo.

Esperemos que esta imagen te ayude a entender. También puede ser una buena idea jugar con una hoja de cálculo de Excel (o una hoja de Google) por un tiempo para obtener una mayor comprensión. Crea columnas para fase1, fase2 y fase3. Luego, cree columnas para el voltaje de fase1 a fase2, fase2 a fase3 y fase3 a fase1. Todo debería comenzar a tener sentido.

Esta no es la única disposición de tres fases. Las tres fases también se pueden organizar en un formato llamado Delta, en cuyo caso no habría neutral.