ELECTRIC, WITH AN EDGE
La diferencia entre energía trifásica y energía bifásica, la diferencia entre energía trifásica y energía monofásica, la conexión en triángulo y la conexión en Y de las cargas trifásicas, el sistema trifásico de cuatro hilos y el sistema trifásico de cinco hilos de los contadores de energía trifásicos, vamos a conocerlos juntos.
En el campo de la alimentación eléctrica, la conversión de energía monofásica en energía trifásica es un tema de gran interés e importancia práctica. Este artículo, basado en el análisis de un exhaustivo documento PDF, pretende ofrecer un conocimiento detallado de los distintos esquemas de conversión, sus ventajas, desventajas y posibles aplicaciones. La atención se centrará en la energía trifásica, un aspecto esencial de los sistemas eléctricos modernos.
Energía trifásica：
Consta de cables trifásicos.
Tensión mutua: 380V.
Aplicación : Motor trifásico.
Electricidad bifásica :
Consta de cables bifásicos.
Tensión mutua: 380 V.
Aplicación: máquina de soldar CA
Electricidad monofásica:
Consta de un conductor de fase y un conductor neutro.
Tensión: 220 V
Aplicación: Electrodomésticos.
Potencia trifásica: cuando la bobina gira en un campo magnético, el hilo corta la línea del campo magnético para generar una fuerza electromotriz inducida, y su ley de variación puede representarse mediante una curva sinusoidal. Si tomamos tres bobinas y las colocamos en un ángulo de 120 grados en el espacio, las tres bobinas girarán siempre a la misma velocidad en el campo magnético, y se inducirán tres fuerzas electromotrices inducidas de la misma frecuencia. Como las tres bobinas están separadas 120 grados en el espacio, la corriente generada es también un cambio sinusoidal trifásico, conocido como corriente alterna sinusoidal trifásica. La electricidad industrial utiliza corriente trifásica, al igual que los motores de corriente alterna trifásica.
La tensión entre dos fases es de 380 VCA y la tensión entre las fases y tierra es de 220 VCA. Se divide en fase A, fase B y fase C. Las líneas están representadas por L1, L2 y L3.
(Nota: existen alimentaciones de 660 VCA y 6000 VCA para CA trifásica, debido a sus diferentes fines).
La energía generada por el generador es trifásica, y cada fase y su punto neutro del suministro trifásico pueden formar un bucle monofásico para suministrar energía eléctrica a los usuarios.
（Nótese que el circuito de corriente alterna no puede llamarse aquí positivo o negativo, debe llamarse el extremo de la línea (también llamado cable vivo) y el cable neutro (también llamado hilo neutro.）
Según la normativa, el punto neutro de una alimentación civil de 380 voltios (trifásica) no tiene que conectarse a tierra en la entrada. También se conecta un cable de tierra a la toma de corriente trifásica.
（Puesta a tierra en el lado del transformador. Esta toma de tierra debe tener en cuenta que el punto flotante no puede provocar un punto superior a la tensión de alimentación. La toma de tierra del usuario y la del transformador tienen una cierta resistencia en la toma de tierra).
Esto significa tener en cuenta el cumplimiento de la función del dispositivo de protección contra fugas. Si el punto neutro de la fuente de alimentación se conecta directamente a tierra, el dispositivo de protección contra fugas perderá su función y no podrá proteger el cuerpo humano y los equipos eléctricos contra cortocircuitos.
El principio de funcionamiento del dispositivo de protección contra fugas es el siguiente: si el cuerpo humano toca el extremo de la línea de alimentación eléctrica, es decir, el cable vivo, o la fuga interna del equipo eléctrico, la corriente fluye desde el cable vivo a la tierra a través del cuerpo humano o la carcasa del equipo eléctrico, y no fluye a través del cable neutro, el cable vivo y la corriente de la línea neutra serán desiguales, y el dispositivo de protección contra fugas se disparará inmediatamente para proteger la seguridad de las personas y el equipo eléctrico después de detectar esta parte de la diferencia de corriente. En general, se elige que la corriente diferencial sea de unas pocas decenas de miliamperios。
Existen dos tipos de conexión: conexión delta y conexión Y.
Los conductores de carga de la conexión en triángulo son tres conductores activos y un conductor de tierra. La tensión entre los tres conductores activos es de 380 V, y la tensión entre cualquier conductor activo y el conductor de tierra es de 220 V;
Los conductores de carga del método de conexión en Y son tres conductores activos, un conductor neutro y un conductor de tierra. La tensión entre los tres conductores activos es de 380 V, y la tensión entre cualquier conductor activo y el conductor neutro o de tierra es de 220 V.
La potencia total de un aparato eléctrico trifásico es igual a la tensión de cada fase multiplicada por la corriente de cada fase y multiplicada por 3, es decir, potencia total = corriente × tensión (220 V) × 3 (W = U × I × 3).
En la red de distribución de baja tensión, la línea de transmisión adopta generalmente un sistema trifásico de cuatro hilos, de los cuales tres líneas representan las tres fases A, B y C, sin división, y la otra es la línea neutra N。.
En la red de distribución eléctrica de baja tensión de 380 V, la línea N se establece para obtener la tensión de línea a línea de 220 V a partir de la tensión de fase a fase de 380 V. En algunos casos, también puede utilizarse para la detección de corriente homopolar para controlar el equilibrio del suministro trifásico.
Es mejor utilizar colores de cables estándar y estandarizados en la aplicación: el cable A es amarillo, el cable B es azul, el cable C es rojo, el cable N es marrón/azul y el cable PE es amarillo-verde.
El sistema trifásico de cinco hilos se refiere a los hilos A, B, C, N y PE. Entre ellos, el cable de PE es un cable de tierra de protección, también llamado cable de seguridad, que se utiliza especialmente para garantizar la seguridad del uso de electricidad, como la carcasa de equipos. La línea PE está conectada a la línea N en el lado del transformador de potencia, pero no debe usarse como línea neutral después de ingresar al lado del usuario; de lo contrario, no será diferente de un sistema trifásico a cuatro después de la confusión.
Sin embargo, debido a que este tipo de caos hace que las personas pierdan el estado de alerta, en la práctica puede ser más propicio a accidentes por electrocución. Hoy en día, el suministro eléctrico de las viviendas residenciales debe realizarse mediante un sistema trifásico de cinco hilos. Si este no es su caso, puede solicitar una corrección.
El sistema trifásico de cinco cables incluye cables trifásicos (cables A, B y C), un cable neutro (cable N) y un cable de tierra (cable PE).
La línea neutral (línea N) es la línea neutral. Cuando la carga trifásica es simétrica, la suma vectorial de la corriente que fluye en la línea neutra de la línea trifásica es cero, pero para una línea monofásica, la corriente no es cero. Cuando la carga trifásica es asimétrica, la suma vectorial de la corriente de la línea neutra no es cero y se genera una tensión de tierra.
El sistema trifásico de cinco cables se divide en modo de conexión a tierra TT y modo de conexión a tierra TN, y TN se divide específicamente en tres modos TN-S, TN-C y TN-C-S.
La primera letra T significa que el punto neutro de la fuente de alimentación está conectado a tierra y la segunda letra T es la conexión a tierra de la carcasa metálica del equipo. Este método se utiliza habitualmente en sistemas de alto voltaje, pero no es adecuado para sistemas de bajo voltaje con aparatos eléctricos de gran capacidad.
1. Método de conexión a tierra TN-S: la letra S significa que N está separado de PE, la carcasa metálica del equipo está conectada a PE y el punto neutro del equipo está conectado a N. La ventaja es que no hay corriente. en PE, por lo que el potencial de la envolvente metálica del equipo respecto a tierra es cero. Se utiliza principalmente para procesamiento de datos, detección de precisión y sistemas de suministro de energía de edificios de gran altura.
2. Método de conexión a tierra TN-C: la letra C significa que N y PE se fusionan con PEN, que en realidad es un método de suministro de energía de cuatro cables. Tanto el punto neutro del dispositivo como la carcasa metálica están conectados a N. Dado que la corriente trifásica desequilibrada y la corriente armónica fluyen cuando N es normal, la carcasa metálica del equipo normalmente tiene un cierto voltaje por relación a tierra, que es generalmente utilizado en ubicaciones de energía general.
3. Método de conexión a tierra TN-C-S: parte de N se separa del PE; Este es un método de suministro de energía de cuatro cables y medio, que se utiliza en lugares con un ambiente deficiente. Cuando N y PE están separados, no se pueden combinar.
Dado que la electricidad es similar al agua, déjame explicarte el fenómeno del agua:
La corriente es similar al flujo de agua y el voltaje también se llama diferencia de potencial. Es similar a la diferencia en el nivel del agua. Dos botellas de agua están conectadas por un tubo delgado.
Si ambas botellas se colocan al mismo nivel, no habrá flujo de agua en el tubo delgado, pero si se levanta una botella, se producirá flujo de agua, es decir, el agua fluirá desde la botella más alta a la más baja.
Por ejemplo, se usan 3 botellas de ABC, luego se usan 3 tubos delgados para conectar las 3 botellas respectivamente (es decir, para formar una conexión angular).
Si elevamos C 20 CM, vemos que A fluye hacia BC, pero C fluye hacia B. La razón es que el agua fluye de arriba hacia abajo.
La corriente alterna cambia en direcciones positivas y negativas, al igual que la botella se mueve hacia arriba y hacia abajo en un nivel, lo que hace que la dirección del flujo de agua en la tubería de agua cambie en direcciones positivas y negativas.
La electricidad trifásica, como las 3 botellas ABC, sube y baja periódicamente, pero no suben y bajan al mismo tiempo, se compensan con 1/3 del ciclo de cambio, por lo que habrá diferencias entre ABC y 3 a partir del tiempo. al tiempo. La diferencia de potencial que hace que la carga conectada genere corriente.
Esta es la razón por la que la electricidad trifásica puede alimentar la carga sin utilizar cable 0.
La corriente alterna trifásica es una forma de transmisión de energía eléctrica, denominada electricidad trifásica. Una fuente de alimentación de corriente alterna trifásica es una fuente de alimentación compuesta por tres potenciales alternos que tienen la misma frecuencia, la misma amplitud y una diferencia de fase de 120° entre sí.
La energía CA trifásica tiene muchos usos, al igual que la mayoría de los equipos eléctricos de CA en la industria. Por ejemplo, los motores eléctricos utilizan corriente alterna trifásica, a menudo denominada sistema trifásico de cuatro hilos. En la vida diaria se suele utilizar corriente monofásica, también conocida como corriente de iluminación.
Cuando se utiliza electricidad de iluminación para el suministro de energía, se debe utilizar una de las tres fases para alimentar el equipo eléctrico. Por ejemplo, los electrodomésticos, y el otro cable es el cuarto cable del sistema trifásico y de cuatro cables, es decir, el cable neutro, que se extrae del punto neutro de la electricidad trifásica.
La energía bifásica se refiere a una fuente de alimentación monofásica de 220 voltios;
La fuente de alimentación bifásica significa que el voltaje nominal del aparato eléctrico es de 380 voltios y debe conectarse a cables bifásicos, es decir, dos cables activos.
La energía monofásica es una forma de transmisión de energía que consta de un solo cable vivo y un cable neutro, con un tercer cable (cable de tierra) si es necesario.
Los generadores que pueden generar potenciales de igual amplitud, igual frecuencia y desfase de 120° se denominan generadores trifásicos;
Como fuente de energía se utiliza un generador trifásico, llamado fuente de alimentación trifásica;
Un circuito alimentado por una fuente de energía trifásica se llama circuito trifásico. U, V, W se denominan trifásicos y el voltaje entre las fases es el voltaje de línea y el voltaje es 380 V.
El voltaje entre la fase y la línea central se llama voltaje de fase y el voltaje es de 220 V.
La diferencia entre energía trifásica y monofásica: la fuente de alimentación del generador es trifásica, y cada fase de la fuente de alimentación trifásica y su punto neutro pueden formar un circuito monofásico para proporcionar energía a los usuarios. .
Tenga en cuenta que el circuito de CA no puede llamarse positivo o negativo, debe llamarse terminal de línea (llamado cable vivo en electricidad civil) y cable neutro (llamado cable neutro en electricidad civil).
La corriente alterna en la misma red tiene la misma fase de voltaje. Por lo tanto, las líneas neutras de varios transformadores de una misma red eléctrica (red nacional) se pueden utilizar entre sí. El voltaje entre el cable vivo y el cable neutro de cualquier transformador es de 220 V.
Sin embargo, cuando se utiliza de esta manera, el cable vivo y el cable neutro a menudo se separan, lo que causa grandes problemas para las líneas de comunicación como televisores y radios, que generalmente no están permitidas por el país ni por el suministro eléctrico.
Generalmente, la línea neutra (el punto neutro del lado secundario) se conecta a tierra repetidamente con la línea de tierra, que desempeña una doble función de protección y su función principal es usarse en el circuito operativo del equipo.
Debes saber que la línea neutra que ingresa a tierra se envía al usuario en paralelo con la línea trifásica como línea principal. En circunstancias normales, no debería haber electricidad en esta línea neutral. Una vez que está en cortocircuito, se carga.
Por lo tanto, si dos transformadores comparten una línea, significa que sale corriente del bucle, lo que provocará una inducción electromagnética.
El hecho de que uno de los transformadores no tenga una buena conexión a tierra por debajo de 4 ohmios no significa que no haya un buen bucle. Una vez que hay una fuga entre el equipo y el gabinete, es peligroso si no hay disparos.
Las líneas neutrales de diferentes sistemas no deben ser tomadas prestadas ni utilizadas entre sí. Si el punto neutro del transformador n.° 1 no está bien conectado a tierra y el potencial cero se desplaza y la posición cero aumenta, entonces el punto neutro del transformador n.° 2 se conecta al punto neutro del transformador n.° 2. A veces, la resistencia de puesta a tierra de la línea neutra del transformador N° 2 es demasiado alta. Esto aumenta la posición cero del transformador, de modo que la carga trifásica de cuatro hilos ya no está equilibrada. personas.
En el pasado, cuando había varios transformadores, las líneas neutras de cada transformador estaban todas conectadas al suministrar energía.
Hoy en día, el control de la línea de salida del transformador de distribución está totalmente garantizado por la protección contra fugas. Si se utilizan el cable vivo de este transformador de distribución y el cable neutro del otro transformador de distribución, la protección contra fugas no se puede cerrar.
Si no hay protección contra fugas, se debe utilizar la línea cero del transformador de distribución. El voltaje de la línea de tierra es muy alto, lo que favorece accidentes y descargas eléctricas.
Los transformadores tienen circuitos trifásicos y existen diferentes interfaces para estos circuitos trifásicos, así como muchas formas de conectar las diferentes líneas.
En el proceso de conexión común, la conexión debe realizarse correctamente para poder mejorar continuamente el rendimiento del transformador.
Sin embargo, estos circuitos trifásicos del transformador deben estar conectados correctamente en todo momento para mejorar la precisión. Pero algunas personas se preguntarán qué pasará si se invierte la potencia trifásica del transformador.
Por ejemplo, para los tres terminales del transformador ABC, si conecto las líneas de la siguiente manera: A-C B-B C-A, la bobina en el extremo de salida también seguirá la ley A-C B-B C-A.
Es decir, si se invierte la conexión trifásica ABC en el lado de entrada, también se invierte el lado de salida.
Pero si la conexión se invierte, todo se invierte. En general, no hay problemas con los transformadores pequeños (suministro eléctrico doméstico) y los microtransformadores (varios kilovatios) funcionan bien independientemente de cómo estén conectados al revés.
Por otro lado, la eficiencia ha disminuido, pero el gran transformador no se puede revertir en absoluto.
En caso de cargas elevadas, la conexión inversa suele tener graves consecuencias en la imprevisibilidad de la máquina dobladora. Esto no sólo supone una caída en la eficiencia, sino que además la secuencia de fases cambia en la máquina dobladora y hay conflictos con la estructura magnética diseñada por el propio transformador. El transformador debe entonces consumir la energía generada por el conflicto y producir una cantidad importante de calor, lo que resulta peligroso en este momento.
Por tanto, no se debe invertir la potencia trifásica del transformador. Si se revierte, será peligroso. En ese momento, su transformador estará en peligro y habrá víctimas fácilmente. Por lo tanto, el transformador debe usarse científicamente y conectarse correctamente.
Existen cinco métodos principales para convertir corriente monofásica en corriente trifásica:
Esquema de suministro de energía mediante generador trifásico accionado por motor monofásico.
Diagrama de suministro de corriente trifásico dividido.
Esquema de alimentación mediante transformador elevador de frecuencia, rectificación incontrolada y puente inversor trifásico.
Esquema de alimentación de puente rectificador doble e inversor trifásico.
Esquema de alimentación en circuito inversor puente trifásico con rectificación incontrolada y regulación chopper
Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y desventajas, lo que los hace adecuados para diferentes aplicaciones.
Diagrama de alimentación de un generador trifásico accionado por un motor monofásico.
Este es el primer método de suministro de energía monofásico a trifásico. Implica utilizar una fuente de alimentación monofásica para accionar un generador trifásico con un motor monofásico para producir voltaje trifásico para alimentar cargas trifásicas. Aunque este método es simple y tradicional, adolece de una baja eficiencia de conversión, un alto costo y un gran peso, lo que hace que sea inconveniente su transporte a zonas rurales remotas.
Esquema de energía de fase dividida
El método de fase dividida logra una fuente de alimentación trifásica de pequeña capacidad, que se puede utilizar para alimentar cargas trifásicas de pequeña potencia. El voltaje de salida es trifásico mediante el uso de un inductor capacitivo para cambiar la fase en la entrada. Sin embargo, este método tiene baja capacidad, baja capacidad de carga y pobre rendimiento dinámico.
Transformador elevador de frecuencia más rectificación incontrolada y esquema de alimentación de puente inversor trifásico
Este método incluye un transformador elevador IFT, un circuito rectificador monofásico no controlado, un inductor de filtro, un condensador de almacenamiento de energía de CC, un circuito puente inversor trifásico y un circuito de filtro LC. Evita el uso de transformadores de frecuencia y reduce la complejidad del circuito, al tiempo que reduce el uso de condensadores de almacenamiento de energía y el peso del equipo.
Esquema de alimentación de puente rectificador doble e inversor trifásico.
Este esquema utiliza un circuito rectificador dual en el lado del rectificador, un circuito cortador reductor en el medio para reducir el voltaje y un circuito puente inversor trifásico en el lado del inversor. Evita el uso de transformadores de frecuencia en el lado de entrada, lo que reduce efectivamente el peso del dispositivo de conversión de energía, reduce el tamaño del dispositivo y facilita el transporte y montaje de este dispositivo en áreas remotas donde es difícil obtener tres. -potencia de fase.
En conclusión, convertir energía monofásica en energía trifásica es un aspecto crítico de los sistemas eléctricos modernos. Para ello existen diferentes métodos, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. La elección del método depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluidos factores como la eficiencia, el costo, el tamaño y la calidad de la energía. A medida que avance la tecnología de la electrónica de potencia, podemos esperar más mejoras en estos métodos, que serán aún más eficientes, más compactos y más versátiles.
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