Valors de tensió, corrent i potència per a connexions en estrella i triangle

El gran descobriment de Faraday de les lleis: quan un cable travessa les línies de força d'un camp magnètic, s'indueix una força electromotriu en el cable, provocant un corrent en el circuit on entra aquest cable, que va servir de base per a la creació. de generadors elèctrics amb un rotor giratori: un imant. En aquest cas, s'indueix EMF als bobinatges de l'estator (vegeu - Una aplicació pràctica de la llei de Faraday de la inducció electromagnètica).

Les tensions resultants poden ser molt diferents: tot depèn del disseny del generador, del nombre de bobinatges de l'estator i de com estan connectats. En enginyeria elèctrica pràctica, però, el més estès és el sistema de corrent sinusoïdal trifàsic proposat pel destacat enginyer rus M.O. Dolivo-Dobrovolsky el 1888 (57 anys després del descobriment de Faraday).

De tots els sistemes multifàsics, els trifàsics proporcionen la transmissió d'energia elèctrica més econòmica a llargues distàncies i permeten crear generadors, motors i transformadors fiables i fàcils d'utilitzar.Però tres bobinatges es poden connectar de dues maneres: «triangle» (Fig. 1) i «estrella» (Fig. 2).

Arròs. 1

Arròs. 2

La fase és la tensió Uph creada per un bobinat, la lineal Ul és la tensió entre dos conductors lineals. En altres paraules, tensió de fase Si la tensió entre cadascun dels cables de línia i el cable neutre.

Quan un generador simètric està connectat en estrella, la tensió de línia és 1,73 vegades superior a la tensió de fase, és a dir. Uk = 1,73 • Up. Això es dedueix del fet que Ul és la base d'un triangle isòsceles amb angles aguts de 30 °: Ul = UAB = Uf2 cos 30 ° = 1,73 • Uph.

Quan es connecta i es carrega en estrella, el corrent de línia corresponent és igual al corrent de fase de la càrrega. Si la càrrega trifàsica és simètrica, el corrent al cable neutre serà 0. En aquest cas, la necessitat del cable neutre desapareix completament i el circuit trifàsic es converteix en tres fils. Aquesta connexió s'anomena «estrella-estrella sense conductor neutre». Amb una càrrega de fase simètrica, els corrents de línia són 1,73 més alts que els corrents de fase, Il = 1,73 • 3If.

Quan es connecta un generador trifàsic a una estrella, s'utilitzen dos voltatges, cosa que distingeix avantatjosament aquesta connexió d'una connexió delta. Però quan la càrrega està connectada en delta, totes les fases es troben sota el mateix valor numèric de tensió de línia, independentment de la resistència de fase, que és important per il·luminar càrregues: làmpades incandescents.

S'utilitza un sistema trifàsic amb un cable neutre per subministrar receptors amb dos voltatges que difereixen en un factor d'1,73, per exemple, potes connectades a tensió de fase i motors connectats a voltatge de línia.

La tensió nominal ve determinada per la construcció dels generadors i el mètode de connexió dels seus bobinats.

La figura 3 mostra les relacions que determinen el valor de potència per al circuit de corrent altern en connexions en estrella i en triangle.

Arròs. 3.

En aparença, les fórmules són les mateixes, sembla que no hi ha guany ni pèrdua de potència per a aquests dos tipus de circuits. Però no treu conclusions.

Quan es torna a connectar de delta a estrella, hi ha una tensió 1,73 vegades menor per a cada bobinat de fase, tot i que la tensió de la xarxa continua sent la mateixa.La reducció de la tensió fa que el corrent en els bobinats disminueixi igual 1,73 vegades. I, tanmateix, quan estan connectats en delta, el corrent de línia era 1,73 vegades més gran que el corrent de fase, i ara aquests corrents són iguals. Com a resultat, el corrent de línia quan es torna a connectar a una estrella disminueix 1,73 x 1,73 = 3 vegades.

De fet, la nova potència es calcula amb la mateixa fórmula, però substitueix valors diferents!

En tornar a connectar un motor elèctric d'un delta a una estrella i alimentar-lo des de la mateixa xarxa, la potència desenvolupada per aquest motor es redueix 3 vegades. Quan es canvia de bobinats estrella a triangle dels generadors o bobinats secundaris dels transformadors, la tensió de la xarxa disminueix 1,73 vegades, per exemple, de 380 a 220 V.

La potència del generador o transformador segueix sent la mateixa perquè la tensió i el corrent en cada bobinat de fase es conserva, tot i que el corrent als cables de línia augmenta 1,73 vegades.Quan es canvien els bobinats dels generadors o els secundaris dels transformadors de delta a estrella, es produeixen fenòmens contraris: la tensió de línia de la xarxa augmenta 1,73 vegades, els corrents dels bobinats de fase es mantenen iguals, els corrents dels cables de la línia disminueixen. per 1,73 vegades.