Esquemes de connexió de circuits trifàsics en xarxes elèctriques

Els avantatges de les xarxes trifàsiques, que garanteixen la seva àmplia distribució, són evidents:

• l'energia es transmet a través de tres cables a llargues distàncies de manera més econòmica que si hi hagués menys fases;

• generadors síncrons, motors asíncrons, transformadors trifàsics: fàcil de fabricar, econòmic i fiable en funcionament;

• Finalment, un sistema de CA trifàsic té la capacitat de proporcionar (i prendre) potència instantània constant durant un període de corrent sinusoïdal si la càrrega del generador trifàsic és la mateixa en totes les fases.

Vegem quins circuits trifàsics bàsics existeixen a les xarxes elèctriques.

Els bobinatges d'un alternador trifàsic generalment es poden connectar a càrregues de diverses maneres. Per tant, la manera més econòmica seria connectar directament una càrrega separada a cada fase del generador, estenent dos cables per a cada càrrega. Però amb aquest enfocament, es necessitaran sis cables per connectar-se.

Això és molt malbaratador en termes de consum de material i inconvenient.Per aconseguir un estalvi de material, els bobinatges d'un generador trifàsic es combinen simplement en un circuit "estrella" o "delta". Amb aquesta solució de cablejat s'obtenen un màxim de 4 ("estrella amb punt zero" o "delta") o un mínim de 3.

Un generador trifàsic es representa als diagrames en forma de tres bobinatges situats en angles de 120 ° entre si. Si la connexió dels bobinatges del generador es realitza d'acord amb l'esquema "estrella", els terminals del mateix nom dels bobinats es connecten entre si en un punt (l'anomenat "punt zero" del generador ). El punt zero està marcat amb la lletra «O», i els terminals lliures (terminals de fase) dels bobinats estan marcats amb les lletres «A», «B» i «C».

Si els bobinatges del generador estan connectats entre si en un esquema de "triangle", el final del primer bobinatge està connectat al començament del segon bobinatge, el final del segon bobinatge - al començament del tercer, el final del tercer - fins al començament del primer - el triangle està tancat. Geomètricament, la suma de l'EMF en aquest triangle serà zero. I si la càrrega no està connectada en absolut als terminals «A», «B» i «C», el corrent no fluirà pels bobinatges del generador.

Com a resultat, obtenim cinc esquemes bàsics per connectar un generador trifàsic amb una càrrega trifàsica (vegeu les figures). Només en tres d'aquestes figures es pot veure una càrrega trifàsica connectada en estrella, on els tres extrems de la càrrega es combinen en un sol punt. Aquest punt al centre de l'estrella de càrrega s'anomena «punt zero de càrrega» i està marcat amb «O».

El conductor que connecta els punts neutres de la càrrega i el generador s'anomena conductor neutre en aquests circuits. El corrent del cable neutre s'anomena "Io".Per al sentit positiu del corrent s'acostuma a prendre la direcció de la càrrega al generador, és a dir, des del punt «O» fins al punt «O».

Els cables que connecten els punts "A", "B" i "C" dels terminals del generador amb la càrrega s'anomenen cables de línia, i els circuits respectivament: estrella-estrella amb cable neutre, estrella-estrella, estrella-triangle, delta- delta, delta-star: només cinc esquemes bàsics per connectar circuits trifàsics a les xarxes elèctriques.

Els corrents que circulen per conductors lineals s'anomenen corrents lineals i es denominen amb Ia, Ib, Ic. Per a la direcció positiva del corrent de línia, normalment es pren la direcció del generador a la càrrega.Els valors del mòdul dels corrents de línia signifiquen Il, per regla general, sense índexs addicionals, ja que sovint passa que tots els corrents de línia del circuit tenen la mateixa magnitud. La tensió entre dos conductors lineals és la tensió lineal, denotada per Uab, Ubc, Uca o, si parlem de mòdul, simplement escriuen Ul.

Cadascun dels bobinatges del generador s'anomena fase del generador i cadascuna de les tres parts d'una càrrega trifàsica s'anomena fase de càrrega. Els corrents de les fases del generador i, en conseqüència, de les càrregues s'anomenen corrents de fase, indicats amb If. Les tensions internes de les fases del generador i les fases de càrrega s'anomenen tensions de fase, s'anomenen Uf.

Si els bobinatges del generador estan connectats en una "estrella", aleshores les tensions de línia són 3 vegades l'arrel (1,73 vegades) més altes en valor absolut que les tensions de fase. Això es deu al fet que les tensions de línia es convertiran geomètricament en les bases de triangles isòsceles amb angles aguts a la base de 30°, on els catets són les tensions de fase.Tingueu en compte que una sèrie de tensions trifàsiques baixes: 127, 220, 380, 660, es forma simplement multiplicant el valor anterior per 1,73.

Quan els bobinatges del generador estan connectats en "estrella", òbviament el corrent de línia és igual al corrent de fase. Però què passa amb les tensions quan els bobinatges del generador estan connectats en triangle? En aquest cas, la tensió de xarxa serà igual a la tensió de fase per a cada fase i per a cada part de la càrrega: Ul = Uf. Quan la càrrega està connectada en estrella, el corrent de línia serà igual al corrent de fase: Il = If.

Quan la càrrega està connectada segons l'esquema "delta", per a la direcció positiva dels corrents, seleccioneu la direcció en sentit horari del bypass delta. La determinació la fan els índexs pertinents: des de quin punt flueix el corrent i fins a quin punt flueix, per exemple, Iab és la designació del corrent del punt "A" al punt "B".

Si una càrrega trifàsica està connectada en delta, els corrents de línia i els corrents de fase no seran iguals entre si. Aleshores, els corrents de línia es detecten pels corrents de fase segons la primera llei de Kirchhoff: Ia = Iab-Ica, Ib = Ibc-Iab, Ic = Ica-Ibc.