Valores de tensión, corriente y potencia para conexiones en estrella y triángulo

El gran descubrimiento de las leyes de Faraday: cuando un alambre cruza las líneas de fuerza de un campo magnético, se induce una fuerza electromotriz en el alambre, provocando una corriente en el circuito en el que entra este alambre, que sirvió de base para la creación. de generadores eléctricos con un rotor giratorio - un imán. En este caso, se induce FEM en los devanados del estator (ver — Una aplicación práctica de la ley de inducción electromagnética de Faraday).

Los voltajes resultantes pueden ser muy diferentes: todo depende del diseño del generador, la cantidad de devanados en el estator y cómo están conectados. Sin embargo, en la ingeniería eléctrica práctica, el más extendido es el sistema de corriente sinusoidal trifásica propuesto por el destacado ingeniero ruso M.O. Dolivo-Dobrovolsky en 1888 (57 años después del descubrimiento de Faraday).

De todos los sistemas multifásicos, los trifásicos proporcionan la transmisión de energía eléctrica más económica a largas distancias y le permiten crear generadores, motores y transformadores confiables y fáciles de usar.Pero tres devanados se pueden conectar de dos maneras: «triángulo» (Fig. 1) y «estrella» (Fig. 2).

Arroz. 1

Arroz. 2

La fase es el voltaje Uph creado por un devanado, Ul lineal es el voltaje entre dos conductores lineales. En otras palabras, tensión de fase Si el voltaje entre cada uno de los cables de línea y el cable neutro.

Cuando se conecta en estrella un generador simétrico, la tensión de línea es 1,73 veces mayor que la tensión de fase, es decir Reino Unido = 1,73 • Uph. Esto se sigue del hecho de que Ul es la base de un triángulo isósceles con ángulos agudos de 30°: Ul = UAB = Uf2 cos 30° = 1.73 • Uph.

Cuando está conectado y cargado en estrella, la corriente de línea correspondiente es igual a la corriente de fase de la carga. Si la carga trifásica es simétrica, la corriente en el cable neutro será 0. En este caso, la necesidad del cable neutro desaparece por completo y el circuito trifásico pasa a ser trifilar. Esta conexión se denomina «estrella-estrella sin conductor neutro». Con una carga de fase simétrica, las corrientes de línea son 1,73 más altas que las corrientes de fase, Il = 1,73 • 3If.

Cuando se conecta un generador trifásico a una estrella, se utilizan dos voltajes, lo que distingue ventajosamente esta conexión de una conexión delta. Pero cuando la carga está conectada en triángulo, todas las fases están bajo el mismo valor numérico de voltaje de línea, independientemente de la resistencia de fase, lo cual es importante para las cargas de iluminación: lámparas incandescentes.

Un sistema trifásico con hilo neutro se utiliza para alimentar receptores con dos tensiones que difieren en un factor de 1,73, por ejemplo, patas conectadas a tensión de fase y motores conectados a tensión de línea.

El voltaje nominal está determinado por la construcción de los generadores y el método de conexión de sus devanados.

La Figura 3 muestra las relaciones que determinan el valor de potencia para el circuito de corriente alterna en conexiones estrella y triángulo.

Arroz. 3.

En apariencia, las fórmulas son las mismas, parece que no hay ganancia o pérdida de potencia para estos dos tipos de circuitos. Pero no saltes a conclusiones.

Cuando se vuelve a conectar de triángulo a estrella, hay un voltaje 1,73 veces menor para cada devanado de fase, aunque el voltaje de la red sigue siendo el mismo. La reducción en el voltaje hace que la corriente en los devanados disminuya en las mismas 1,73 veces. Y, sin embargo, cuando están conectados en delta, la corriente de línea era 1,73 veces mayor que la corriente de fase, y ahora estas corrientes son iguales. Como resultado, la corriente de línea cuando se vuelve a conectar a una estrella disminuye 1,73 x 1,73 = 3 veces.

De hecho, la nueva potencia se calcula con la misma fórmula, ¡pero sustituye valores diferentes!

Al reconectar un motor eléctrico de un delta a una estrella y alimentarlo desde la misma red, la potencia desarrollada por este motor se reduce en 3 veces. Al cambiar de devanados de estrella a triángulo de generadores o devanados secundarios de transformadores, el voltaje de la red disminuye 1,73 veces, por ejemplo, de 380 a 220 V.

La potencia del generador o transformador permanece igual porque se conserva el voltaje y la corriente en cada devanado de fase, aunque la corriente en los cables de línea aumente 1,73 veces.Al cambiar los devanados de los generadores o los devanados secundarios de los transformadores de triángulo a estrella, ocurre el fenómeno opuesto: la tensión de línea de la red aumenta 1,73 veces, las corrientes en los devanados de fase siguen siendo las mismas, las corrientes en los cables de línea disminuyen por 1,73 veces.