Cálculo de circuitos trifásicos.
Cadena corriente alterna trifasica consiste en una fuente de alimentación trifásica, un consumidor trifásico y los cables de línea de comunicación entre ellos.
Un suministro trifásico simétrico se puede representar como tres suministros monofásicos que funcionan a la misma frecuencia con el mismo voltaje y con un ángulo de fase en el tiempo de 120 °. Estas fuentes pueden estar conectadas en estrella o delta.
Cuando se conecta en estrella, el comienzo condicional de las fases se usa para conectar tres conductores lineales A, B, C, y los extremos de las fases se unen en un punto, llamado punto neutro de la fuente de energía (generador trifásico). o transformador). En este punto se puede conectar un cable neutro N. El diagrama de conexión en estrella de la fuente de alimentación se muestra en la Figura 1, a.
Arroz. 1. Diagramas de conexión de las fases de la fuente de alimentación: a — estrella; b-triángulo
El voltaje entre la línea y el conductor neutro se denomina fase y entre los conductores de línea se denomina línea (para obtener más detalles, consulte aquí: Tensión de línea y de fase).
V formulario integrado las entradas de las expresiones para las tensiones de fase son:
Los voltajes de línea correspondientes cuando están conectados en estrella:
Aquí Uf es el módulo de tensión de fase de la fuente de alimentación y Ul es el módulo de tensión de línea. En un sistema trifásico simétrico, cuando las fases de la fuente están conectadas en estrella, existe una relación entre estos voltajes:
Cuando las fases están conectadas con un triángulo, las fuentes de alimentación de fase están conectadas en serie en un circuito cerrado (Figura 1, b).
Se sacan tres cables lineales A, B, C desde los puntos de combinación de las fuentes entre sí, que van a la carga. En la Figura 1, b, se puede ver que las salidas de las fuentes de fase están conectadas a cables lineales y, por lo tanto, cuando las fases de la fuente están conectadas por un triángulo, los voltajes de fase son iguales a lineales. En este caso, no hay cable neutro.
Una carga se puede conectar a un suministro trifásico. En términos de tamaño y naturaleza, una carga trifásica puede ser simétrica y asimétrica.
En el caso de una carga simétrica, las resistencias complejas de las tres fases son las mismas, y si estas resistencias son diferentes, entonces la carga está desequilibrada. Las fases de carga se pueden conectar entre sí en estrella o en triángulo (Figura 2), independientemente del esquema de conexión de la fuente.
Arroz. 2. Diagramas de conexión de fase de carga
La conexión en estrella puede ser con o sin cable neutro (ver Figura 2, a). La ausencia de un cable neutro elimina la conexión rígida de la tensión de carga a la tensión de alimentación y, en el caso de una carga de fase asimétrica, estas tensiones no son iguales entre sí.Para distinguirlos, acordamos usar letras mayúsculas en los índices de designación de letras de los voltajes y corrientes de suministro, y letras minúsculas en los parámetros específicos de carga.
El algoritmo para analizar un circuito trifásico depende del esquema de conexión de carga, los parámetros iniciales y el propósito del cálculo.
El método de dos nodos se utiliza para determinar las tensiones de fase con una carga desequilibrada conectada en estrella sin conductor neutro. Según este método, el cálculo comienza con la determinación de la tensión UN entre los puntos neutros de la alimentación y la carga, denominada tensión de desviación del neutro:
donde ya, yb, yc — valores admisibles de las fases de carga correspondientes en forma compleja
Los voltajes a través de las fases de una carga desequilibrada se encuentran a partir de las expresiones:
En el caso especial de desequilibrio de carga, cuando, en ausencia de conductor neutro, se produce un cortocircuito en una de las fases de carga, la tensión de polarización del neutro es igual a la tensión de fase de la alimentación de la fase en la que se produce el cortocircuito. ocurrió.
El voltaje en la fase cerrada de la carga es cero, y en las otras dos es numéricamente igual al voltaje de línea. Supongamos, por ejemplo, que se produce un cortocircuito en la fase B. La tensión de polarización del neutro para este caso es UN = UB. Entonces los voltajes de fase en la carga:
Corrientes de fase en la carga, también son corrientes de conductor de línea para cualquier tipo de carga:
En las tareas al calcular circuitos trifásicos, se consideran tres opciones para conectar consumidores trifásicos con una estrella: conexión a un cable neutro en presencia de consumidores en tres fases, conexión a un cable neutro en ausencia de consumidores en una de las fases, y conexión sin hilo neutro con compuesto corto en una de las fases de carga...
En la primera y segunda versiones, los voltajes de fase correspondientes del suministro están ubicados en las fases de carga y las corrientes de fase en la carga están determinadas por las fórmulas anteriores.
En la tercera versión, el voltaje de las fases de carga no es igual al voltaje de fase del suministro y se determina usando las dependencias
Las corrientes en dos fases sin cortocircuito se determinan según la ley de Ohm, como una fracción de la división de la tensión de fase por la impedancia de la fase respectiva. La corriente de cortocircuito se determina usando una ecuación basada en Primera ley de Kirchhoffcompilado para el punto neutro de la carga.
Para el ejemplo anterior de un cortocircuito de fase B:
Para cada tipo de carga, las potencias activa y reactiva trifásicas son iguales a la suma de las potencias activa y reactiva de las fases individuales, respectivamente. Para determinar estas potencias de fase, puedes usar la expresión
donde Uf,Azf, es el complejo de la tensión y el complejo de las corrientes acopladas en la fase de carga; Pf, Qf — potencia activa y reactiva en la fase de carga.
Potencia activa trifásica: P = Pa + Pb + Pc
Potencia reactiva trifásica: Q = Qa + Qb + Vc
Potencia aparente trifásica:
Cuando los consumidores están conectados por un triángulo, el circuito toma la forma que se muestra en la Figura 2, b. En este modo, la conexión de fase de la fuente de alimentación balanceada es irrelevante.
Los voltajes entre las líneas de suministro de energía se detectan en las fases de carga. Las corrientes de fase en la carga se determinan usando Ley de Ohm para una sección de un circuitoAzf = Uf /zf, donde Uf — tensión de fase en la carga (correspondiente a la tensión de red de la fuente de alimentación); zf es la resistencia total de la fase correspondiente de la carga.
Las corrientes en conductores lineales están determinadas por corrientes de fase basadas en la primera ley de Kirchhoff para cada nodo (puntos a, b, c) del circuito que se muestra en la Figura 2, b:
