En este artículo técnico, te explicamos qué es la fase en electricidad y las principales diferencias entre los sistemas de alimentación monofásicos, bifásicos y trifásicos, así como sus principales beneficios y aplicaciones.
La alimentación de CA (corriente alterna) es un tipo de electricidad en la que el flujo de corriente cambia frecuentemente de dirección.
A principios del año 1900, la fuente de alimentación de CA se utiliza tanto para empresas como para hogares.
El sistema de la fuente de alimentación se clasifica en tres tipos: fuente de alimentación monofásica , así como fuente de alimentación bifásica o trifásica.
Para la mayoría de los entornos industriales y comerciales, el suministro bifásico o trifásico se utiliza para ejecutar cargas elevadas, mientras que los hogares generalmente se abastecen por una sola fase, porque los electrodomésticos requieren menos energía.
¿Qué es la fase en electricidad?
En general, la fase en la electricidad es la corriente o el voltaje entre un cable existente y un cable neutro.
Fase significa la distribución de la carga, si se usa un solo cable, se producirá una carga adicional y si se usan tres cables, las cargas se separarán entre ellos.
Esto se puede llamar como menos potencia para 1 fase y más potencia para 3 fases.
Si es un sistema monofásico, incluye dos cables, así como si es un sistema bifasico o trifásico, entonces incluye 3 cables (o) cuatro cables.
Diferencia entre monofásica y bifásica o trifásica
Tanto los sistemas de alimentación como monofásicos como bifásicos o trifásicos utilizan alimentación de CA para referir unidades.
Debido a que el flujo de corriente con alimentación de CA siempre está en las direcciones de alternancia.
La principal diferencia entre estos dos suministros es la fiabilidad de la entrega.
1. Suministro monofásico
En el campo de la electricidad, el suministro monofásico es el suministro de energía de CA por un sistema en el que todos los voltajes de suministro cambian simultáneamente.
Cuando se conecta un suministro monofásico a un motor de CA que no genera un campo magnético giratorio, los motores monofásicos requieren circuitos adicionales para funcionar, pero estos motores eléctricos tienen una potencia nominal de 10 kW.
En cada ciclo, un voltaje de sistema monofásico alcanza un valor pico dos veces; El poder directo no es estable.
Una carga con monofásico puede ser alimentada por un transformador trifásico compartido en dos fases.
Una es con la conexión entre dos fases o con la conexión entre una fase y neutral. Estos dos darán voltajes diferentes de una fuente de alimentación dada.
Este tipo de suministro de fase proporciona hasta 230V.
Las aplicaciones de este suministro se utilizan principalmente para el funcionamiento de pequeños electrodomésticos como aires acondicionados, ventiladores, calentadores, etc.
El sistema monofásico consiste en una única tensión alterna suministrada por dos conductores, y representa el circuito mas básico para poder alimentar pequeños receptores y alumbrado.
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Beneficios de suministro monofásico
Los beneficios de elegir un suministro monofásico incluyen los siguientes.
- El diseño es sencillo.
- El costo de diseño es menor
- La fuente de alimentación de CA más eficiente para hasta 1000 vatios
- La fuente de alimentación de CA monofásica es más competente para hasta 1000 vatios.
- Amplia gama de usos de aplicaciones.
2. Suministro bifásico
El sistema bifásico consiste en una línea de dos fases y neutro en la que se pueden obtener dos tensiones desfasadas entre si. Se utiliza sobretodo para repartir cuando existen muchas cargas monofásicas, por ejemplo 6kW a 120 V serían 50 A, en cambio con la misma potencia a dos fases y neutro bastan 25 A. Lo mismo sería a 230 V, 11,5 kW serían 50 A y con 2 fases y neutro serían 25 A.
Estas dos fases y neutro pueden derivar de una red trifásica o pueden venir de un transformador monofásico con toma media (no usado en Europa), en donde la relación de voltajes entre fases (extremos) y fase y neutro (un extremo y central) es de 2, con tensiones típicas de 110/220, 115/230, 120/240 V o 220/440 V.
En realidad bifásico se refiere al sistema antiguo de dos fases a 90 grados, por eso no es muy correcto llamar bifásico al sistema de dos fases y neutro actual, en España se le conocía como doble monofásico. Hay quien llama bifásico a una línea de 2 fases / 2 hilos, no es del todo correcto por que el circuito se comporta igual que uno monofásico. En América también se le llama al sistema de transformador monofásico de toma media como monofásico 3 hilos.
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Aplicaciones de suministro monofásico o bifásico
Las aplicaciones del suministro monofásico o bifásico incluyen lo siguiente.
- Esta fuente de alimentación es aplicable tanto para hogares como para negocios.
- Se utiliza para suministrar mucha energía a los hogares, así como a las empresas no industriales.
- Esta fuente de alimentación es suficiente para hacer funcionar los motores de hasta aproximadamente 5 caballos de fuerza (hp).
3. Suministro trifásico
La fuente de alimentación trifásica incluye cuatro cables, como uno neutro y tres conductores.
Los tres conductores están lejos de la fase y el espacio a 120º de distancia el uno del otro.
Las fuentes de alimentación trifásicas se utilizan como fuente de alimentación de CA monofásica.
Para la carga pequeña, se puede elegir una fuente de alimentación de CA monofásica, así como neutral, del sistema de fuente de alimentación de CA trifásica.
Este suministro es constante y en absoluto cae totalmente a cero.
El poder de este sistema se puede ilustrar en dos configuraciones, a saber , conexión en estrella (o) conexión en triángulo.
La conexión de la configuración en estrella se utiliza en la comunicación a larga distancia, ya que incluye un cable neutro a la corriente de error.
Explicado más tecnicamente:
Trifásico significa un generador que da 3 tensiones desfasadas 120 grados. Normalmente en baja tensión se suministra a 4 hilos con secundario del transformador en estrella en donde existen dos tensiones, que son las tensiones fase-neutro y fase-fase. La tensión FF es 1,732 veces mayor que la de FN, existen sistemas de 120/208, 127/220 V, 133/230 V, 220/380 V, 230/400 V, 240/415 V, 254/440 V, 277/480 V, 400/690 V, aunque en los 3 últimos no suele haber neutro por que están pensados para usos industriales.
Valores actuales trifásicos en un sistema trifásico
División de valores de corriente trifásica en un sistema trifásico
Los siguientes puntos pueden tenerse en cuenta para comprender la división de la corriente trifásica en un sistema trifásico
1. Los símbolos de flecha que se muestran junto a la corriente trifásica ( I R , I Y e I B ) en las figuras 1 y 2 no indican las direcciones de las corrientes en un momento en particular, pero muestran las direcciones de las corrientes cuando asumimos que son positivas. Cabe señalar que no hay ningún momento en el que la dirección de las tres corrientes de fase sea la misma, es decir, no hay un momento posible en el que todas las corrientes de tres fases vayan o salgan al punto común a la vez.
Los símbolos de flecha muestran que la primera corriente sale de la fase R , luego, después del tiempo de fase de 120 °, esta corriente sale de la fase Y y durante los siguientes 120 ° , sale de la fase B.
2. En uno o dos conductores, la corriente de salida es igual a la corriente de entrada en ese conductor (o conductores). En otras palabras, cada conductor proporciona una ruta de retorno a las corrientes de los otros conductores. De esta manera, la división actual cambia continuamente en tres líneas. Por lo tanto, la suma algebraica de tres corrientes es cero (0) en cualquier instante.
Explicación de las corrientes trifásicas en el sistema polifásico:
Las corrientes trifásicas se muestran en la figura anterior que tiene el mismo valor de pico de 8A pero desplazado el uno del otro en 120 ° .
En la figura anterior, en el punto "a", los valores de las corrientes en las fases R y B son + 4A y la dirección de estas corrientes está fuera, mientras que el valor de la fase Y es -8A . Significa que la corriente de fase Y proporciona el camino de retorno a las corrientes de fase R y B.
Similar.
- En el punto "b" = I R = + 6A, I Y = + 2A, I B = -8A ... Ahora B proporciona la ruta de retorno para las corrientes Y y R
- En el punto "C" = I Y = + 6A, I B = + 2A, I R = -8A ... Ahora R proporciona el camino de retorno para las corrientes Y y B
- En el punto "d" = I R = 0A, I B = + 6.9A, I Y = -6.9A ... Es decir, la corriente B es saliente y Y regresa de la ruta Y
Por lo tanto, puede observarse que aunque la distribución actual en tres fases cambia continuamente , pero en cualquier instante, su suma algebraica de los valores instantáneos es Cero (0), es decir
I R + I Y + I B = 0 ……………. Algebraicamente
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Beneficios de suministro trifásico
Los beneficios de elegir un suministro trifásico incluyen los siguientes.
- Reducción de la utilización de cobre
- Disminución de los riesgos de seguridad para los empleados
- Costos de tratamiento laboral
- La eficiencia del conductor es mayor
- Instalación para ejecutar cargas de alta potencia
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Aplicaciones de suministro trifásico
Las aplicaciones del suministro trifásico incluyen lo siguiente.
Estos tipos de suministros se utilizan en redes eléctricas , torres móviles, centros de datos, aviones, a bordo, sistemas no tripulados, así como otras cargas electrónicas de más de 1000 vatios.
Es aplicable a empresas industriales, manufactureras y grandes.
Estos se utilizan en centros de datos que necesitan mucha energía y alta densidad.
Diferencias clave entre suministros monofásicos y bifásicos o trifásicos
Las diferencias clave entre una fase, dos y tres fases incluyen las siguientes:
- La definición de la fuente de alimentación monofásica es, las fuentes de alimentación a través de un solo conductor.
- La definición de la fuente de alimentación bifásica o trifásica es que la energía fluye a través de dos o tres conductores.
- La fuente de alimentación monofásica tiene un ciclo de onda distinto, mientras que, Trifásico tiene tres ciclos de onda distintos.
- Monofásico requiere un solo cable para conectar el circuito mientras que; Bifásico o Trifásico necesita 3 hilos o cuatro.
- El voltaje de la fase única es de 230V, mientras que el voltaje trifásico es de 400V.
- El nombre de fase de la fase única es fase dividida, mientras que tres fases no tiene otro nombre.
- La capacidad de transferencia de potencia en la fase única es mínima, mientras que la trifásica tiene la máxima.
- La conexión de una sola fase es simple, mientras que en 3 fases es complicada.
- La falla de energía ocurre en una sola fase, pero no ocurre en tres fases.
- La pérdida en una sola fase es máxima, mientras que en tres fases es mínima.
- La eficiencia monofásica es menor, mientras que en tres fases es alta.
- La monofásica es económica, mientras que la trifásica es costosa.
- La fuente de alimentación de CA monofásica se utiliza para electrodomésticos y la fuente de alimentación trifásica se utiliza en grandes industrias para ejecutar cargas pesadas.
La elección de un sistema monofásico (o) trifásico depende principalmente de los requisitos de potencia de una aplicación en particular.
De todos modos, un componente bien diseñado asegurará una distribución de energía confiable y robusta.
Te dejamos a continuación dos vídeos didácticos sobre esta explicación:
Ver vídeo 1: Diferencia entre instalación monofásica y trifásica
Ver vídeo 2: Trifásica a Monofásica
Fuentes:
https://vrelectrificaciones.com/que-es-la-corriente-monofasica-bifasica-y-trifasica/
https://www.todoexpertos.com/
https://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com/