Fuente de Alimentación Trifásica: ¿Por qué la utilizamos? | Beneficios de la energía trifásica

La mayoría de los aparatos eléctricos utilizados en hogares y empresas funcionan con corriente alterna (CA), lo que significa que el voltaje suministrado es pulsante, a diferencia de la salida constante de una batería (corriente continua, CC). En EE.UU., el voltaje suministrado por las empresas de servicios públicos tiene una frecuencia de 60 Hercios, lo que significa que alterna entre polaridad positiva y negativa 60 veces por segundo.

La mayoría de las fuentes de alimentación de CA se pueden clasificar en monofásicas o trifásicas según las características del voltaje suministrado. Como sugiere el nombre, un sistema trifásico tiene tres voltajes de CA separados, cada uno con una frecuencia de 60 Hz. Sin embargo, estos voltajes alternan entre positivo y negativo en secuencia, no simultáneamente, proporcionando un suministro constante que no es posible con uno solo. -sistema de fases.

¿Estás planeando un proyecto de construcción? Consigue un diseño eléctrico profesional.

Cómo la energía trifásica abarata las instalaciones eléctricas

La capacidad de los sistemas de alimentación de CA se mide en voltios-amperios (VA) y se calcula multiplicando el voltaje y la corriente.

• Por ejemplo, un circuito de 120 V con cableado de 20 A puede transportar 2400 VA.
• Un circuito trifásico con cableado de 20 A puede transportar 7200 VA.

Considera que necesitas un conductor neutro y un conductor de puesta a tierra en ambos casos, además de un conductor vivo para cada salida de tensión. Esto significa que necesitará tres cables para el sistema monofásico y cinco cables para el sistema trifásico. Es decir, el sistema trifásico tiene el 300% de la capacidad del sistema monofásico, utilizando sólo dos cables adicionales (sólo un 67% más de cobre). Cuando se considera la reducción en el cableado resultante del uso de energía trifásica en una gran instalación comercial o industrial, los ahorros son significativos.

La energía monofásica se utiliza normalmente en aplicaciones residenciales donde las cargas son demasiado pequeñas para justificar la complejidad de un sistema trifásico. Sin embargo, el suministro monofásico a viviendas individuales normalmente se deriva de un sistema trifásico más grande.

• Las viviendas unifamiliares y otros edificios pequeños obtienen energía monofásica del sistema de distribución trifásico patentado por la empresa de servicios públicos.
• Los edificios multifamiliares más grandes suelen tener su propia entrada de servicio trifásica.

Ventajas de rendimiento de los equipos trifásicos

Además de ahorrar en cableado, los sistemas trifásicos tienen notables ventajas de rendimiento respecto a sus homólogos monofásicos. Esto es especialmente cierto para los motores eléctricos:

• Para una potencia determinada, los motores trifásicos tienen mayor eficiencia que los motores monofásicos. Teniendo en cuenta los elevados precios del kilovatio-hora en Nueva York, esta es una ventaja significativa.
• Los motores trifásicos también tienen un factor de potencia más alto, lo que significa que consumen menos voltios para una carga y eficiencia determinadas. Algunas tarifas eléctricas incluyen cargos por factor de potencia deficiente y los motores trifásicos pueden ayudar a reducirlos.
• Debido a que los sistemas monofásicos proporcionan energía pulsante, los motores tienden a experimentar más vibración, mientras que el suministro constante de los sistemas trifásicos da como resultado un funcionamiento más estable.
• Los motores monofásicos no pueden arrancar solos, requiriendo dispositivos externos. Por otro lado, los motores trifásicos pueden arrancar sólo con la alimentación, e incluso pueden invertir el sentido si intercambian dos conductores.

Un sistema trifásico también es más versátil que una instalación monofásica. Si necesita operar un dispositivo monofásico con una fuente de alimentación trifásica, puede usar solo uno de los tres conductores. Sin embargo, no se aplica lo contrario: los aparatos trifásicos no pueden funcionar con energía monofásica. Los motores son una excepción: se puede hacer funcionar un motor trifásico con una fuente de alimentación monofásica, pero la potencia mecánica del motor se reduce drásticamente y su vida útil se reduce drásticamente.

Requisitos de color de cableado

El Código Eléctrico Nacional establece requisitos de color de cableado para sistemas eléctricos. Esto facilita la identificación de los conductores, lo que reduce la posibilidad de error humano y mejora la seguridad. Los requisitos se resumen en la siguiente tabla.

Cuando un sistema trifásico alimenta cargas trifásicas y monofásicas, la práctica recomendada es equilibrar las cargas monofásicas entre las tres fases. Una fuente de voltaje desequilibrada puede ser perjudicial para algunos tipos de equipos. El conductor neutro también transporta una mayor corriente cuando el sistema está mal equilibrado, lo que provoca una pérdida de energía en forma de disipación de calor.

Tenga en cuenta que el cableado no es el único elemento del circuito que cambia entre instalaciones monofásicas y trifásicas. Los componentes como dispositivos de protección, cuadros de distribución y transformadores también están construidos de forma diferente. En el caso de los transformadores, se pueden utilizar tres unidades monofásicas para aumentar o reducir la tensión trifásica, pero un transformador trifásico es más económico y compacto en la mayoría de los casos.