Configuratii stea si triunghi trifazate

Configuratii stea si triunghi trifazate

Configuratia stea (Y)

Acest tip de configuratie este cel considerat pana acum in sectiunile precedente. Aceasta se caracterizeaza prin existenta unui punct comun tuturor surselor de tensiune.

Daca redesenam circuitul, folosind in loc de sursele de tensiune bobine, reprezentand infasurarile generatorului, si rearanjam pozitia acestora, configuratia devine mai aparenta.

Linii si faze

Cei trei conductori ce pleaca de la sursele de alimentare (infasurari) inspre sarcina, poarta numele de "linii", iar infasurarile propriu-zise sunt denumite "faze". Intr-un sistem "Y" (stea), prezenta conductorului neutru nu este obligatorie, desi ajuta la evitarea problemelor de potential in cazul in care una dintre sarcini este scoasa din functiune.

Tensiunea si curentul de linie si de faza

La masurarea tensiunilor si curentilor intr-un sistem trifazat, trebuie sa fim atenti ce si unde anume masuram. Tensiunea de linie se refera la valoarea tensiunii masurata intre oricare doi conductori, intr-un sistem trifazat echilibrat. In circuitul de sus, tensiunea de linie este aproximativ 208 V. Tensiunea de faza se refera la tensiunea masurata la bornele oricarui component (infasurarea sursei sau impedanta) intr-un circuit trifazat. Acolo unde exista fir neutru, putem spune ca tensiunea de faza se masoara intre linie si neutru. in circuitul de sus, tensiune de faza este de 120 V. Ambii termeni, tensiunea/curentul de linie si tensiunea/curentul de faza au aceeasi logica: primul se refera la tensiunea/curentul prin oricare dintre conductori (linie), iar celalalt la tensiunea/curentul prin oricare component.

Sursele si sarcinile dintr-o configuratie in stea au tot timpul tensiunile de linie mai mari decat tensiunile de faza, iar curentii de linie egali cu cei de faza. Mai mult, daca sursa sau sarcina este echilibrata, tensiunea de linie va fi egala cu produsul dintre tensiunea de faza si radical de ordin doi din trei:

Configuratia triunghi (Δ)

Un alt tip de configuratie pentru sistemele de alimentare trifazate este configuratia triunghi, denumita si "delta", dupa litera greceasca Δ

La o prima vedere, am putea presupune ca sursele de tensiune astfel conectate, ar produce un scurt-circuit, din cauza ca electronii sunt liberi sa se deplaseze in jurul triunghiului neexistand o alta rezistenta decat impedanta interna a infasurarilor. Insa, datorita diferentelor de faza dintre cele trei surse, acest lucru nu se intampla.

Aplicarea legii lui Kirchhoff pentru tensiune

Putem verifica acest lucru aplicand legea lui Kirchhoff pentru tensiune si sa vedem daca suma tensiunilor din interiorul buclei formate din laturile triunghiului este intr-adevar zero. Daca suma este zero, atunci nu va exista nicio cadere de tensiune necesara pentru impingerea electronilor de-a lungul buclei, si prin urmare, nu va exista nici curent si nici posibilitatea aparitiei scurt-circuitului. Incepand cu infasurarea de sus si continuand in directie trigonometrica, expresia legii lui Kirchhoff pentru tensiune arata astfel:

Intr-adevar, suma acestor trei vectori este zero.

Deschiderea circuitului de alimentare

O alta metoda prin care putem demonstra ca nu poate exista curent electric in jurul circuitului format de cele trei surse de alimentare (infasurari), este sa "deschidem" bucla la unul dintre noduri, si sa calculam diferenta de potential (tensiunea) dintre cele doua ramuri.

Incepand cu infasurarea din dreapta si continuand in sens trigonometric, ecuatia legii lui Kirchhoff pentru tensiune arata astfel:

Rezultatul obtinut este intr-adevar zero, ceea ce inseamna ca nu va exista circulatie de curent in bucla formata de triunghiul surselor de alimentare, atunci cand circuitul este inchis.

Tensiunea si curentul de linie si de faza

Datorita faptului ca fiecare pereche de conductori, intr-o configuratie triunghi, este conectata direct la bornele unei singure infasurari, tensiunea de linie va fi egala cu tensiunea de faza. De asemenea, datorita faptului ca fiecare conductor are un punct comun cu doua infasurari, curentul de linie va fi suma vectorilor celor doi curenti de faza.

Exemplu

Sa luam un circuit ca si exemplu.

Caderea de tensiune pe fiecare rezistor va fi de 120 V, iar curentul fiecarei faza va fi de 83,33 A:

Comparatie intre sistemele trifazate stea si triunghi

Un avantaj al utilizarii configuratiei triunghi, consta in lipsa firului neutru. In conexiunea stea, firul neutru este necesar pentru preluarea oricaror curenti in cazul in care sarcina este dezechilibrata. Acest lucru nu este insa necesar (nici macar posibil!) intr-o configuratie triunghi. Fiecare element fiind conectat direct la bornele sursei respective, tensiunea din circuit va fi aceeasi indiferent de comportamentul individual al sarcinilor.

Probabil ca cel mai mare avantaj a conexiunii triunghi este toleranta sistemului in caz de defect. Defectarea uneia dintre infasurari nu va influenta tensiunea sarcinii si nici curentul!

Singura consecinta al unui defect intr-una dintre infasurari, pentru un sistem in configuratie triunghi, este cresterea curentului de faza pentru infasurarile ramase.

Sa comparam acest comportament cu cel al unui sistem in configuratie stea, dar cu aceeasi configuratie sa sarcinii (triunghi).

Cu o sarcina in configuratie triunghi (Δ), caderea de tensiune pe doua dintre sarcini scade la jumatate (104 V), iar una dintre sarcini ramane la tensiunea originala, 208 V. O sarcina in configuratie Y, sufera si mai mult de pe urma aceluiasi defect al infasurarii.

In acest caz, numarul sarcinilor ce sufera o reducere a tensiunii se ridica la doua, iar caderea de tensiunea pe cea de a treia sarcina este zero! Din aceasta cauza, sursele de tensiune in configuratie triunghi (Δ) sunt preferate pentru fiabilitatea lor. Totusi, daca este necesara o tensiune duala (120/208), sau curenti de linie mai mici, sunt preferate sistemele in conexiune stea (Y).