Cómo convertir monofásico a alimentación trifásica

Cómo convertir monofásico a alimentación trifásica

En los Estados Unidos, la mayor parte del poder que ingresa a los hogares de las personas es el poder de una fase. Sin embargo, la potencia generada en la planta de energía eléctrica es trifásica. Esta es la idea detrás de las grandes líneas de transmisión que se adjuntan a las torres altas: se supone que estas líneas transmiten la mayor cantidad de voltaje posible a través de largas distancias antes de que esta energía se "conecte" y se envíe a los vecindarios a un voltaje muy reducido.

La energía monofásica es suficiente para prácticamente todos los electrodomésticos, mientras que las configuraciones industriales que incluyen equipos pesados ​​requieren energía trifásica. pero ¿qué sucede si necesita energía trifásica y todo lo que tiene es la energía monofásica que ingresa a su hogar?

advertencia

La información aquí está destinada únicamente para fines académicos, no instructivos. nunca experimente o altere los cables eléctricos en su hogar o en cualquier otro lugar, a menos que haya recibido capacitación específica para el trabajo.

Potencia trifásica: una analogía visual.

Imagínate a ti mismo y a dos de tus amigos (obviamente aburridos) caminando hacia adelante y hacia atrás a una velocidad rápida de 2 metros por segundo (aproximadamente 4.5 millas por hora) a lo largo de un camino que va de norte a sur y mide 60 metros de punta a punta. cada uno de ustedes comienza en el punto medio de este camino, camina hacia el extremo norte, regresa al inicio, continúa caminando hacia el extremo opuesto y regresa nuevamente al centro, completando así una "vuelta" de 120 metros o ciclo. Como cada uno de ustedes camina a 2 metros por segundo, un viaje de ida y vuelta lleva a cada persona exactamente 60 segundos.

asuma además que en el punto de partida, el "estado" de cada uno de ustedes es cero. usted gana una unidad de estado por cada metro que camina hacia el norte y pierde una unidad de estado por cada metro que camina hacia el sur. por lo tanto, cuando uno de ustedes alcanza el extremo norte del camino, esa persona tiene un estado de 30, mientras que cualquiera que haga el giro en el extremo sur tiene un estado de -30. reconocen que los tres pueden separarse al máximo como máximo al comenzar con 20 segundos de diferencia, porque cada circuito toma 60 segundos y son tres, y 60 dividido por 3 es 20. Si hace el álgebra, encontrará que cuando uno de ustedes ha maximizado su "estado" en un valor de 30 al alcanzar el extremo norte, los otros dos se están cruzando a la mitad a lo largo de la sección sur, uno hacia el norte y el otro hacia el sur, donde cada caminante tiene un estado de -15. si sumas tus valores de estado en ese momento, suman 30 + (-15) + (-15) = 0. es posible mostrar que, de hecho, la suma de todos tus valores de estado en cualquier momento es 0 mientras los tres estén perfectamente escalonados como se describe.

Potencia y tensión en circuitos de ca.

esto ofrece un modelo de cómo se ve la energía eléctrica trifásica, excepto que "voltaje" se sustituye por "estado" y en lugar de que se produzca un ciclo cada 60 segundos, se producen 60 ciclos de voltaje por segundo. Además, en lugar de que cada persona pase el punto de inicio dos veces por minuto, el voltaje pasa a través del punto cero 120 veces por segundo.

Debido a la manera en que la potencia, la corriente y el voltaje están relacionados matemáticamente, la potencia trifásica permanece en un nivel constante, distinto de cero, aunque los tres voltajes individuales se agreguen a cero en cualquier momento. esta relación es:

p = v 2 / r

aquí p es potencia en vatios, v es voltaje en voltios y r es resistencia eléctrica en unidades llamadas ohmios. puede ver que los voltajes negativos contribuyen a la potencia porque al cuadrar un número negativo se obtiene un valor positivo. la potencia total en un sistema trifásico es solo la suma de la potencia de los tres valores de potencia individuales de cada fase.

Además, si alguna vez te has preguntado cómo la corriente alterna (ac) obtuvo su nombre, ahora tienes tu respuesta. el voltaje nunca es constante en los sistemas monofásicos o trifásicos, y como resultado, ninguno de los dos es corriente; estos están relacionados por la ley de ohm, que es v = ir, donde i representa la corriente en amperios ("amps").

Potencia monofásica: ampliando la analogía.

para extender la analogía de los amigos que caminan hacia adelante y hacia atrás hasta el poder de una fase, simplemente imagine que dos de sus amigos son llamados a casa a cenar mientras usted continúa caminando, y ahí está. es decir, la potencia trifásica es literalmente solo tres fuentes de alimentación monofásicas compensadas mutuamente por un tercio de un ciclo (o en términos trigonométricos, por 120 grados). en una fuente de alimentación monofásica, cada vez que la tensión única se vuelve brevemente cero, también lo hace la salida de potencia. quizás pueda comprender ahora por qué los electrodomésticos pequeños, que no se ven muy afectados por fallas muy breves en la energía, pueden funcionar con energía monofásica, mientras que las máquinas grandes que operan a niveles de potencia (potencia) altos no pueden hacerlo; Requieren una fuente de alimentación grande y constante.

todo lo anterior se entiende más fácilmente consultando un gráfico de voltaje en función del tiempo para una fuente de alimentación trifásica (ver recursos). En esta gráfica, las fases individuales se grafican en líneas rojas, púrpuras y azules. estos siempre se suman a cero, pero la suma de sus cuadrados es positiva y constante. por lo tanto, dado un valor invariable de r, la potencia p en estas configuraciones también es constante debido a la relación p = v 2 / r.

para un suministro monofásico, no hay voltajes para resumir, y el voltaje de una sola fase pasa a través del punto cero 120 veces por segundo. en estos instantes, la potencia cae a cero pero se recupera lo suficientemente rápido como para que las luces más pequeñas, los electrodomésticos, etc., no experimenten interrupciones notables.

Conversión monofásica a trifásica

Si tiene un motor trifásico en un dispositivo más grande, como un compresor de aire de tamaño industrial y no tiene acceso a la alimentación trifásica debido a la forma en que está configurada su red local, hay soluciones que puede utilizar para obtener su equipo correctamente alimentado. (Uno de estos es simplemente reemplazar el motor trifásico con un motor monofásico, pero esto no es tan inteligente como otras soluciones).

Existen numerosos tipos de convertidores trifásicos disponibles. Uno de estos, un convertidor estático, aprovecha el hecho de que, si bien un motor trifásico no puede arrancar con energía monofásica, puede seguir funcionando con energía monofásica una vez que se inicie. un convertidor estático hace esto con la ayuda de condensadores (dispositivos que pueden almacenar carga), lo que permite que el convertidor estático permanezca en una de las fases, aunque de una manera ineficiente que garantice una disminución de la vida útil efectiva del motor. un convertidor de fase rotativoPor otro lado, actúa como una especie de combinación de un motor trifásico sustituto y un generador independiente. este dispositivo incluye un motor inactivo que, una vez que se pone en movimiento, no gira ninguna parte móvil en las máquinas principales, sino que genera energía para que toda la configuración pueda imitar un sistema de alimentación trifásico razonablemente bien. finalmente, un variador de frecuencia (vfd) utiliza componentes llamados inversores, que pueden usarse para crear corriente alterna en casi cualquier frecuencia deseada y replicar la mayoría de las condiciones dentro de un motor trifásico estándar.

Ninguno de estos convertidores es perfecto, como tampoco se puede usar un cuchillo de pan para cortar carne con facilidad. pero un cuchillo de pan es mejor que sus manos desnudas, por lo que estos conversores son realmente buenos para tener a mano si a menudo trabaja con maquinaria y herramientas que requieren mucha energía.



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