Transmisie trifazată a energiei electrice
Energia electrică trifazată este o metodă comună de transmitere a energiei electrice. Este un tip de sistem polifazat utilizat în principal pentru alimentarea motoarelor și a multor alte dispozitive. Un sistem trifazat folosește mai puțin material conductor pentru a transmite energie electrică decât sistemele echivalente monofazate, bifazate sau cu curent continuu la aceeași tensiune .
Într-un sistem trifazat, trei conductori de circuit transportă trei curenți alternativi (de aceeași frecvență) care ating valorile lor de vârf instantanee în momente diferite. Luând un conductor ca referință, ceilalți doi curenți sunt întârziați în timp cu o treime și două treimi dintr-un ciclu al curentului electric. Această întârziere între „faze” are ca efect transferul constant de putere pe fiecare ciclu al curentului și face posibilă producerea unui câmp magnetic rotativ într-un motor electric.
Sistemele trifazate pot avea sau nu un fir neutru. Un fir neutru permite sistemului trifazat să utilizeze o tensiune mai mare în timp ce susține în continuare aparate monofazate de tensiune mai mică. În situații de distribuție de înaltă tensiune, este comun să nu aveți un fir neutru, deoarece sarcinile pot fi pur și simplu conectate între faze (conexiune fază-fază).
Trifaza are proprietăți care o fac foarte dezirabilă în sistemele de energie electrică. În primul rând, curenții de fază tind să se anuleze reciproc, însumând la zero în cazul unei sarcini echilibrate liniare. Acest lucru face posibilă eliminarea conductorului neutru pe unele linii; toți conductorii de fază poartă același curent și astfel pot avea aceeași dimensiune, pentru o sarcină echilibrată. În al doilea rând, transferul de putere într-o sarcină echilibrată liniară este constant, ceea ce ajută la reducerea vibrațiilor generatorului și motorului. În cele din urmă, sistemele trifazate pot produce un câmp magnetic care se rotește într-o direcție specificată, ceea ce simplifică proiectarea motoarelor electrice. Trei este cea mai mică ordine de fază pentru a prezenta toate aceste proprietăți.
Majoritatea sarcinilor interne sunt monofazate. În general, puterea trifazată fie nu intră deloc în casele casnice, fie acolo unde o face, este împărțită la tabloul principal de distribuție.
La centrală, un generator electric transformă puterea mecanică într-un set de curenți electrici alternativi, câte unul din fiecare bobină electromagnetică sau înfășurarea generatorului. Curenții sunt funcții sinusoidale ale timpului, toate la aceeași frecvență, dar compensate în timp pentru a da faze diferite. Într-un sistem trifazat, fazele sunt distanțate în mod egal, oferind o separare a fazelor de o treime din ciclu. Frecvența de alimentare este de obicei de 50 Hz în Asia, Europa, America de Sud și Australia și 60 Hz în SUA și Canada (dar pentru mai multe detalii, consultați Sistemele de alimentare din rețea).
Generatoarele produc o tensiune care variază de la sute de volți la 30.000 de volți. La centrală, transformatoarele „intensifică” această tensiune la una mai potrivită pentru transmisie.
După numeroase conversii suplimentare în rețeaua de transport și distribuție, puterea este în cele din urmă transformată în tensiunea de rețea standard (adică tensiunea „gospodărie”). Este posibil ca puterea să fi fost deja împărțită în monofază în acest moment sau poate fi în continuare trifazată. În cazul în care descreșterea este de 3 faze, ieșirea acestui transformator este de obicei conectată la stea cu tensiunea de rețea standard (120 V în America de Nord și 230 V în Europa și Australia) fiind tensiunea neutră de fază. Un alt sistem frecvent văzut în America de Nord este acela de a avea o deltă conectată secundar cu o priză centrală pe una dintre înfășurări care alimentează solul și neutru. Acest lucru permite 240 V trifazic, precum și trei tensiuni monofazate diferite (120 V între două dintre faze și neutru, 208 V între a treia fază (cunoscut sub numele de picior înalt) și neutru și 240 V între oricare două faze) să fie puse la dispoziție de la aceeași aprovizionare.