Energía eléctrica bifásica
La energía eléctrica bifásica fue un sistema de distribución de energía eléctrica de corriente alterna polifásica de principios del siglo XX . Se utilizaban dos circuitos, con fases de voltaje que diferían en un cuarto de ciclo, 90°. Por lo general, los circuitos usaban cuatro cables, dos para cada fase. Con menor frecuencia, se usaban tres cables, con un cable común con un conductor de mayor diámetro. Algunos de los primeros generadores bifásicos tenían dos conjuntos completos de rotor y campo, con bobinados desplazados físicamente para proporcionar energía bifásica. Los generadores de las Cataratas del Niágara instalados en 1895 eran los generadores más grandes del mundo en ese momento y eran máquinas bifásicas. Los sistemas trifásicos eventualmente reemplazaron a los sistemas de energía bifásica originales para la transmisión y utilización de energía. Los sistemas de distribución bifásica activos permanecen en el centro de la ciudad de Filadelfia , donde muchos edificios comerciales están cableados permanentemente para bifásica, [2] y en Hartford, Connecticut . [3]
Comparación con la energía monofásica
La ventaja de la energía eléctrica bifásica sobre la monofásica era que permitía motores eléctricos simples y de arranque automático. En los primeros días de la ingeniería eléctrica , era más fácil analizar y diseñar sistemas bifásicos donde las fases estaban completamente separadas. [4] No fue hasta la invención del método de componentes simétricos en 1918 que los sistemas de energía polifásica tuvieron una herramienta matemática conveniente para describir casos de carga desequilibrada. El campo magnético giratorio producido con un sistema bifásico permitió que los motores eléctricos proporcionaran par desde la velocidad del motor cero, lo que no era posible con un motor de inducción monofásico (sin un medio de arranque adicional). Los motores de inducción diseñados para el funcionamiento bifásico utilizan una configuración de bobinado similar a la de los motores monofásicos de arranque por condensador . Sin embargo, en un motor de inducción bifásico, las impedancias de los dos bobinados son idénticas.
Los circuitos bifásicos también tienen la ventaja de una potencia combinada constante en una carga ideal, mientras que la potencia en un circuito monofásico pulsa al doble de la frecuencia de línea debido a los cruces por cero del voltaje y la corriente.
Comparación con la energía trifásica
La energía eléctrica trifásica requiere menos masa de conductor para el mismo voltaje y potencia total, en comparación con un circuito bifásico de cuatro cables con la misma capacidad de transporte. [5] Ha reemplazado a la energía bifásica para la distribución comercial de energía eléctrica, pero aún se encuentran circuitos bifásicos en ciertos sistemas de control.
Los circuitos bifásicos suelen utilizar dos pares separados de conductores que transportan corriente. Otra posibilidad es utilizar tres cables, pero el conductor común transporta la suma vectorial de las corrientes de fase, lo que requiere un conductor más grande. Sin embargo, la suma vectorial de las corrientes trifásicas equilibradas es cero, lo que permite eliminar los cables neutros. En la distribución de energía eléctrica, el requisito de solo tres conductores, en lugar de cuatro, representó un ahorro considerable en los costos de distribución de cables debido al gasto en conductores e instalación.
Si bien los circuitos bifásicos y trifásicos tienen una potencia combinada constante para una carga ideal, los dispositivos prácticos como los motores pueden sufrir pulsaciones de potencia en sistemas bifásicos. [4] Estas pulsaciones de potencia tienden a provocar un mayor ruido mecánico en las laminaciones de transformadores y motores debido a la magnetostricción y la vibración torsional en los ejes de transmisión del generador y del motor.
La energía bifásica se puede derivar de una fuente trifásica utilizando dos transformadores en una conexión Scott : un transformador primario se conecta a través de dos fases del suministro. El segundo transformador se conecta a una toma central del primer transformador y se devana para el 86,6 % del voltaje de fase a fase en el sistema trifásico. Los secundarios de los transformadores tendrán dos fases separadas 90 grados en el tiempo, y una carga bifásica equilibrada se equilibrará uniformemente en las tres fases de suministro.
Véase también
Referencias
- Notas
- Referencias específicas
- ^ Figura 1253 de la Guía eléctrica de Hawkins de 1917
- ^ Servicios de publicidad de la empresa para dos fases: http://www.phillyfacility.com/two_phase.htm
- ^ Williams, Al (15 de marzo de 2018). "Una historia de dos fases e inercia tecnológica". Hackaday . Consultado el 4 de febrero de 2023 .
- ^ ab Blalock, TJ (marzo de 2004). "El primer sistema polifásico: una mirada retrospectiva a la energía bifásica para la distribución de CA". Revista IEEE Power and Energy . 2 (2): 63–66. doi :10.1109/MPAE.2004.1269626.
- ^ Terrell Croft y Wilford Summers (ed), American Electricans' Handbook , undécima edición, McGraw Hill, Nueva York (1987) ISBN 0-07-013932-6 página 3–10, figura 3–23
- Referencias generales
- Donald G. Fink y H. Wayne Beaty, Manual estándar para ingenieros eléctricos , undécima edición, McGraw-Hill, Nueva York, 1978, ISBN 0-07-020974-X
- Edwin J. Houston y Arthur Kennelly, Tipos recientes de maquinaria dinamoeléctrica , copyright American Technical Book Company 1897, publicado por PF Collier and Sons Nueva York, 1902
