IL SISTEMA TRIFASE

SISTEMI MONOFASE E TRIFASEMONOFASE

• Nell’impianto elettrico di casa, è presente un’unica tensione, “portata” dal cavo di fase che si “chiude” sul cavo di neutro dopo aver attraversato i nostri utilizzatori (lampade, elettrodomestici, ecc..). Il terzo cavo presente è quello di protezione (o cavo equipotenziale, o cavo di terra). Il nostro impianto di casa è quindi un impianto monofase, cioè un impianto in cui è presente una sola tensione.

SISTEMI MONOFASE E TRIFASE

MONOFASE

• L’energia elettrica ad uso domestico viene fornita dall’azienda distributrice di energia elettrica, attraverso due soli fili: fase e neutro. Mentre l’ultimo non è in tensione, il filo di fase viene sottoposto ad una tensione alternata sinusoidale di ampiezza 230 V (valore efficace) e frequenza di 50 Hz. Questo significa che il ciclo completo si ripete in un cinquantesimo di secondo

SISTEMI MONOFASE E TRIFASE

• La norma CEI 16-4/EN 60446, in vigore dal 1990, prevede per i conduttori degli impianti trifase il seguente codice colore:

• fase R o L1: nero;

• fase S o L2: grigio;

• fase T o L3: marrone;

• neutro N: blu chiaro;

• terra/schermo; giallo/verde

TRIFASE

L’energia elettrica viene invece trasportata a grandi distanze e distribuita ad uso industriale attraverso tre conduttori: ognuno di questi è sottoposto ad una tensione sinusoidale, di frequenza 50 Hz, ma sfasata rispetto alle altre di un angolo di 120°.Le tensioni trifase vengono prodotte mediante una macchina elettrica detta generatore sincrono o alternatore

PERCHÉ SI USA IL SISTEMA TRIFASE

• Per illustrare semplicemente la differenza tra sistema monofase e sistema trifase,

immagina un canoista solitario in canoa. Può solo muoversi in avanti mentre la

sua pagaia si muove attraverso l’acqua. Quando solleva la pagaia dall’acqua

per preparare il colpo successivo, la potenza fornita alla canoa è nulla. Ora

immagina la stessa canoa con tre canoisti. Se i loro colpi sono sincronizzati in

modo che ciascuno sia separato da 1/3 di un ciclo, allora la canoa riceve una

propulsione costante e coerente verso l’acqua. Più potenza viene fornita e più la

canoa si muove attraverso l’acqua in modo più fluido ed efficiente.

VANTAGGI DEL SISTEMA TRIFASE

• Migliore efficienza degli impianti elettrici e delle macchine elettriche ad essi collegati ( le macchine elettriche trifasi hanno minor peso e minor ingombro rispetto alle monofasi, a parità di potenza e tensione ai morsetti)

• Più facile trasporto dell’energia elettrica: le linee elettriche trifase sono più leggere a parità di distanza di trasmissione rispetto alle linee monofasi. Per il trasporto dell’energia sono sufficienti 3 o 4 conduttori invece dei 6 necessari, a pari condizioni, con linee monofase risparmio di rame o alluminio nelle lineeminore potenza dissipata lungo le linee

• la presenza di tre segnali sfasati consente di creare facilmente un campo magnetico rotante, alla base del funzionamento dei motori elettrici usati in ambito industriale

DEFINIZIONI

• Si definisce SISTEMA TRIFASE SIMMETRICO un insieme di:

1. Tre circuiti elettrici

2. Alimentati con tre tensioni alternate

3. Aventi la stessa frequenza e la stessa ampiezza (e quindi stesso valore efficace)

4. Ma sfasate tra di loro di 120°

Se l’ultima condizione non è verificata, si parla di sistema trifase dissimmetrico.

COLLEGAMENTO DEIGENERATORI

• Collegamento a stella di tre

generatori ideali di tensione ( di

valore efficace E1, E2, E3)

• I morsetti 1, 2 e 3 prendono il

nome di FASI (spesso indicate

anche con R, S e T)

• Il morsetto N prende il nome di

NEUTRO (prelevato dal centro

stella O dei generatori).

COLLEGAMENTO A STELLA O A TRIANGOLO DEI GENERATORI

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

• TENSIONI DI FASE (o TENSIONI

STELLATE): le tensioni prelevate tra

FASE e NEUTRO (indicate con i

simboli ଵ, ଶ, ଷ)

• TENSIONI DI LINEA ( o TENSIONI

CONCATENATE): le tensioni

prelevate tra FASE e FASE

(indicate con ଵଶ , ଶଷ , ଷଵ )

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

• Valgono le seguenti relazioni:

•

•

•

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

• Grazie alle caratteristiche delle

tensioni di linea ଵ, ଶ,

ଷ (stessa ampiezza e

sfasamento di 120°), anche le

tensioni concatenate ଵଶ , ଶଷ ,

ଷଵ hanno la stessa ampiezza, e

sono sfasate tra loro di 120°.

• Le tensioni di fase e le tensioni di

linea costituiscono due terne

dette terne simmetriche di

tensioni.

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

• Una proprietà importante checontraddistingue una terna è il fatto di esserea somma nulla, cioè:

• ଵ ଶ ଷ

• ଵଶ ଶଷ ଷଵ

• Inoltre si verifica che la terna delle tensioni

concatenate risulta di ampiezza volte maggiore rispetto alle tensioni stellate e sfasata di 30° in anticipo

• Tensione concatenata = *tensione stellata

• (Tensione di linea = *tensione di fase)

TENSIONI DI FASE E TENSIONI DI LINEA

• ESEMPIO:

• Nelle prese delle nostre abitazioni sono disponibili tensioni di valore efficace 230 V.

Ciò che noi riceviamo non è nient’altro che una fase e il neutron di un sistema di

distribuzione trifase: un’utenza domestica usufruisce di una E=230 V prelevata tra

fase e neutron di un sistema trifase avente concatenata

• Le aziende di media e grande Potenza, invece, ricevono il sistema trifase “completo”:

tre fasi e il neutron. L’impianto elettrico è poi strutturato in modo da fornire alle varie

utenze I 230 V o I 400V.

TIPOLOGIA DI CARICHI

• Monofase connessi tra fase e neutro

(a)

• Monofase connessi tra fase e fase

(b)

• Trifase a stella, con o senza neutro,

equilibrato o squilibrato (c)

• Trifase a triangolo, equilibrato o

squilibrato (d)

Ad un sistema trifase è possible collegare utilizzatori di tipo trifase o monofase:

COLLEGAMENTO DEL CARICO TRIFASE

Collegamento A STELLA: ogni impedenza è collegata tra una fase e il neutro, quindi ai suoi capi ha la tensione di fase ( o tensione stellata)

Collegamento A TRIANGOLO: ogni impedenza è collegata tra due fasi, quindi ai suoi capi ha la tensione di linea ( o tensione concatenata)

SISTEMA TRIFASE SIMMETRICO ED EQUILIBRATO (O SQUILIBRATO)

• Un sistema trifase si dice SIMMETRICO (nelle TENSIONI) ed EQUILIBRATO (nelle CORRENTI) se soddisfa i seguenti requisiti:

• Genera tre tensioni sinusoidali che hanno la stessa ampiezza e la stessa frequenza e sono sfasate l’una rispetto all’altra di 120°

• Eroga tre correnti sinusoidali che hanno la stessa ampiezza e la stessa frequenza e sono sfasate l’uno rispetto all’altra di 120°.

• Nel caso la condizione di equilibrio sulle correnti non venga soddisfatta, il sistema si dice SQUILIBRATO. Il termine SIMMETRICO viene attribuito alle TENSIONI, il termine EQUILIBRATO alle CORRENTI.

ESEMPIO: SISTEMA SIMMETRICO EQUILIBRATO