Fase de equipos eléctricos. ¿Cuál es la secuencia de fases en una red trifásica? Corriente en el hilo neutro en circuitos trifásicos.
Un sistema EMF (voltaje) trifásico se entiende como un conjunto de tres fem simétricas, cuyas amplitudes son iguales en valor y desplazadas (la amplitud de cada fem en relación con la amplitud anterior de la otra fem) en el mismo ángulo de fase. . En la Fig. 1d muestra un diagrama del generador de corriente trifásico síncrono más simple. Devanados, en. cuyas fem alternas inducidas se colocan en las ranuras del estator, desplazadas circunferencialmente 120°. A los terminales de los devanados se les asignan las designaciones "comienzos" de los "extremos" del ABS X, Y, Z, respectivamente. Una corriente continua pasa a través del devanado del rotor, creando un campo magnético. Cuando los devanados del estator cruzan el campo magnético del rotor giratorio, se induce en ellos un sistema simétrico de tres campos electromagnéticos sinusoidales de la misma frecuencia y amplitud, desfasados en fase 120° (figura 1.6). Para una rotación del rotor, que corresponde al período de tiempo T, ocurre un ciclo completo de cambios EMF en cada uno de los devanados. Cuando el eje del rotor /- / cruza las espiras del devanado del estator, se induce en ellas la máxima EMF. Pero como esto ocurre en diferentes momentos para los tres devanados del estator, los máximos de la FEM inducida no están en fase, es decir, sus amplitudes Ed, Eg, E están desplazadas entre sí en 1/3 del período, o 120°.
Fase. El ángulo que caracteriza una determinada etapa de un parámetro que cambia periódicamente (en este caso, EMF) se denomina ángulo de fase o fase simple. Cuando se consideran juntos dos (o más) campos electromagnéticos de la misma frecuencia que varían sinusoidalmente, si sus valores cero (o amplitud) no ocurren simultáneamente, se dice que están desfasados. El cambio siempre se determina entre fases idénticas, por ejemplo entre los inicios de las sinusoides, como se muestra en la Fig. 1,6, o entre amplitudes. Cuando dos sinusoides se desplazan en fase, una de ellas se retrasará con respecto a la otra en el tiempo. Para determinar cuál de las sinusoides está retrasada, se encuentran sus orígenes, es decir, valores cero de la FEM durante la transición de 6 valores negativos a positivos.
Arroz. 1. Obtención de un sistema EMF simétrico trifásico: 1 - estator; 2 - devanado del estator; 3 - rotor; 4 - devanado del rotor
En la Fig. 1.6 comienzos se designan con las letras a, b, c. Se puede ver en la figura que el comienzo de una sinusoide (por ejemplo, la sinusoide que pasa por el punto b) está ubicada a la derecha del comienzo de otra (la sinusoide que pasa por el punto a). Esto indica que la sinusoide que comienza en el punto b está retrasada en el tiempo con respecto a la sinusoide que comienza en el punto a. La sinusoide que pasa por el punto c se retrasa aún más, ya que su comienzo está desplazado en (2/3) T o 240°. desde las coordenadas iniciales (el momento en que / = 0). Podemos decir igualmente que una sinusoide que comienza en el punto a está por delante de una sinusoide que comienza en el punto b por (1/3) Tvi y que comienza en el punto c por (2/3) T.
En la práctica, la fase de un sistema trifásico también se entiende como una sección separada de un circuito trifásico por la que pasa la misma corriente, desfasada con respecto a las otras dos en fase. En base a esto, el devanado de un generador, transformador, motor o cable de una línea trifásica se denomina fase para enfatizar que pertenecen a una sección específica del circuito trifásico.
Las fases se designan con letras mayúsculas A, B, C. Pero no siempre es conveniente colgar inscripciones con letras en el equipo de las estaciones y subestaciones. Por lo tanto, al pintar equipos (por ejemplo, barras colectoras y barras colectoras de conexión en aparamenta cerrada), que se utilizan para la protección contra la corrosión, se utilizan tintes de diferentes colores. La pintura se aplica a lo largo de toda la longitud de los neumáticos.
Los neumáticos de la fase A están pintados de amarillo, los neumáticos de la fase B son verdes y los neumáticos de la fase C están pintados de rojo. Por lo tanto, las fases a menudo se denominan Zh, 3, K. Para reconocer las fases del equipo, se aplican marcas de colores correspondientes en forma de círculos o rayas en carcasas, accesorios aislantes, estructuras y soportes.
Así, dependiendo del tema considerado, una fase es un ángulo que caracteriza el estado de una cantidad que varía sinusoidalmente en cada momento, o una sección de un circuito trifásico, es decir, un circuito monofásico que forma parte de un circuito trifásico.
El orden de las fases. El orden en que la EMF en los devanados de fase del generador pasa por los mismos valores (por ejemplo, por valores de amplitud positivos) se denomina orden de fase. Los sistemas EMF trifásicos pueden diferir entre sí en el orden de las fases. Si el rotor del generador gira en la dirección que se muestra en la Fig. 1,c, entonces las fases seguirán en el orden A, B, C; este es el llamado orden directo de las fases. Si se invierte el sentido de rotación del rotor, el orden de las fases también cambiará. Las fases pasarán por los valores máximos en el orden A, C, B; este es el orden inverso de las fases.
A veces, en lugar del término "secuencia de fases", dicen "secuencia de fases". Para evitar confusiones, aceptamos utilizar el término “Alternancia de Fases” sólo cuando esté relacionado con el concepto de fase como sección de un circuito trifásico.
Rotación de fases.
Entonces, por alternancia de fases nos referimos al orden en que las fases de un circuito trifásico (cables de línea individuales, devanados y terminales de una máquina eléctrica, etc.) se ubican en el espacio, si comienzas a evitarlos cada vez desde el mismo apuntar (punto) y realizar en la misma dirección, por ejemplo, de arriba a abajo, en el sentido de las agujas del reloj, etc. Con base en esta definición, se habla de alternar las designaciones de los terminales de máquinas eléctricas y transformadores, los colores de los cables y barras colectoras. . En algunos casos, el orden de alternancia de fases está estrictamente regulado. Por tanto, el orden de designaciones alternas de los terminales de las máquinas síncronas se considera correspondiente al orden de las fases para la dirección de rotación establecida del rotor. Las reglas para la construcción de instalaciones eléctricas (PUE) prevén para aparamentas cerradas el siguiente orden de alternancia de barras colectoras pintadas cuando están ubicadas en un plano vertical: la barra superior es amarilla, la del medio es verde y la inferior es roja. Cuando los neumáticos están ubicados en un plano horizontal, el neumático más alejado se pinta de amarillo y el más cercano al corredor de servicio se pinta de rojo. Las ramas de las barras se realizan de modo que la fase G esté ubicada a la izquierda, la fase K está a la derecha, si miras las barras desde el corredor de servicio (con tres corredores en la aparamenta, desde el central).
En las subestaciones abiertas, los colores alternos de las barras colectoras y de las barras colectoras de derivación están orientados según los transformadores de potencia. La fase del neumático más cercana a ellos está pintada de amarillo, la fase intermedia es verde y la fase distante es roja. Las derivaciones de las barras colectoras se hacen de tal manera que la barra de la fase G esté ubicada a la izquierda y la fase K esté a la derecha, si miras el transformador desde el lado de las barras colectoras.
Las desviaciones de los requisitos anteriores para el orden de pintura alterna de las barras colectoras RU PUE se permiten como excepción en aquellos casos individuales en los que el cumplimiento de estos requisitos está asociado con la complejidad de la instalación o la necesidad de instalar soportes especiales para la transposición de cables de líneas aéreas. .
Coincidencia de fases. Al poner en fase circuitos trifásicos, puede haber varias opciones para alternar las designaciones (colores) de las entradas en el dispositivo de conmutación y suministrar voltajes de diferentes fases a estas entradas. Para simplificar el razonamiento adicional, supongamos que las tensiones de fase de dos sistemas de bus de instalación eléctrica tienen el mismo orden de fases A, B, C y Ax, Bi, C|. Bajo esta condición, las fases de los mismos voltajes pueden coincidir y el orden de las designaciones de entrada alternas en el interruptor puede no coincidir (Fig.2, a) o, por el contrario, con el mismo orden de designaciones de entrada alternas, los voltajes en fase pueden desplazarse en fase (Fig. 2, b). La rotación de los vectores de tensión del mismo nombre entre sí puede ser no sólo en un ángulo de 120°, como se muestra en la Fig. 2,6, pero en cualquier ángulo divisible por 30e, lo cual es típico de transformadores con diferentes grupos de conexión de devanados. En ambos casos, encender el interruptor conduce inevitablemente a un cortocircuito.
Al mismo tiempo, es posible que ambos coincidan (Fig. 2, c) - Aquí se excluye un cortocircuito entre las partes conectadas de la instalación.
Por coincidencia de fases durante la puesta en fase nos referimos precisamente a este caso, cuando en las entradas del interruptor ubicadas una frente a otra y que pertenecen a la misma fase, los voltajes similares de las dos partes de la instalación coinciden en fase, y las designaciones (colores) del interruptor Las entradas están coordinadas con las fases de tensión correspondientes y tienen el mismo orden de alternancia.
Imagen vectorial de EMF (voltajes, corrientes) que varían sinusoidalmente. Las cantidades sinusoidales que cambian periódicamente se representan como sinusoides (Fig. 1.6) y vectores giratorios, segmentos dirigidos de una línea recta (Fig. 1c). 
Arroz. 2. Opciones por desajuste (f. b) y coincidencia (c) de las fases de dos partes de la instalación eléctrica.
Para vectores EMF de fase Ej4, por ejemplo. Eq> que se muestra en esta figura, las direcciones se toman convencionalmente desde el inicio de los devanados hasta sus extremos. La relación entre la curva seno y los vectores giratorios se muestra en la Fig. 3. Se obtiene una sinusoide proyectando un vector giratorio (igual en una escala dada a la amplitud de la fem cambiante) sobre el eje vertical /-/, movido a lo largo del eje de abscisas con una velocidad proporcional a la frecuencia de rotación del vector. . El cambio de fase entre dos vectores, cuyos comienzos se combinan en un punto, está determinado por el ángulo V (Fig. 4). El retraso del vector Eg respecto del vector Ed se muestra mediante la dirección de la flecha del ángulo (contra la dirección de rotación de los vectores).
Cabe decir que el concepto de vector giratorio de FEM (voltaje, corriente, etc.) en ingeniería eléctrica es algo diferente del concepto de vector, digamos, fuerza o velocidad en mecánica. 
Arroz. 3. Obtención de una gráfica sinusoidal al rotar un vector 
Arroz. 4. Imagen de dos campos electromagnéticos con sinusoides y vectores en diferentes ángulos de corte
Si en mecánica los vectores no pueden determinarse completamente solo por sus valores sin indicar la dirección de su acción en el espacio, entonces en ingeniería eléctrica los vectores giratorios no determinan la dirección real de las cantidades que representan en el espacio. Sin embargo, la disposición combinada de vectores que giran a la misma frecuencia (por ejemplo, la FEM de tres fases) en el diagrama da una idea del proceso que ocurre en un circuito eléctrico a lo largo del tiempo y permite hacer una evaluación cuantitativa de la fenómenos realizando operaciones elementales sobre los vectores.
Esquemas básicos de conexión de circuitos trifásicos.
Los devanados de máquinas eléctricas (generadores, compensadores síncronos, motores) y transformadores están conectados en estrella o triángulo.
Cuando se conectan tres devanados del generador en una estrella, sus extremos se combinan en un punto (Fig. 5, c), que se llama cero (o neutro). Las fuerzas electromotrices entre el comienzo y el punto cero de los devanados se denominan fase EMF y se denotan Ed, Eg, Ee o simplemente £ph. Las fuerzas electromotrices entre los terminales de fase se denominan tn lineales. Se obtienen como la diferencia entre los vectores de la fase correspondiente EMF del generador, por ejemplo Ed - Eg = Edd (Fig. 5, c). 
Arroz. 5. Conexión de los devanados del generador en una estrella (o), diagrama vectorial de EMF (b), resta de vectores de fase EMF (c) 
Arroz. 6. Conexión de los devanados del generador con un triángulo (e) y diagrama vectorial de la EMF (b)
El orden de los índices en la designación de FEM lineal no es arbitrario: los índices están ordenados
resta de vectores: Ev-Ec = Evc\ Ec-El = ESA- Teniendo en cuenta la dirección de rotación dada de los vectores, esta disposición de índices corresponde a la resta del vector EMF de la fase de retraso del vector EMF de la uno líder. Como resultado, los vectores lineales de FEM siempre están 30° por delante de los vectores de fase decrecientes. Los valores de la FEM lineal son \D o 1,73 veces mayores que los de fase, lo cual es fácil de verificar midiendo los vectores en el diagrama.
La conexión de los devanados del generador con un triángulo se muestra en la Fig. 6, o. Los puntos A, B, C son comunes a cada par de devanados de fase. Si no hay carga conectada a los terminales del generador, entonces en los devanados que forman un circuito cerrado no hay corriente causada por EMF sinusoidal de frecuencia industrial, desplazados entre sí en (1/3) T, ya que en cada momento del tiempo la suma geométrica de la FEM que actúa en el triángulo del circuito es igual a cero. Puede verificar esto examinando el diagrama vectorial en la Fig. 6, by la sinusoide de valores instantáneos de EMF de un generador trifásico (Fig. 1, b). 
Arroz. 7. Cambio de 180° en la fase de la FEM inducida al cambiar las designaciones de los terminales:
a - las fases del EMF Ed y Ea coinciden; b - EMF Ed y Eg están en antifase
De la Fig. 6, a se puede ver que cuando se conectan mediante un triángulo, los cables lineales se extienden directamente desde el principio y el final del devanado de cada fase, por lo tanto los EMF de fase son iguales a los lineales y coinciden con ellos en fase. Tenga en cuenta que en las estaciones los devanados de los generadores suelen estar conectados en estrella. La conexión en triángulo es extremadamente rara y sólo en turbogeneradores de un tipo (TVS-30).
Los devanados de los transformadores, así como de los generadores, están conectados en estrella y triángulo (el patrón en zigzag es raro). El circuito en estrella suele realizarse con el punto cero expuesto. Los esquemas de conexiones en una estrella, en una estrella con un punto cero derivado y en un triángulo en el texto generalmente se designan con las letras U, Un y D, respectivamente. Los devanados de alta tensión (AT) de los transformadores se conectan en U o D, independientemente del diagrama de conexión de las fuentes de energía. Los devanados secundarios de media (MT) y baja tensión (BT) también se conectan en U o D.
A diferencia de los generadores, los transformadores de alta potencia tienen una conexión en triángulo de al menos uno de sus devanados (es normal)
