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La energía eléctrica monofásica (abreviada como 1φ ) es la forma más simple de corriente alterna (CA) utilizada para el suministro eléctrico. En un sistema monofásico, todos los voltajes varían simultáneamente, creando una única onda alterna. Este tipo de energía se utiliza ampliamente en hogares, pequeños negocios y otras aplicaciones donde las necesidades principales son iluminación, calefacción y pequeños electrodomésticos.
A diferencia de los sistemas trifásicos , la alimentación monofásica no genera de forma natural un campo magnético giratorio, por lo que los motores diseñados para ella requieren componentes adicionales para arrancar y, por lo general, tienen potencias más bajas (rara vez superan los 10 kW). Debido a que el voltaje alcanza su máximo dos veces durante cada ciclo, la potencia instantánea suministrada no es constante, lo que puede reducir su eficiencia para el funcionamiento de maquinaria pesada.
La mayoría de los sistemas monofásicos del mundo operan a una frecuencia estándar de 50 o 60 Hz . Algunos sistemas especializados, como las redes de tracción eléctrica para ferrocarriles, pueden utilizar otras frecuencias, como 16,67 Hz. [ 1 ]
Historia
La transmisión de energía monofásica tardó muchos años en desarrollarse. Los primeros avances se basaron en los primeros inventos de alternadores del científico parisino del siglo XIX Hippolyte Pixii , que posteriormente fueron ampliados por Lord Kelvin y otros en la década de 1880. El primer sistema completo de energía de CA, basado en corriente alterna monofásica, fue creado por William Stanley con el apoyo financiero de Westinghouse en 1886. En 1897, comenzaron los experimentos para la transmisión de energía monofásica. [ 2 ]
Aplicaciones
En Norteamérica, las viviendas unifamiliares y los pequeños edificios comerciales con servicios de hasta unos 100 kVA (417 amperios a 240 voltios) suelen tener distribución monofásica de tres hilos , especialmente en zonas rurales donde las cargas de motores son pequeñas y poco frecuentes. En zonas rurales donde no hay suministro trifásico disponible, los agricultores o los hogares que deseen utilizar motores trifásicos pueden instalar un convertidor de fase . Los grandes consumidores, como grandes edificios, centros comerciales, fábricas, edificios de oficinas y bloques de apartamentos de varias unidades, disponen de servicio trifásico. En las zonas densamente pobladas de las ciudades, se utiliza la distribución eléctrica en red con muchos clientes y muchos transformadores de suministro conectados para proporcionar cientos o miles de kilovoltios-amperios , una carga concentrada en unos pocos cientos de metros cuadrados.
Los sistemas de alta potencia, de cientos de kilovoltios-amperios o más , son casi siempre trifásicos. La mayor capacidad de suministro disponible normalmente en monofásico varía según las normas de la compañía eléctrica. En el Reino Unido, un suministro doméstico monofásico puede tener una capacidad de 100 A o incluso 125 A, lo que significa que hay poca necesidad de trifásico en un entorno doméstico o comercial pequeño. En gran parte del resto de Europa, tradicionalmente se han aplicado límites mucho menores a la capacidad de los suministros monofásicos, lo que ha llevado a que incluso las viviendas se abastezcan con trifásico (en áreas urbanas con redes de suministro trifásicas).
Si un equipo de calefacción diseñado para un sistema de 240 voltios se conecta a dos fases de una fuente de alimentación de 208 voltios, solo producirá el 75 % de su potencia calorífica nominal. Los motores monofásicos pueden tener tomas que permiten su uso tanto con una fuente de alimentación de 208 voltios como de 240 voltios.
Una carga monofásica puede alimentarse directamente desde un transformador de distribución trifásico de dos maneras: conectando una fase al neutro o conectando dos fases. Estas dos conexiones generan voltajes diferentes a partir de una misma fuente de alimentación. Por ejemplo, en un sistema trifásico de 120/208 V, común en Norteamérica, el voltaje entre fase y neutro es de 120 V y entre fases es de 208 V. Esto permite conectar la iluminación monofásica entre fase y neutro.
La energía monofásica puede utilizarse en ferrocarriles eléctricos ; el generador monofásico más grande del mundo, en la central nuclear de Neckarwestheim , alimentaba un sistema ferroviario en una red de tracción eléctrica dedicada .
Toma de tierra
Normalmente se utiliza un tercer conductor, denominado tierra (o «tierra de seguridad») (EE. UU.) o tierra de protección (Reino Unido, Europa, IEC), como protección contra descargas eléctricas , y generalmente solo transporta una corriente significativa cuando hay una falla en el circuito. [ 1 ] Se utilizan varios sistemas de puesta a tierra diferentes. En algunas zonas rurales extremas se utiliza la distribución de retorno a tierra de un solo conductor .
Separarse
En ocasiones, la corriente monofásica se divide por la mitad en el transformador de distribución, en el devanado secundario, para generar energía eléctrica bifásica para electrodomésticos e iluminación. [ 1 ]
Véase también
Referencias
- Distribución de energía eléctrica
- Estándares eléctricos
- corriente alterna