Energía eléctrica monofásica
En ingeniería eléctrica, energía eléctrica monofásica (abreviado 1φ) es la distribución de energía eléctrica en corriente alterna mediante un sistema en el que varían todas las tensiones de la red al unisono. La distribución monofásica se utiliza cuando las cargas son principalmente de iluminación y calefacción, con pocos motores eléctricos grandes. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no produce un campo magnético giratorio; Los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para el arranque (motor de arranque con condensador), y dichos motores son poco comunes por encima de los 10 kW de potencia nominal.
Debido a que el voltaje de un sistema monofásico alcanza un valor máximo dos veces en cada ciclo, la potencia instantánea no es constante.
Las frecuencias estándar de los sistemas de energía monofásicos son 50 o 60 Hz. Las redes especiales de energía de tracción monofásica pueden operar a 16,67 Hz u otras frecuencias para alimentar los ferrocarriles eléctricos.
Historia
La transmisión de energía monofásica tardó muchos años en desarrollarse. Los primeros desarrollos se basaron en los primeros inventos de alternadores del científico parisino del siglo XIX Hippolyte Pixii, que luego fueron ampliados por Lord Kelvin y otros en la década de 1880. El primer sistema de alimentación de CA completo, 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.
Aplicaciones
En América del Norte, las residencias individuales y los pequeños edificios comerciales con servicios de hasta aproximadamente 100 kVA (417 amperios a 240 voltios) generalmente tendrán distribución monofásica de tres hilos, especialmente en áreas rurales donde las cargas del motor son pequeñas y poco comunes. En áreas rurales donde no hay suministro trifásico disponible, los agricultores o los hogares que deseen utilizar motores trifásicos pueden instalar un convertidor de fase. Los consumidores más grandes, como grandes edificios, centros comerciales, fábricas, bloques de oficinas y bloques de apartamentos de unidades múltiples, tendrán un servicio trifásico. En áreas densamente pobladas de las ciudades, la red de distribución de energía se usa con muchos clientes y muchos transformadores de suministro conectados para proporcionar cientos o miles de kVA, una carga concentrada en unos pocos cientos de metros cuadrados.
Los sistemas de alta potencia, digamos cientos de kVA o más, casi siempre son trifásicos. El suministro más grande normalmente disponible como monofásico varía según los estándares de la empresa eléctrica. En el Reino Unido, un suministro doméstico monofásico puede tener una clasificación de 100 A o incluso 125 A, lo que significa que hay poca necesidad de trifásico en un entorno doméstico o comercial pequeño. Gran parte del resto de Europa ha tenido tradicionalmente límites mucho más pequeños en el tamaño de los suministros monofásicos, lo que ha dado como resultado que incluso las casas reciban suministro trifásico (en áreas urbanas con redes de suministro trifásico).
Si el equipo de calefacción diseñado para un sistema de 240 voltios se conecta a dos fases de un suministro de 208 voltios, solo producirá el 75 % de su efecto de calefacción nominal. Los motores monofásicos pueden tener derivaciones para permitir su uso con suministro de 208 voltios o 240 voltios.
Una carga monofásica puede ser alimentada directamente desde un transformador de distribución trifásico de dos formas: por conexión entre una fase y neutro o por conexión entre dos fases. Estos dos dan diferentes voltajes de un suministro dado. Por ejemplo, en un sistema trifásico 120/208, que es común en América del Norte, el voltaje de fase a neutro es de 120 voltios y el voltaje de fase a fase es de 208 voltios. Esto permite que la iluminación monofásica se conecte de fase a neutro.
La energía monofásica puede usarse para ferrocarriles eléctricos; el generador monofásico más grande del mundo, en la planta de energía nuclear de Neckarwestheim, suministró un sistema ferroviario en una red de energía de tracción dedicada.
Puesta a tierra
Por lo general, un tercer conductor, llamado tierra (o "tierra de seguridad") (EE. UU.) o tierra de protección (Reino Unido, Europa, IEC), se usa como protección contra descargas eléctricas y, por lo general, transporta una corriente significativa solo cuando hay una falla en el circuito. Se utilizan varios sistemas de puesta a tierra diferentes. En algunas áreas rurales extremas se utiliza distribución de retorno a tierra de un solo cable.
Separándose
La monofásica a veces se divide por la mitad en el transformador de distribución en el devanado secundario para crear energía eléctrica de fase dividida para electrodomésticos e iluminación.