Un cable trifásico se refiere a un cable utilizado para la electricidad de corriente alterna trifásica. La corriente alterna trifásica está compuesta por tres circuitos de corriente alterna con la misma frecuencia, amplitud de potencial igual y una diferencia de fase de 120° entre sí, formando un sistema de energía eléctrica. Los cables para trifásica suelen ser cables de tres núcleos, cuatro núcleos y cinco núcleos.
Tabla de contenidos
- Número de Núcleos en el Cable Trifásico
- Cable Trifásico vs. Cable Monofásico
- Tabla de Parámetros Técnicos para Cables Trifásicos
- ¿Qué es un Sistema Trifásico de Energía?
- ¿Por qué utilizar un Sistema Trifásico de Energía?
- Uso de la Electricidad Trifásica
- ¿Por qué se Pueden Utilizar Cables Trifásicos de Tres Núcleos en Líneas de Alta Tensión?
- Conclusión
Número de Núcleos en el Cable Trifásico
Suministro Trifásico de Tres Líneas
Este sistema de suministro consta de 3 líneas de fase. El suministro por cable trifásico 3 hilos se utiliza principalmente en aplicaciones industriales y comerciales, especialmente en sistemas de energía eléctrica más antiguos. Normalmente se utiliza para alimentar maquinaria grande, líneas de producción industrial, motores eléctricos y otras cargas de alta potencia. Debido a la ausencia de un conductor neutral, el suministro trifásico de tres líneas no puede proporcionar directamente el circuito necesario para cargas monofásicas. Solo es adecuado para cargas trifásicas simétricas, ya que un desequilibrio en las cargas trifásicas puede causar una desviación en el punto neutro, resultando en voltajes que podrían dañar los dispositivos eléctricos.
Suministro Trifásico de Cuatro Líneas TN-C
Este sistema de suministro consta de 3 líneas de fase y 1 línea neutra, conectada en forma de estrella con el punto neutro conectado a tierra. En sistemas de baja tensión donde el punto neutro se conecta directamente a tierra, después de conectar la carcasa del equipo eléctrico a tierra, se vuelve a conectar a la línea neutra, denominándose protección a la tierra. Este método de suministro se conoce como trifásico de cuatro líneas. El suministro por cable trifásico 4 hilos se utiliza principalmente en viviendas y edificaciones comerciales. Puede proporcionar circuitos tanto para cargas trifásicas como monofásicas, cumpliendo con los requisitos de diversos equipos domésticos y comerciales. Además, el suministro trifásico de cuatro líneas permite una distribución más equitativa de la energía eléctrica, reduciendo las pérdidas de potencia.
Suministro Trifásico de Cinco Líneas TN-S
El sistema de suministro trifásico de cinco líneas consta de 3 líneas de fase, 1 línea neutra y 1 línea de tierra. Se añade una conexión a tierra al punto donde se conecta la línea neutral. Este método de suministro por cable trifásico 5 hilos garantiza la seguridad y confiabilidad del sistema, siendo adecuado para sistemas de suministro eléctrico de baja tensión en aplicaciones industriales y residenciales.
En resumen, los cables de corriente trifásico pueden consistir en tres, cuatro o cinco cables individuales. Si se encuentran en un mismo cable, se pueden usar cables de tres, cuatro o cinco núcleos.
Cable Trifásico vs. Cable Monofásico
No todos los cables de tres hilos o cables de tres núcleos se utilizan en sistemas de energía trifásica. En sistemas de energía monofásica, se suelen emplear cables de dos o tres núcleos.
Cable Monofásico de 2 Núcleos
El cable monofásico de 2 núcleos se utiliza generalmente para la conexión de dispositivos de baja potencia, como tomas de corriente a tierra, luces y motores. Uno de los núcleos es la línea de fase, y el otro es el conductor neutro.
Cable Monofásico de 3 Núcleos
El cable monofásico de 3 núcleos se adapta a la conexión de dispositivos de potencia media a alta, como aires acondicionados, lavadoras, refrigeradores, etc. Incluye una línea de fase, un conductor neutro y un conductor de tierra.
Por lo tanto, tanto los sistemas de energía monofásica como los trifásicos pueden utilizar cables de tres núcleos. La elección del cable específico para diferentes sistemas de energía dependerá de las especificaciones del cable.
En suministros eléctricos residenciales, generalmente se utiliza energía trifásica para la entrada a edificios o áreas residenciales, con la necesidad de un conductor neutro y comúnmente un conductor de tierra, utilizando cables de 4 o 5 núcleos. Mientras que la línea de entrada a las viviendas suele ser monofásica, con cables de 2 o 3 núcleos. Algunos electrodomésticos de uso doméstico de alta potencia, como aires acondicionados, también utilizan el método de conexión trifásica de cuatro hilos, en este caso, la línea de entrada debe ser trifásica.
Tabla de Parámetros Técnicos para Cables Trifásicos
Tabla de Capacidad de Corriente para Cables Comunes
Nota:
En el cable eléctrico trifásico 4 hilos, la sección transversal del conductor neutro suele elegirse alrededor de la mitad de la sección transversal del conductor de fase.
En el cable eléctrico monofásico, la sección transversal del conductor neutro es igual a la del conductor de fase.
Método de Cálculo de la Capacidad de Corriente para Cables Trifásicos
Fórmula de cálculo de corriente de fase para sistemas trifásicos: I = P ÷ (U × 1.732 × cosΦ)
P – Potencia (W)
U – Voltaje (380V)
cosΦ – Factor de potencia (0.85)
I – Corriente de fase (A)
Ejemplo de cálculo real:
Potencia del motor P = 7.5 kW, Voltaje U = 380V
Se calcula que la corriente de fase I = 13.3A
En un circuito trifásico equilibrado, la capacidad de corriente segura para un conductor de cobre suele ser de 5 a 8 A/mm^2.
13.3 ÷ 8 = 1.66 mm^2,
La especificación de cable más cercana es de 2.5 mm^2
Por lo tanto, se debe elegir un cable de varios núcleos con cada núcleo de 2.5 mm^2.
Las especificaciones comunes de cables trifásicos incluyen 4x50mm^2+125mm^2, 3x50mm^2+2x25mm^2, entre otras.
Colores de Cables Trifásicos
¿Qué es un Sistema Trifásico de Energía?
La electricidad trifásica, también conocida como electricidad industrial, es una forma de transmitir energía eléctrica. El rotor del generador está compuesto por tres conjuntos de bobinas que están separadas por 120 grados entre sí. Estos tres conjuntos de bobinas pueden generar tres corrientes de alterna con frecuencias iguales, amplitudes iguales y una diferencia de fase de 120 grados entre ellas. El suministro eléctrico trifásico consiste en utilizar estas tres corrientes como líneas de fase conectándolas a diferentes dispositivos eléctricos. También pueden unirlas en un conductor neutro común.
Sistemas de Energía Trifásica vs. Sistemas de Energía Monofásica
La electricidad generada por los generadores es siempre trifásica. Cada fase de la energía trifásica junto con el punto neutro puede formar un circuito monofásico que proporciona energía eléctrica a los usuarios.
La electricidad trifásica se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones industriales, y la mayoría de los equipos eléctricos de corriente alterna en la industria, como los motores eléctricos, funcionan con electricidad trifásica, también conocida como sistema trifásico de cuatro hilos. En la vida cotidiana, sin embargo, se utiliza más comúnmente la electricidad monofásica, donde una de las fases de la electricidad trifásica se utiliza para alimentar dispositivos eléctricos por cables industriales monofásicos.
¿Por qué utilizar un Sistema Trifásico de Energía?
Mayor Eficiencia
Bajo las mismas condiciones de potencia, la sección transversal de los conductores de la electricidad trifásica es menor que la de la electricidad monofásica, lo que permite ahorrar material conductor y mejorar la eficiencia de transmisión. A un voltaje dado, la potencia de la electricidad trifásica es 1.732 veces la de la electricidad monofásica, lo que significa que la electricidad trifásica tiene menos pérdidas durante la transmisión y el uso, siendo más energéticamente eficiente.
Mayor Estabilidad
Las tres corrientes de fase de la electricidad trifásica forman un sistema dinámico equilibrado, lo que hace que la potencia de salida del suministro eléctrico sea casi constante. Esto reduce los problemas de inestabilidad en la fuente de alimentación, proporcionando una energía eléctrica estable y confiable.
Amplia Aplicación
Debido a su buena estabilidad y alta eficiencia, la electricidad trifásica se utiliza ampliamente en electrodomésticos de gran tamaño y equipos industriales. Ejemplos incluyen aires acondicionados, ascensores, maquinaria industrial por cables trifásicos uso rudo, líneas de distribución por cables subterráneos trifásicos, entre otros.
Uso de la Electricidad Trifásica
Para los equipos eléctricos, la elección correcta entre electricidad monofásica y trifásica es crucial para lograr un funcionamiento eficiente y estable. En la selección de equipos, generalmente optamos por la electricidad monofásica para dispositivos con una potencia inferior a 1 kW, como microondas, valvulas electricos y arroceras, que son electrodomésticos pequeños para uso doméstico.
Por otro lado, para dispositivos de mayor potencia que requieren una fuente de energía más estable, como aires acondicionados centrales y estufas eléctricas, elegimos la electricidad trifásica. La correcta correspondencia entre la fuente de energía y el equipo no solo mejora la eficiencia de uso del equipo, sino que también garantiza su uso seguro.
Además, aunque la estabilidad de la electricidad trifásica supera a la monofásica, si la carga está desequilibrada, puede provocar inestabilidad en el voltaje, afectando el funcionamiento normal del equipo. Por lo tanto, al utilizar electricidad trifásica, es importante mantener un equilibrio en las cargas trifásicas.
¿Por qué se Pueden Utilizar Cables Trifásicos de Tres Núcleos en Líneas de Alta Tensión?
Un circuito trifásico está compuesto por tres fuentes de corriente sinusoidal con amplitudes, frecuencias y fases diferenciales iguales. Si cada carga en un circuito trifásico tiene la misma impedancia y características, las cargas en los tres circuitos son simétricas. En condiciones de carga simétrica, la suma de las corrientes que fluyen por el conductor neutro es cero.
En la vida cotidiana, los dispositivos eléctricos comunes son cargas monofásicas. La característica principal de este tipo de consumo de energía es que la carga está dispersa e desequilibrada. En este entorno, es fácil causar desajuste en la impedancia de carga, corriente de fase y voltaje de fase de carga. Por lo tanto, es probable que se produzcan voltajes de fase superiores o inferiores al voltaje nominal, lo que puede provocar un mal funcionamiento o incluso daños en la carga. Por lo tanto, es necesario utilizar el conductor neutro para mantener el equilibrio de voltaje trifásico.
En sistemas de cables para alta tensión, las cargas trifásicas son balanceadas y no requieren un conductor neutro para el equilibrio. Por otro lado, la instalación de sistemas de alta tensión tiene costos elevados, y reducir una línea de neutro puede mejorar la eficiencia económica y reducir los costos de inversión.
Conclusión
En el complejo universo de la energía eléctrica, comprender la importancia y aplicación de los cables trifásicos es esencial. Desde la eficiencia económica hasta la estabilidad en sistemas de alta tensión, estos cables desempeñan un papel crucial en la transmisión de energía. Ya sea en la maquinaria industrial robusta o en electrodomésticos de uso diario, la elección entre sistemas monofásicos y trifásicos impacta directamente en el rendimiento y la seguridad. En última instancia, este conocimiento nos capacita para tomar decisiones informadas y eficientes en el manejo de la energía eléctrica en diversos contextos.
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