Principale differenza tra alimentazione monofase & trifase

La generazione e la distribuzione di energia è iniziata a metà del 1880 e da allora l’alimentazione CA è stata usata per alimentare oggetti domestici comuni, apparecchiature per ufficio e macchine industriali. La corrente alternata esiste e viene usata in due forme, cioè è un’alimentazione monofase o trifase.

Non esiste un’alimentazione bifase. In entrambe le forme, è usata per alimentare apparecchi e macchine a corrente alternata. Generalmente, l’alimentazione trifase è usata per ospitare carichi pesanti nelle industrie, mentre la monofase è usata per alimentare piccoli carichi nelle case e nelle piccole imprese. Tuttavia, ci sono varie differenze tra l’alimentazione monofase e trifase e questo articolo lo spiega in dettaglio con una tabella di confronto.

Prima di entrare nelle differenze tra alimentazione AC monofase e trifase, discutiamo le basi della fase nell’elettricità.

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Differenza tra alimentazione monofase e trifase

Fase nell’elettricità

A differenza della corrente continua DC, la corrente alternata AC oscilla tra zero e il suo valore massimo. La corrente varia costantemente per formare una forma d’onda sinusoidale come mostrato nella figura sottostante.

Fase nell'elettricitàNel segnale elettrico, la frequenza e la fase di un segnale periodico sono definite come; la frequenza di un segnale è il numero di cicli al secondo. Mentre la fase è il punto o la posizione nel tempo della forma d’onda e viene sempre menzionata in gradi, ° o radianti. Nel sistema elettrico, la fase si riferisce al numero di forme d’onda AC sinusoidali distinte che hanno la stessa frequenza ma una differenza di fase comune.

L’alimentazione elettrica AC di solito ha una frequenza di 50/60 Hz a seconda della regione. Mentre la fase dipende dal tipo di impianto elettrico utilizzato. Ci sono 360° in un ciclo. Un’alimentazione monofase ha solo un’onda AC.

Mentre l’alimentazione trifase ha tre forme d’onda equamente separate che hanno la stessa frequenza. I 360° di fase per ciclo sono equamente divisi in tre parti. Pertanto, la differenza di fase tra due fasi qualsiasi è di 120°.

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Alimentazione monofase

Il tipo di alimentazione AC in cui tutte le tensioni nel sistema variano in uno stesso schema sinusoidale è chiamato alimentazione monofase. Viene fornita usando solo due fili, cioè il filo di alimentazione noto anche come filo caldo o filo vivo o linea o filo di fase e un filo neutro.

La potenza scorre tra la fase e il filo neutro attraverso il carico. Il filo di fase è usato per fornire l’energia al carico mentre il filo neutro fornisce un percorso di ritorno per la corrente che scorre attraverso il carico. A volte, è anche chiamato fase divisa.

Alimentazione monofase

La figura data mostra la forma d’onda di tensione e corrente AC per un’alimentazione monofase. La tensione oscilla tra lo zero e i punti di picco. Dove il punto di picco massimo si verifica a 90° e quello minimo a 270°. La tensione va a zero alcune volte. Ecco perché l’alimentazione monofase non è molto consistente rispetto all’alimentazione trifase e non può essere usata per alimentare macchine di alto livello. E’ per lo più usata per apparecchi sotto i 1000 Watt.

Poiché richiede solo due fili, l’alimentazione monofase è abbastanza semplice e il costo di progettazione è molto economico. Ma non è affidabile come quella trifase perché un’interruzione di corrente può verificarsi a causa di un guasto nella linea. Ha una vasta gamma di applicazioni, da ogni oggetto domestico a uffici e piccole attrezzature nelle industrie. È efficiente per alimentare piccoli elettrodomestici sotto i 1000W.

Il lato negativo di un’alimentazione monofase è che non può far funzionare i motori da sola, poiché non può generare un campo magnetico rotante (RMF) in un motore a induzione.

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Alimentazione trifase

L’alimentazione trifase contiene tre tensioni che sono a 120° di forma d’onda sinusoidale individuale. L’alimentazione trifase consiste di tre singoli conduttori di corrente, cioè 3 fili di colore diverso codificati per le singole fasi. Mentre la tensione e la corrente tra qualsiasi due conduttori di potenza è 120° fase a parte. L’alimentazione trifase è anche conosciuta come sistema di alimentazione polifase.

Alimentazione trifaseL’alimentazione trifase usata per alimentare un carico può essere collegata in una delle due configurazioni, cioè la configurazione a delta e la configurazione a stella o Wye (Stella e Delta rappresentate dai simboli Y e Δ rispettivamente). Nella configurazione a delta, non c’è nessun cavo neutro. Utilizza solo il cavo a 3 fasi o il cavo di alimentazione per fornire energia al carico.

Mentre nella configurazione a stella o Wye, c’è un quarto cavo neutro. Il filo neutro è esteso dal punto comune di combinazione di tre avvolgimenti di fase in un trasformatore o generatore. Pertanto, la configurazione a stella o wye richiede quattro cavi per fornire energia trifase, compresi tre cavi di alimentazione e un cavo neutro.

Alimentazione trifase collegata a stella o wyeIl cavo neutro è utile per rilevare le correnti di guasto nel sistema, ecco perché la trasmissione di energia AC è fatta usando la configurazione trifase a stella o wye. L’alimentazione collegata a stella può essere usata per alimentare 3 circuiti monofase individuali. Un’alimentazione monofase può essere presa tra un cavo di fase e un cavo neutro, cosa che viene fatta soprattutto nei paesi dell’UE e dell’Asia. Le case sono alimentate con un’alimentazione monofase da una linea elettrica trifase esistente che è in configurazione wye.

L’alimentazione trifase contiene tre forme d’onda AC individuali con 120° di differenza tra loro. Come mostrato nella figura, la tensione istantanea in qualsiasi momento non raggiunge il punto 0. Pertanto, la potenza fornita da tre fasi è molto più consistente e fornisce più potenza rispetto a 3 linee elettriche monofase. È usato per alimentare carichi pesanti superiori a 1000 Watt. È impermeabile all’interruzione di corrente in caso di guasto in una fase perché le altre due fasi continuano a fornire energia.

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Differenze chiave tra alimentazione monofase & trifase

Di seguito le principali differenze tra alimentazione monofase e polifase (trifase).

Alimentazione monofase Alimentazione trifase
La corrente alternata dove tutte le tensioni hanno lo stesso schema sinusoidale.
Richiede solo due fili per completare il circuito. Richiede 3 o 4 conduttori a seconda della configurazione.
È anche conosciuto come sistema a fasi separate. È anche conosciuto come sistema polifase
La monofase è molto semplice. È complessa rispetto alla monofase.
Può alimentare piccoli carichi inferiori a 1000 Watts. Può alimentare carichi pesanti superiori a 1000 Watts.
L’interruzione di corrente avviene a causa di un guasto nella linea di alimentazione. Impermeabile all’interruzione di corrente a causa di un guasto nella linea di alimentazione del segnale.
È meno affidabile ed efficiente della trifase. È più affidabile ed efficiente dell’alimentazione monofase.
La tensione e la corrente vanno a zero in un ciclo. La tensione e la corrente non vanno mai a zero.
Non può generare il campo magnetico di rotazione nel motore a induzione. utilizza un circuito supplementare. Può generare RMF senza alcun circuito supplementare.
La tensione fornita è uguale alla differenza di tensione tra fase e neutro. La tensione da fase a fase è uguale a √3 volte la tensione di fase. Mentre la tensione da fase a neutro è uguale alla tensione monofase.
Porta meno potenza rispetto all’equivalente alimentazione trifase. Può portare un’alta potenza rispetto a 3 alimentazioni monofase AC.
E’ usato per la distribuzione di energia su brevi distanze. E’ usato per la trasmissione di potenza su lunghe distanze a causa delle perdite di rame più basse.
Le perdite di potenza in monofase sono relativamente più alte. Le perdite di potenza in trifase sono relativamente più basse.
Ha bisogno di convertitori costosi per convertire in alimentazione trifase. L’alimentazione trifase disposta a wye può offrire 3 monofasi usando sia il filo di fase che il filo neutro.
È meno economico rispetto al sistema polifase. È più economico perché usa solo 4 fili invece di 6 per fornire la stessa potenza.
E’ usato per alimentare elettrodomestici e apparecchiature per ufficio. E’ usato per alimentare carichi pesanti nelle industrie.

La conclusione di questo argomento è che l’alimentazione monofase, essendo semplice ed economica da progettare, è usata per piccoli carichi come nelle case e negli uffici. Mentre il carico trifase, essendo molto più affidabile e consistente nella capacità di fornire energia pesante, viene usato per carichi pesanti nelle industrie per utilizzare meno rame.

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