SISTEMI TRIFASE
x Il sistema trifase fa parte della famiglia dei sistemi di
tipo polifase (bifase, trifase, esafase, dodecafase, etc)
x È il più impiegato per una serie di ragioni pratiche:
x è sempre più conveniente, in termini di costo di
linea di trasmissione per unità di potenza, del
monofase;
x consente l’impiego del motore asincrono trifase,
che è una macchina semplice, robusta, poco
costosa, che per questi motivi costituisce la
stragrande maggioranza dei motori impiegati
nell’industria
x Da un punto di vista logico, il sistema trifase, può
essere fatto derivare da tre sistemi sinusoidali
monofasi uguali, eccetto per il fatto che le tre
sinusoidi di tensione sono sfasate tra loro di 1/3 di
periodo, cioè 120º
1
SISTEMATRIFASE
Monofase
L'alimentazionemonofaseèquelladellenostrecase,doveladistribuzioneelettricaèrealizzataconduefili,
unodettofaseel'altrodettoneutro,piùilcavodisicurezzadellamessaaterra.
Inquestocasoladifferenzadipotenzialeèdi220Ͳ230VolteicavisicontraddistinguonoconlelettereFͲ
N+ilcavoditerraT.
Trifafase
Ilsistematrifaseinveceèapplicatoincampoindustrialeo
comunqueperimpianticonmacchinaridimaggiorepotenza.
L'impiantoèbasatosutrecavicontensionemonofase
sfasatedi120gradi.
Lacorrenteècreatadageneratoritrifasecostituitidatre
generatoridicorrentealternatacheporoduconoognunouna
tensionedi220Ͳ230Volt.
L'impiantoècosibasatodutrecavicontrassegnatidelle
lettereRͲSͲT+ilcavoditerraT.
Latensionedelsistematrifaseèinvecedi380Ͳ400Volt.
Lacorrenteutilizzatadainostriimpiantidomesticiinrealtàèprodottadageneratoritrifasecollegando
peròsolounadellesingolefasidelgeneratoreequindiabbiamounatensionedi220Volt.
Le ragioni che hanno indotto ad usare i sistemi trifase sta nella semplicità costruttiva ed efficienza di
generatori e motori, ed anche nel risparmio di rame che si ottiene con una linea trifase rispetto ad una
monofasediugualpotenza.
Unsistematrifaseècostituito,comesiintuisce,datrefasi(RͲSͲT)che
alimentanocontemporaneamentel'utilizzatore.Abbiamoquinditretensioni
alternatesinusoidalichepresentanonormalmentelostessovaloreela
stessafrequenza,masonosfasatetralorodi120gradi.L'uguaglianzadella
frequenza(velocitàdirotazionedeivettori)garantiscelacostanzaneltempo
dellosfasamento.Infiguravediamoinfattitrevettoridiugualelunghezzache
ruotanoinsensoantiorariosfasaticostantementetralorodi120gradi.
L'ultilizzodelsistenatrifaseinbassatensione(230V)sihaconutilizzatoridi
mediaealtapotenza,mentreperlabassapotenzasiusailsistemamonofase.
Inmediaealtatensione(IIeIIIcategoria)siusaesclusivamenteilsistema
trifase.
Inunsistemamonofaseabbiamoadisposizioneduecavi(faseeneutro),
mentreinunsistematrifaseabbiamoadisposizionequattrocavi(trefasie
unneutrocomune).GraficamenteilpotenzialedelneutroèrappresentatodalpuntoNdiapplicazionedei
vettorieognifasehaunadifferenzadipotenzialerispettoalneutrodi230volt(rappresentatadalla
lunghezzadiognivettore).
ALIMENTAZIONEMONOFASE
L'alimentazionemonofasechesiamoabituatiadutilizzarenellenostreabitazioni,derivapropriodaun
sistematrifase:l'aziendafornitricemetteanostradisposizionesolounadelletrefasidicuidisponea
monte,piùilneutro,quindiunadifferenzadipotenzialedi230volt.
Trafaseeneutroabbiamounadifferenzadipotenzialedi230volt
Traduefasiabbiamounadifferenzadipotenzialedi400volt
ALIMENTAZIONETRIFASE
L'alimentazionetrifaseoffreduepossibilitàdicollegamento:
ASTELLAͲsicolleganoitreingressidell'utilizzatoretrafaseeneutro(RͲN,SͲN,TͲN),applicandocosìad
ognunounatensionedi230volt(figuraasinistra).Seletrefasisonointeressatedallastessacorrente(IR=
IS=IT),nonsihacircolazionedicorrentesulneutro(IN=0).Infattisulneutrocircolalasommadelletre
correnti,matrecorrentiugualisfasatetralorodi120°dannocomesommaunvalorenullo.
ATRIANGOLOͲsicolleganoitreingressidell'utilizzatoretrafaseefase(RͲS,SͲT,TͲR)applicandocosìuna
tensionedi400volt.Nonsihabisognodelneutro.
Ivaloriditensionesonoverificabilianchegeometricamente:se,adesempio,consideriamoilsegmentoRͲ
Ncomelungo230unità,quelloRͲSrisulteràlungo400unità.
,6,67(0,75,)$6(
Se si osserva un traliccio dell’alta tensione si contano tre conduttori.
8QHOHWWURGRWWRVXFXLVLSRVVRQRRVVHUYDUH
1
TXDWWURWHUQH GLILOLHGXQDFDELQDHOHWWULFD
,6,67(0,75,)$6(
Anche le prese possono avere
tre contatti o quattro contatti.
Uno è sempre la terra T, gli
altri sono due per la mono
fase o tre contatti per la trifase
Spina 2P+T 230V 16A
Spina 3P+T 400V 16A
La trifase occorre quando si devono
utilizzare tensioni maggiori, per
esempio in attività industriali o per
alimentare dispositivi che assorbono
grandi potenze ( forni elettrici, motori,
gru ecc.)
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,6,67(0,75,)$6(
trifase
V1-V2-V3
400
VF1
200
120° 120°
t (ms)
0
0
VF3
120°
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
0,02
0,022
VF2
-200
-400
All’istante t = 0 il vettore VF1 assume il valore: 325*sen(90°)= 325 V.
V1+V2+V3 =
=325-162,5-162,5 = 0
Il vettore VF2 assume il valore: 325*sen(-30°) = 325*(-0,5)= - 162,5 V.
Il vettore VF3 assume il valore: 325*sen(210°) = 325*(-0,5)= - 162,5 V.
6
,6,67(0,75,)$6(
Si potrebbe continuare a ruotare il sistema di vettori, tuttavia anche per gli altri valori
angolari troveremmo la stessa conclusione. Si può quindi affermare, con questa prima
dimostrazione, che
un sistema trifase simmetrico è caratterizzato da:
¾tre vettori sfasati di 120° e
¾con ampiezza uguale e
¾la loro somma è pari a zero.
A questo punto consideriamo le correnti che scorrono nelle tre impedenze che
formano il carico. In generale Z1 Z2 Z3 possono essere diverse e quindi le tre
correnti che le attraversano sono diverse sia come ampiezza che come fase. Quindi
i vettori corrispondenti a queste correnti non rappresentano un sistema trifase, cioè
non sono sfasate di 120°.
Tuttavia l’ente che eroga energia elettrica suddivide opportunamente gli utenti
( cioè le impedenze) in modo che le tre correnti siano quasi dello stesso
valore e con sfasamenti vicini a 120°.
Se consideriamo tre impedenze uguali, cioè Z1 = Z2 =Z3 = Z il sistema trifase (oltre
ad essere simmetrico) si chiamerà anche equilibrato.
Concludiamo: simmetrico è riferito alle tensioni erogate, equilibrato alle correnti
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assorbite dalle impedenze.
,6,67(0,75,)$6(
VLPPHWULFLHGHTXLOLEUDWL
Il disegno dello schema elettrico di solito si realizza in modi diversi da quello visto in
precedenza.
U
L1
I1
U
Z
VF1
N
VF3
I1
IN = I1+I2+I3 = 0
I3
VF2
N
I2
L3
W
W
I3
V
I2
L2
V
In questo schema la corrente del neutro è zero poiché anche le correnti formano
un sistema trifase simmetrico. Il filo di neutro è colorato di blu poiché è previsto
dalle norme CEI che tale cavo utilizzato negli impianti deve essere di questo
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colore. I cavi di fase possono essere neri o marroni.
,6,67(0,75,)$6(
FROOHJDPHQWLGHOFDULFRDVWHOODHDWULDQJROR
Collegamenti norma CEI
V1
U1
W1
Collegamenti a forma geometrica
N
U1
Collegamento a stella
Z1
Z1
Z3
Z2
N Ł U2 Ł V2 Ł W2
W1
V2
U1
V1
W1
Z1
Z2
Z3
U2
V1
W2
V2
U1 Ł
W2
Collegamento a triangolo
W2
Z2
U2
V2 Ł W1
U2 Ł V1
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,6,67(0,75,)$6(
FROOHJDPHQWRGHOJHQHUDWRUHHFODVVLILFD]LRQHGHOOHWHQVLRQL
L1
U
U
V12
VF1
V31
N
N
VF3
W
W
V
L3
VF2
V23
V
L2
I generatori sono sempre collegati a stella.
TENSIONI DI FASE ( O STELLATE): tensioni tra una linea ( L1, L2, L3) e neutro (N). Sono
denominate VF1, VF2, VF3. Nelle linee di bassa tensione il loro è valore efficace vale 230V.
TENSIONE DI LINEA (O CONCATENATE): tensioni tra due linee L1 – L2, L2 – L3, L3 – L1
Sono denominate V12, V23, V31 ed il loro valore efficace è di 400 V.
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,6,67(0,75,)$6(
FODVVLILFD]LRQHGHOOHFRUUHQWL
CORRENTI DI LINEA: correnti che
attraversano i conduttori che collegano
il generatore trifase con il carico.
U
IL1
Sono indicate con i simboli IL1, IL2, IL3.
N
CORRENTI DI FASE: correnti che
attraversano le tre impedenze di cui è
formato il carico.
Sono indicate con i simboli I12, I23, I31.
Tra correnti di linea e di fase possiamo
scrivere le equazioni di Kirchoff:
IL3
W
V
IL2
IL1
I12= IL1+I31
1
I12
I23= IL2+I12
I31=IL3+I23
che si possono scrivere anche così:
IL1 = I12 - I31
IL2 = I23- I12
IL3 = I31 - I23
U
IL3
I31
I23
W
3
V
2
IL2
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