¿Para qué sirve el cableado eléctrico bifásico?

El cableado eléctrico bifásico es donde tiene 2 cables, cada uno de los cuales proporciona el mismo voltaje de CA pero desfasados ​​entre sí. Hay dos variantes de 2 fases con diferentes "ángulos de fase", es decir, el grado en que las fases están desfasadas entre sí. Una variante utiliza una diferencia de fase de 90˚, con las 2 fases luciendo así:

Este ángulo de fase de 90˚ produce una entrega de potencia suave, la potencia variable de las dos fases siempre suma una potencia total constante, ya que los picos de una fase se corresponden con los cruces por cero de la otra. Esto es ideal para maquinaria de alta potencia alimentada desde 2 fases ya que evita vibraciones y tensiones con la variación de potencia. También permite que los motores arranquen automáticamente.

Sin embargo, la desventaja es que las dos fases están desfasadas y, por lo tanto, siempre se necesita un tercer cable de retorno, desperdiciando material conductor. De hecho, el cable de retorno debe tener el doble del área de sección transversal de cada fase, por lo que nuevamente necesitará la misma cantidad de conductor. A menudo se utilizan dos cables del mismo tamaño para el neutro, lo que lo convierte en un sistema de cuatro cables.

La otra variante utiliza una diferencia de fase de 180˚, con este aspecto:

Esto se conoce comúnmente como “fase dividida” para distinguirlo de la fase 2 de 90˚. Tiene la ventaja de que ya no necesita un cable de retorno siempre que la corriente de las dos fases esté equilibrada, anulándose a cero. Sin embargo, como ambas fases ahora cruzan cero simultáneamente, su entrega de potencia combinada varía continuamente del máximo a cero. Esto hace que esta opción no sea adecuada para alimentar maquinaria industrial.

Así que hay que llegar a un acuerdo. O usa 90˚ 2 fases pero a expensas de necesitar el doble de conductor para la distribución, o usa 180˚ fase dividida pero a expensas de no ser adecuado para la industria.

Resulta que mover hasta 3 fases con un espaciado de 120˚ resuelve este problema. El uso equilibrado anula la corriente de retorno evitando la necesidad de un cable de retorno, lo que lo convierte en un conductor eficiente como fase dividida, mientras que la suma de las potencias entregadas es constante. Como consecuencia, la corriente trifásica se utiliza casi exclusivamente para la transmisión y distribución de CA.

Sin embargo, la fase 2 se utilizó históricamente para la distribución en América del Norte y no se ha eliminado por completo. Aparentemente, el centro de la ciudad de Filadelfia es una excepción notable (al menos desde 2016).

Mientras tanto, los 120 V de fase dividida todavía se utilizan ampliamente en América del Norte para suministros domésticos. También se proporciona un neutro común y la mayoría de los electrodomésticos e iluminación utilizan una sola fase a neutro. Desafortunadamente, 110/120 V es realmente un voltaje demasiado bajo incluso para el suministro eléctrico doméstico, y en comparación con los 220-240 V utilizados en la mayor parte del mundo, un suministro de 120 V resulta en el doble de corriente y, por lo tanto, cuatro veces el cobre necesario para entregar a la casa y llevar por la casa y dentro de los electrodomésticos.

Esto da como resultado que la mayoría de los enchufes tengan solo la mitad de la energía disponible en comparación con los enchufes típicos de 220-240 V en el resto del mundo. Por lo tanto, los pequeños electrodomésticos de alta potencia son relativamente poco comunes en América del Norte, como los hervidores eléctricos que se utilizan de manera ubicua en gran parte del resto del mundo. Por lo tanto, el suministro de fase dividida a las casas de América del Norte supera parcialmente este problema a expensas de complicaciones adicionales, brindando la opción de alimentar aparatos de alta potencia conectándolos entre las dos fases utilizando tomas de corriente dedicadas, que producen 240 VCA. También proporciona una ruta para una transición gradual desde la fase dividida de 120 V, ya que las viviendas recién construidas y con cableado nuevo suelen tener tomacorrientes de 240 V más disponibles.

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