Carico trifase Squilibrato

Se almeno una delle tre impedenze di un carico trifase risulta diversa dalle altre, in modulo 0 in angolo, il carico è detto squilibrato.


Fig. 1.11. – Collegamento a stella carico squilibrato; a) con neutro: In ≠0; V0’0 =0; b) senza neutro: In =0; V0’0≠0.

In fig. 1.11 a) è rappresentato un collegamento a stella con neutro, che alimenta un carico squilibrato. Il potenziale del punto 0’ risulta uguale a quello del punto 0, perché i due centri stella sono cortocircuitati dal conduttore di neutro. Le tre correnti di linea coincidono con quelle di fase

Poiché le tre impedenze non sono più uguali, le tre correnti non formano più una terna equilibrata e la loro somma vettoriale è in generale diversa da zero. La corrente di neutro risulta, per il 1° principio di Kirchhoff

Se al carico squilibrato collegato a stella viene a mancare il neutro (fig. 1.11b), si ha il collegamento a stella squilibrato senza neutro. In tal caso ogni conduttore di linea offre la via di ritorno per gli altri due, e si avrà comunque, per il 1° principio di Kirchhoff

Il potenziale del punto 0’, non più imposto dal neutro al livello del centro stella del generatore, si sposta, rispetto a quello del punto 0, di un valore V0’0, che può essere calcolato mediante l’applicazione del teorema di Millmann al circuito di fig. 1.12 a)

Fig. 1.12 – a) calcolo della V0’0, in un collegamento a stella senza neutro;b) diagramma vettoriale.

Le tensioni ai capi di ciascuna impedenza vengono modificate come segue

Conseguentemente cambiano anche le correnti di fase, che risultano ora

Si noti che, in un sistema trifase a stella, senza neutro, la variazione di una impedenza qualsiasi fa variare V0’0 e quindi tutte le tensioni di fase e tutte le correnti di linea.

A causa delle numerose utenze monofasi il carico delle reti di distribuzione risulta normalmente squilibrato e richiede la presenza del neutro per tenere costanti le tensioni di fase. Il collegamento a stella senza neutro non viene mai effettuato di proposito, ma può verificarsi in caso di guasto.

Se si dispone di una rete di alimentazione a tre fili (cioè senza neutro) e nello stesso tempo si debbono alimentare carichi squilibrati, questi ultimi vengono collegati a triangolo (fig. 1.13). Con questo collegamento ai capi di ogni impedenza viene a localizzarsi la tensione concatenata. Le correnti di fase risultano

Fig 1.13 – Diagramma vettoriale carico a triangolo squilibrato Z12 e Z31 = carichi ohmico-induttivi; Z23 = carico capacitivo

Gli sfasamenti fra ciascuna corrente di fase e la rispettiva tensione di linea sono in generale diversi tra loro e devono essere calcolati individualmente

Le correnti di linea risultano

Eseguendo la loro somma si ricava

Non deve stupire che le tre correnti di linea, pur non formando una terna simmetrica, continuino a dare somma nulla: questo è in accordo con il primo principio di Kirchhoff applicato alla superficie che racchiude i tre carichi.

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