En ingeniería eléctrica , un diagrama unifilar ( SLD ), también llamado a veces diagrama unifilar , es una representación simbólica más simple de un sistema de energía eléctrica. [1] [2] Una sola línea en el diagrama generalmente corresponde a más de un conductor físico : en un sistema de corriente continua , la línea incluye las rutas de suministro y retorno, en un sistema trifásico , la línea representa las tres fases (los conductores son tanto de suministro como de retorno debido a la naturaleza de los circuitos de corriente alterna ). [1]
El diagrama unifilar tiene su mayor aplicación en los estudios de flujo de potencia . Los elementos eléctricos como disyuntores, transformadores, condensadores, barras colectoras y conductores se muestran mediante símbolos esquemáticos estandarizados. [2] En lugar de representar cada una de las tres fases con una línea o terminal independiente, solo se representa un conductor.
Es una forma de diagrama de bloques que representa gráficamente las rutas del flujo de energía entre las entidades del sistema. Los elementos del diagrama no representan el tamaño físico ni la ubicación del equipo eléctrico, pero es una convención común organizar el diagrama con la misma secuencia de izquierda a derecha y de arriba a abajo que el tablero de distribución u otros aparatos representados. Un diagrama unifilar también se puede utilizar para mostrar una vista de alto nivel de los conductos de un sistema de control PLC .
Las líneas en el diagrama unifilar conectan nodos – puntos en el sistema que son “eléctricamente distintos” (es decir, hay una impedancia eléctrica distinta de cero entre ellos). Para sistemas suficientemente grandes, estos puntos representan barras colectoras físicas , por lo que los nodos del diagrama se denominan frecuentemente buses . Un bus corresponde a una ubicación donde la energía se inyecta en el sistema (por ejemplo, un generador) o se consume (una carga eléctrica ). [3] Un estado estable de cada bus se puede caracterizar por su fasor de voltaje ; el estado del sistema se define por un vector [4] de fasores de voltaje para todos los buses. [5] En un sistema físico, el estado se calcula a través de la estimación del estado del sistema de energía, desde fines del siglo XX este proceso involucra mediciones simultáneas directas ( sincrofasor ) utilizando las unidades de medición fasorial . [6]
La teoría de los sistemas de potencia trifásicos nos dice que mientras las cargas en cada una de las tres fases estén equilibradas, el sistema está completamente representado por (y por lo tanto se pueden realizar cálculos para) cualquier fase individual (el llamado análisis por fase ). [7] [8] En ingeniería eléctrica, esta suposición es a menudo útil, y considerar las tres fases requiere más esfuerzo con muy poca ventaja potencial. [9] Una excepción importante y frecuente es una falla asimétrica en solo una o dos fases del sistema.
Un diagrama unifilar se utiliza generalmente junto con otras simplificaciones de notación, como el sistema por unidad .
Una ventaja secundaria de utilizar un diagrama unifilar es que el diagrama más simple deja más espacio para incluir información no eléctrica, como la económica .
Cuando se utiliza el método de componentes simétricos , se realizan diagramas unifilares separados para cada uno de los sistemas de secuencia positiva, negativa y cero. Esto simplifica el análisis de las condiciones desequilibradas de un sistema polifásico. Los elementos que tienen diferentes impedancias para las diferentes secuencias de fase se identifican en los diagramas. Por ejemplo, en general, un generador tendrá diferentes impedancias de secuencia positiva y negativa, y ciertas conexiones de bobinado de transformador bloquean las corrientes de secuencia cero. El sistema desequilibrado se puede resolver en tres diagramas unifilares para cada secuencia e interconectarlos para mostrar cómo se suman los componentes desequilibrados en cada parte del sistema.