En ingeniería eléctrica, la energía eléctrica monofásica (abreviada 1φ ) es la distribución de energía eléctrica de corriente alterna mediante un sistema en el que todos los voltajes del suministro varían al unísono. La distribución monofásica se utiliza cuando las cargas son principalmente de iluminación y calefacción, con pocos motores eléctricos grandes. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no produce un campo magnético giratorio; Los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para el arranque (motor de arranque por condensador), y estos motores son poco comunes con una potencia nominal superior a 10 kW.
Debido a que el voltaje de un sistema monofásico alcanza un valor máximo dos veces en cada ciclo, la potencia instantánea no es constante.
Las frecuencias estándar de los sistemas de energía monofásicos son 50 o 60 Hz . Las redes eléctricas de tracción monofásicas especiales podrán funcionar a 16,67 Hz u otras frecuencias para alimentar los ferrocarriles eléctricos. [1]
La transmisión de energía monofásica tardó muchos años en desarrollarse. Los primeros desarrollos se basaron en los primeros inventos de alternadores del científico parisino del siglo XIX Hippolyte Pixii , que más tarde fueron ampliados por Lord Kelvin y otros en la década de 1880. El primer sistema de energía CA completo, basado en corriente alterna monofásica, fue creado por William Stanley con el apoyo financiero de Westinghouse en 1886. En 1897, comenzaron los experimentos para la transmisión de energía monofásica. [2]
En América del Norte, las residencias individuales y los pequeños edificios comerciales con servicios de hasta aproximadamente 100 kVA (417 amperios a 240 voltios) generalmente tendrán distribución monofásica de tres cables , especialmente en áreas rurales donde las cargas de los motores son pequeñas y poco comunes. En zonas rurales donde no se dispone de suministro trifásico, los agricultores o hogares que deseen utilizar motores trifásicos podrán instalar un convertidor de fase . Los consumidores más grandes, como edificios grandes, centros comerciales, fábricas, bloques de oficinas y bloques de apartamentos de varias unidades, tendrán servicio trifásico. En áreas densamente pobladas de las ciudades, la distribución de energía en red se utiliza con muchos clientes y muchos transformadores de suministro conectados para proporcionar cientos o miles de kVA, una carga concentrada en unos pocos cientos de metros cuadrados.
Los sistemas de alta potencia, digamos de cientos de kVA o más, casi siempre son trifásicos. El mayor suministro normalmente disponible como monofásico varía según los estándares de la empresa eléctrica. En el Reino Unido, un suministro doméstico monofásico puede tener una potencia nominal de 100 A o incluso 125 A, lo que significa que hay poca necesidad de un suministro trifásico en un entorno doméstico o comercial pequeño. Gran parte del resto de Europa ha tenido tradicionalmente límites mucho más pequeños en el tamaño del suministro monofásico, lo que ha resultado en que incluso las casas reciban suministro trifásico (en áreas urbanas con redes de suministro trifásico).
Si el equipo de calefacción diseñado para un sistema de 240 voltios se conecta a dos fases de un suministro de 208 voltios, sólo producirá el 75% de su efecto de calefacción nominal. Los motores monofásicos pueden tener grifos para permitir su uso con suministro de 208 voltios o 240 voltios.
Una carga monofásica puede alimentarse directamente desde un transformador de distribución trifásico de dos formas: mediante conexión entre una fase y neutro o mediante conexión entre dos fases. Estos dos dan voltajes diferentes de un suministro determinado. Por ejemplo, en un sistema trifásico 120/208, que es común en América del Norte, el voltaje entre fase y neutro es de 120 voltios y el voltaje entre fases es de 208 voltios. Esto permite conectar iluminación monofásica fase a neutro.
Se podrá utilizar energía monofásica para ferrocarriles eléctricos ; El generador monofásico más grande del mundo, en la central nuclear de Neckarwestheim , suministró un sistema ferroviario en una red eléctrica de tracción exclusiva .
Normalmente, un tercer conductor, llamado tierra (o "tierra de seguridad") (EE. UU.) o tierra de protección (Reino Unido, Europa, IEC), se utiliza como protección contra descargas eléctricas y normalmente transporta una corriente significativa solo cuando hay una falla en el circuito. [1] Se utilizan varios sistemas de puesta a tierra diferentes . En algunas zonas rurales extremas se utiliza la distribución de retorno a tierra de un solo cable .
A veces, la monofásica se divide por la mitad en el transformador de distribución en el devanado secundario para crear energía eléctrica de fase dividida para electrodomésticos e iluminación. [1]