En ingeniería eléctrica , un diagrama unifilar ( SLD ), también llamado a veces diagrama unifilar , es la representación simbólica más simple de un sistema de energía eléctrica. [1] [2] Una sola línea en el diagrama normalmente 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 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 separada, solo se representa un conductor.
Es una forma de diagrama de bloques que representa gráficamente las rutas para el flujo de energía entre 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 u otro aparato representado. También se puede utilizar un diagrama unifilar para mostrar una vista de alto nivel de los tramos de conductos para 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 autobuses . 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] El estado estacionario de cada bus se puede caracterizar por su fasor de voltaje ; el estado del sistema está definido por un vector [4] de fasores de tensión para todos los buses. [5] En un sistema físico el estado se calcula a través de la estimación del estado del sistema eléctrico, desde finales del siglo XX este proceso involucra mediciones simultáneas directas ( sincrofasor ) utilizando las unidades de medición fasorial . [6]
La teoría de los sistemas de energía trifásicos nos dice que siempre que 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 única (el llamado análisis por fase ). . [7] [8] En ingeniería energética, esta suposición suele ser 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.
Generalmente se utiliza un diagrama unifilar 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 simétricas , se realizan diagramas unifilares separados para cada uno de los sistemas positivo, negativo y de secuencia cero. Esto simplifica el análisis de condiciones de desequilibrio de un sistema polifásico. En los diagramas se identifican los elementos que tienen diferentes impedancias para las diferentes secuencias de fases . Por ejemplo, en general un generador tendrá diferentes impedancias de secuencia positiva y negativa, y ciertas conexiones de devanado del transformador bloquean las corrientes de secuencia cero. El sistema desequilibrado se puede resolver en tres diagramas unifilares para cada secuencia y interconectarlos para mostrar cómo se suman los componentes desequilibrados en cada parte del sistema.