¿Están los tomacorrientes de una casa desfasados ​​entre sí?

Estoy trabajando en un proyecto de ciencias y hay un aspecto del cableado doméstico que necesito averiguar (no te preocupes, no me estoy metiendo con el cableado, todo esto está en papel). Dado que los tomacorrientes de 120 V en una casa se pueden conectar a cualquiera de las dos patas de 120 V que provienen de la compañía eléctrica, ¿sería una afirmación cierta que los tomacorrientes en diferentes interruptores podrían estar desfasados ​​entre sí? En otras palabras, si el dormitorio 1 está vinculado a la pata 1 y el dormitorio 2 está vinculado a la pata 2, ¿es razonable suponer que las ondas sinusoidales medidas desde los enchufes del dormitorio 1 estarán desfasadas con las ondas sinusoidales medidas desde los enchufes del dormitorio 2?

También te puede interesar saber más sobre la reactancia. La reactancia es donde la corriente y el voltaje se desfasan, y en aplicaciones industriales con cargas no lineales esto crea corrientes armónicas en el neutro.
Este es probablemente uno de los conceptos más comúnmente mal entendidos en el poder residencial estadounidense. La mayoría de los electricistas incluso se equivocan.

Respuestas (6)

Algo así como. Depende de tu marco de referencia.

Si está mirando el conductor sin conexión a tierra (activo) de cada receptáculo, terminará con un circuito de 240 voltios. Dado que es un solo circuito, no puede estar desfasado consigo mismo. Si conectara un osciloscopio al conductor sin conexión a tierra (activo) de cada receptáculo, obtendría una sola onda sinusoidal de 240 voltios.

Si está mirando los dos circuitos separados (por ejemplo, el conductor sin conexión a tierra (caliente) y conectado a tierra (neutro) de cada receptáculo), entonces terminará con dos circuitos de 120 voltios con un cambio de fase de 180° entre sí. Si conecta el osciloscopio al conductor sin conexión a tierra (vivo) y a los conductores conectados a tierra (neutro) de cada receptáculo (4 cables en lugar de 2), verá dos ondas sinusoidales de 120 voltios con un cambio de fase de 180° entre sí.

Las dos ondas sinusoidales deberían verse así.

ondas sinusoidales de transformador monofásico dividido

Debido a que las ondas están desfasadas 180°, el potencial eléctrico entre las piernas (en el pico) será de 240 voltios. Mientras que el potencial entre cualquiera de las líneas y el "neutro", será de 120 voltios.

Si las ondas no estuvieran desfasadas, tendrían el mismo potencial (o tendrían 0 voltios entre ellas).

en ondas sinusoidales de fase

Entonces, si bien este no es un sistema multifásico, tampoco es un sistema monofásico simple. Técnicamente se le conoce como " Sistema monofásico dividido ".

Todo esto; por supuesto, asume que los conductores sin conexión a tierra (activos) provienen de diferentes tramos del servicio.

Sí, estoy viendo dos circuitos separados, por lo que tiene sentido que estén desfasados. Gracias por la claridad.
Lo siento, pero esto es incorrecto. @RobotAndy tiene la respuesta correcta. Para explicar con un ejemplo, si estuvieran desfasados ​​180 grados, la conexión entre las dos fases produciría 0V, no 240V.
@DavidPfeffer Vaya a conectar un osciloscopio. Es una sola fase, con un centro llamado "neutro". Si mide línea a línea, verá una onda sinusoidal de 240 voltios. Si mide la línea (L1) a "neutral" (N), verá una onda sinusoidal de 120 voltios. Si mide la línea (L2) a "neutro" (N), también verá una onda sinusoidal de 120 voltios. Sin embargo, las dos ondas de 120 V se desplazarán 180° entre sí. Entonces, mientras una onda alcanza un máximo de +120 V, la otra alcanzará un máximo de -120 V. Estoy de acuerdo en que " fase " podría no ser la mejor palabra, pero la idea es la misma.
@Davis Lo siento, el OP pregunta sobre la relación de onda sinusoidal entre un transformador. El voltaje es irrelevante.
@DavidPfeffer He agregado un poco más de detalles para ayudarlo a comprender lo que digo.
No votado en base a la actualización.
Como le señalé más abajo a Henry: solo están desfasados ​​180° si primero mide uno de Neutro a Caliente y luego mide el otro de Neutro a Caliente, ya que los está midiendo a ambos en diferentes direcciones. Estás invirtiendo la polaridad. En realidad no hay desplazamiento de fase. Si mide L1 a neutral y luego neutral a L2, no verá inversión de polaridad. Eso es realmente de lo que estás hablando. No es un cambio de fase.
Otro concepto interesante es que, algebraicamente, su primer dibujo sumaría cero, mientras que su segundo dibujo sumaría 240. Parecería que dos fases a 180° hacia afuera se sumarían ya que hay 240 voltios entre picos, pero vectorialmente dos vectores a 180° hacia afuera serían cancelar a cero. Sin embargo, todo esto es discutible ya que solo hay una fase y las dos patas de un transformador con derivación central son simplemente la mitad del todo. Están en fase entre sí cuando se miden en la misma dirección.
Por cierto, es un poco engañoso mostrar un gráfico de alcance con el eje y yendo a 120v, ya que si lo hiciera en un sistema RMS de 120v (toda la energía doméstica en los EE. UU.), el pico del eje y sería ~ 172v. Los medidores RMS portátiles solo le mostrarán 120 o 240, pero esa es una forma diferente de medir. Si desea mostrar 120v en su gráfico de alcance, debe sombrear toda el área debajo de la forma de onda, ya que eso es lo que matemáticamente equivale a 120v.
@JeffMeden Estoy de acuerdo, pero estoy tratando (y fallando) de explicar un concepto. Los números en el gráfico no tienen sentido y solo se incluyen para hacerlo más familiar para el público en general. Si quisiera ser demasiado técnico en mi respuesta, no habría dibujado los diagramas con crayón.
@ArchonOSX: ¿Por qué "sumarías hasta cero"? El voltaje es una diferencia.
¿Cómo se puede dividir una onda sinusoidal con una amplitud de 240 en dos ondas sinusoidales de 120 V de modo que estén "fuera de fase"? Entiendo que es la línea de un voltaje, pero lo que no entiendo es cómo obtuviste dos líneas de 120 V de eso
@AzizJaved porque el neutral es un grifo central, por lo que la mitad de la bobina está a cada lado.

Esta es principalmente una cuestión semántica.

Desde el punto de vista de un electricista , el suministro doméstico de EE. UU. es un solo 240 V que se puede dividir en dos patas calientes con derivación central.

Desde un punto de vista matemático o de E&M , las diferentes patas tienen voltajes que están desfasados ​​180º y, por lo tanto, creo que sería seguro llamarlos dos fases una vez que están separados.

(Se deja al lector como ejercicio: si tomas un ladrillo y lo cortas por la mitad, ¿tienes un ladrillo o dos ladrillos?)

Estoy de acuerdo. Parece que nos obsesionamos con el significado de la palabra " fase" . Me parece que todas las respuestas dicen las mismas (o similares) cosas, pero de alguna manera algunas están siendo votadas negativamente mientras que otras son votadas positivamente.
Solo están desfasados ​​180° si primero mide uno de Neutro a Caliente y luego mide el otro de Neutro a Caliente, ya que los está midiendo a ambos en diferentes direcciones. En realidad no hay desplazamiento de fase. De ahí el término monofásico.
¿Podemos simplemente usar la definición de Wikipedia? "La diferencia de fase es la diferencia, expresada en grados o tiempo, entre dos ondas que tienen la misma frecuencia y están referenciadas al mismo punto en el tiempo" si mide cada fuente de un centro residencial, toque a tierra, también conocido como "fase dividida", el pico de 172v tendrá una separación de 180 grados, simple y llanamente.
Si toma un ladrillo y lo corta por la mitad, tendrá un solo ladrillo partido. Por lo tanto, una sola fase dividida.

En un típico 120VAC residencial norteamericano, la respuesta es NO

La razón es que su casa solo recibe una fase y, por lo tanto, esa fase no puede estar desfasada consigo misma. Cambiar su marco de referencia (mediante la medición del voltaje desde N en lugar de entre L1 y L2) de repente no los desfasa.

Si su verdadera pregunta es: "¿El voltaje medido de N a L1 siempre se desplazará 180 grados en comparación con el voltaje medido de N a L2?" entonces la respuesta a eso es "Sí"

... sin embargo, ese hecho por sí solo no es suficiente para que se considere una fase separada del poder.

Si realmente tuviera dos fases, entonces la diferencia de voltaje entre ellas variaría y ocasionalmente sería 0.

Lo siento, el OP pregunta sobre la relación de onda sinusoidal entre un transformador. El voltaje es irrelevante. Mientras que una sinusoidal es de 360°, la terminología de fase dividida describe la relación del neutro en el punto central de 180°. El neutro tiene voltaje potencial cero debido a que la onda sinusoidal cancela a la otra.
OP pregunta dos cosas: "¿sería una afirmación verdadera que los puntos de venta en diferentes interruptores podrían estar desfasados ​​entre sí?", cuya respuesta depende de la precisión con la que esté definiendo "fase" y "¿es razonable suponer que las ondas sinusoidales medidas desde los enchufes del dormitorio 1 estarán desfasadas con las ondas sinusoidales medidas desde los enchufes del dormitorio 2"
una sola onda sinusoidal que se deriva en el centro está técnicamente desfasada en 180°. Esta es una declaración verdadera.
Nuevamente, las formas de onda de voltaje pueden aparecer desfasadas. Creo que eso está cubierto en mi declaración de "¿Se medirá el voltaje desde ..." (que corregiré ya que no se lee bien atm).
Tan frustrante que no tengo suficiente credibilidad aquí para comentar la publicación real, pero el problema con las imágenes publicadas por Tester101 en la otra publicación es que no hay una línea VERDE y AZUL. ¡Solo hay una línea! Si realmente tuviera una línea verde y azul, en algún momento podría medir 0 V entre ellas con su equipo de prueba, ¡pero no puede! Siempre tendrá una diferencia de 240 V entre ellos, esa es la sutil diferencia entre la fase dividida y la bifásica real de 180 grados.
@RobotAndy Si usa @ antes del nombre de un usuario, el sistema se lo notificará directamente.
@RobotAndy Estoy confundido por tu último comentario. ¿Entiende que cuando conecta un voltímetro, en realidad está midiendo el voltaje RMS , verdad? En mi dibujo, la línea AZUL representa el voltaje a lo largo del tiempo medido entre L1 y N, mientras que la línea VERDE representa el voltaje a lo largo del tiempo medido entre L2 y N. Podría haber dibujado una línea ROJA adicional, que podría mostrar el voltaje a lo largo del tiempo. tiempo medido entre L1 y L2. En cuyo caso, vería una onda sinusoidal con una amplitud de 240 voltios. El período de mi diagrama es 1/60 de segundo.

Sí. Técnicamente, están desfasados ​​180 grados si el transformador tiene una fase dividida de 120/240. El neutro está conectado al centro de la bobina y cada lado del neutro está devanado 180° fuera de fase con respecto al otro. Un transformador 120/208Y tendría cada fase 120 grados fuera de fase.

Editar : Aquí hay un diagrama reciente que hice para ayudar a ilustrar el concepto.ingrese la descripción de la imagen aquí

Lo siento, pero esto es incorrecto. @RobotAndy tiene la respuesta correcta. Para explicar con un ejemplo, si estuvieran desfasados ​​180 grados, la conexión entre las dos fases produciría 0V, no 240V.
Te equivocas. Elimine o actualice su comentario, ya que es engañoso.

Usando sumas vectoriales,

Si suponemos que V1 + V2 = VT

Dónde

V1 es desde la derivación central del transformador a una fase (L1)

V2 es desde la derivación central del transformador hasta la otra fase (L2)

y L1 = 120 V en un ángulo de cero grados

y L2 = 120 V en un ángulo de 180 grados

y VT = la suma de voltaje de V1 y V2 (es decir, voltaje en ambas fases)

Usando la ley de voltaje de Kirchoff (es decir, dando la vuelta al circuito)

TV = V1 + V2' = V1 + (-V2)

VT = (120, ángulo cero grados) - (120, ángulo -180 grados)

VT = (120, ángulo cero grados) + (120, ángulo cero grados)

VT = 240, ángulo cero grados

Las matemáticas anteriores respaldan que L1 y L2 están desfasadas 180 grados.

Usted está suponiendo que las fases están desfasadas, por lo que las matemáticas subsiguientes solo prueban la presuposición, que es más precisamente la pregunta subyacente (¿están los enchufes (o patas o barras colectoras en el panel) simplemente desfasados ​​en un residencial? ¿sistema eléctrico?). Ahora, si simplemente hubiera dicho que 240 V se mide (y calcula) por la diferencia entre dos potenciales de voltaje, y que 120 V menos 120 V negativos es igual a 240 V, entonces la relevancia de usar el voltaje medido como prueba de que las fases eran iguales y opuestas podría han sido significativos (pero redundantes según la respuesta de Tester101).

Los voltajes en cada pata estarán desfasados ​​180 grados... recuerde que el voltaje es una DIFERENCIA, por lo que si el voltaje en la pata 1 al neutro (V1) es positivo, el otro medirá negativo (-V2) (desfasado en 180) con respecto a V1. (Los números V1 y V2 son ambos números positivos). Recuerda que el voltaje es una DIFERENCIA entre dos puntos. Entonces tenemos V1- (-V2) que es de 240 voltios si tanto V1 como V2 son de 120 voltios. Un menos por un número menos es un número positivo, por lo que V1-(-V2) = V1 + V2.

Richard MS física, BSEE

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