FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS TRIFASICOS
1.- INTRODUCCION
Nikola Nikola Tesla, Tesla, un inventor inventor Serbio-Ameri Serbio-Americano cano fue quien descubrió el principio del campo magnético rotat rotatori orio o en 188, 188, el cual es la base de la maquin maquinari aria a de corriente alterna! "l "l inve inventó ntó el sistema sistema de motores # generadores de corriente alterna polif$sica que da energ%a al planeta! Sin sus inventos el inventos el d%a de &o# no ser%a posible la electrificación que impulsa al crecimiento de la industria # industria # al desarrollo de desarrollo de las comunidades! 'a ma#or parte de la generación, transmisión, distribución # utili(ación de la energ%a eléc eléctr tric ica a se efect efect)a )a por por medio medio de sist sistema emass poli polif$s f$sic icos* os* por por ra(o ra(ones nes econ económi ómicas cas # operativas los sistemas trif$sicos son los m$s difundidos # se detallar$n posteriormente! +na fuente trif$sica de tensión esta constituida por tres fuentes monof$sicas de igual valor efica( pero desfasadas 1 entre ellas como se aprecia en la siguiente figura en el diagrama de ondas de un sistema trif$sico!
.asorialmente se puede e/presar de la siguiente manera0
1.1.- Definiciones Importantes
Tensión Tensión de l%nea ó compuesta : tensión entre dos l%neas del sistema +A2, +23, +3A4 Tensión de fase0 tensión de cada fuente del sistema o tensión sobre la impedancia de cada rama!
3orriente de l%nea0 corriente por la l%nea que sale de la fuente o corriente solicitada por la carga! 3orriente de fase0 corriente por la fuente o por la impedancia de cada rama! 1..- Sistema Trian!"#o $ Sistema Estre##a
5n la siguiente figura cada fuente representa la bobina de un generador trif$sico donde se inducen las tres tensiones del sistema trif$sico
5stas tres fuentes se pueden conectar en una de las dos formas que se presentar$n a continuación! a% Cone&i'n en Trian!"#o
5n la cone/ión en triangulo la cone/ión de las fuentes se &ace de la siguiente manera
6ara este tipo de cone/ión las tensiones de fase coinciden con las tensiones de l%nea! 'as corrientes de fase 7 A2, 723, 73A4 son distintas de las corrientes de l%nea 7 A, 72, 734! 'a siguiente figura ilustra estas magnitudes!
Se puede demostrar que para esta cone/ión la corriente de l%nea es igual a la corriente de fase multiplicada por ra%( de tres! (% Cone&i'n en De#ta
'a cone/ión en elta se reali(a de la siguiente manera0
6ara este tipo de cone/ión las corrientes de l%nea 7A, 72, 734 # de fase 7A2, 723, 73A4 coinciden en cambio las tensiones de l%nea 5A2, 523, 53A4# de fase 5AN, 52N, 53N4 son distintas! 'a siguiente figura ilustra estas magnitudes!
5l punto N se denomina neutro # como se puede observar las tensiones de fase est$n definidas respecto de este punto! 'a siguiente figura ilustra la relación entre las tensiones de fase # de l%nea!
'as dos figuras anteriores son equivalentes! A partir de estas figuras se puede deducir la relación entre las tensiones de fase # de l%nea!
Por lo que :
Análogamente
'os sistemas de tensiones de fase # de l%nea difieren en modulo en ra%( de tres # est$n desfasados 9! :bservando las figuras podemos notar lo siguiente0 - 'a corriente en cada bra(o de la delta es la corriente de fase - 5l volta;e en cada bra(o de la delta es el volta;e de fase! - 5l volta;e de fase es igual al volta;e de l%nea! 1.).- Re#aci'n *e +o#ta,es *e #nea a #nea $ *e #nea a ne"tro.
5s importante conocer la manera de obtener un volta;e de l%nea a l%nea a partir de los volta;es de l%nea a neutro # viceversa! 'as fórmulas para obtener volta;es de l%nea a l%nea del lado de la carga a partir de volta;es de l%nea a neutro del lado de la carga en un circuito trif$sico con una secuencia positiva son0
en donde volta;es carga #
es la magnitud del volta;e de l%nea a neutro del lado de la carga, los son los fasores de volta;e de l%nea a l%nea del lado de la es el fasor de volta;e de l%nea a neutro del lado de la carga!
'as fórmulas para relacionar los volta;es de l%nea a l%nea con los de l%nea a neutro del lado de la fuente son las mismas pero substitu#endo cada volta;e de l%nea a l%nea de la carga por cada volta;e de l%nea a l%nea de la fuente # los volta;es de l%nea a neutro de la carga por los volta;es de l%nea a neutro de la fuente!
.- FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS TRIFASICOS
'a gran pregunta que surge es el 6orqué usar los circuitos trif$sicos, en ve( de usar otros sistemas de m$s fases! 'as venta;as de usar este tipo de distribución son las siguientes0
6ara alimentar una carga de igual potencia eléctrica, las corrientes en los conductores son menores que las que se presentan en un sistema monof$sico! 6ara una misma potencia, las maquinas eléctricas son de menor tama
=a que en un circuito trif$sico balanceado las tres fases tienen volta;es con la misma magnitud pero desfasados, # las tres l%neas de transmisión, as% como las tres cargas son idénticas, lo que ocurre en una fase del circuito ocurre e/actamente igual en las otras dos fases pero con un $ngulo desfasado! >racias a esto, si conocemos la secuencia de fase del circuito, para resolverlo encontrar sus volta;es # corrientes4 basta con encontrar el volta;e de una sola fase # después encontrar las de las otras fases a partir de esta! 'a suma de los volta;es de un sistema trif$sico balanceado es cero, es decir, a / ( / c 0
'a principal aplicación para los circuitos trif$sicos se encuentra en la distribución de la energ%a eléctrica por parte de la compa<%a de lu( a la población! Nikola Tesla probó que la me;or manera de producir, transmitir # consumir energ%a eléctrica era usando circuitos trif$sicos! Algunas de las ra(ones por las que la energ%a trif$sica es superior a la monof$sica son0 ? 'a potencia en @A @ilo olts Ampere4 de un motor trif$sico es apro/imadamente 1BC ma#or que la de un motor monof$sico! ? 5n un sistema trif$sico balanceado los conductores necesitan ser el DBC del tama
5n el an$lisis del consumo de energ%a eléctrica de una carga balanceada, se requiere conocer el volta;e entre l%neas, las corrientes de l%nea # el factor de potencia de la carga trif$sica! 'as potencias eléctricas trif$sicas que para una carga balanceada se puede calcular mediante las e/presiones siguientes0
onde0 69f E F 6otencia trif$sica, en kG H9f F 6otencia reactiva trif$sica, en kAI S9f F 6otencia aparente trif$sica, en kA +linea F Tensión entre l%neas, en oltios 4 7linea F 3orriente de l%nea, en Ampere A4 cosJ F 3oseno del $ngulo de desfase o factor de potencia de la carga trif$sica! Si la carga es desbalanceada, se requiere el factor de potencia por fase! Aunque en estos casos, se trata de mane;ar un factor de potencia promedio, especialmente cuando se dise
entro de los motores de corriente alterna, nos encontramos la clasificación de los motores trif$sicos, as%ncronos # sincronos! No &a# que olvidar que los motores bif$sicos # monof$sicos, también son de corriente alterna! 'os motores trif$sicos tienen ciertas caracter%sticas comunes0 En re#aci'n con s" tensi'n , éstos motores cuando su utilidad es industrial suelen ser
de 9 # K , para m$quinas de peque
mientras que en América se utili(an los L M(! Aunque la frecuencia de red tenga fructuaciones, siempre que no superen el 1C, el
motor rendir$ perfectamente! a#ores fructuaciones afectar$ directamente sobre el rendimiento de su potencia! e &ec&o, para variar la velocidad de esta clase de motores se manipula la frecuencia! Con respecto a #a +e#oci*a* los motores trif$sicos son construidos para velocidades
determinadas que corresponden directamente con las polaridades del bobinado # la frecuencia de la red! Respecto a #a intensi*a* , el motor trif$sico absorbe de la red la intensidad que
necesita, dependiendo siempre de la fase en que se encuentre! 6or ésta ra(ón e/isten diferentes modos de arranques, para a&orrar energ%a # preservar el motor! En so(recar!a pueden asumir un incremento de la intensidad de &asta 1!B la
intensidad nominal sin sufrir ning)n da
5l transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energ%a eléctrica de un circuito u otro ba;o el principio de inducción electromagnética! 'a transferencia de energ%a la &ace por lo general con cambios en los valores de volta;es # corrientes! 3asi todos los sistemas importantes de generación # distribución de potencia del mundo son, &o# en d%a, sistemas de corriente alterna trif$sicos! 6uesto que los sistemas trif$sicos desempe
).- 3I3LIO4RAFIA
1! ! 9! K! B! 6.
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