generadores- conexiones trifasicas

Casi toda la generación de potencia eléctrica y la mayoría de la transmisión de potencia en el mundo actual emplean circuitos trifásicos de corriente alterna. Un sistema trifásico de potencia consta de generadores trifásicos, líneas de transmisión y cargas. Los sistemas de potencia ac tienen gran ventaja sobre los sistemas dc por que sus niveles de voltaje se pueden cambiar para reducir  pérdidas de transmisión. Los sistemas trifásicos de potencia ac tienen gran ventaja sobre los sistemas de potencia monofásicos debido a que es posible obtener más potencia por libra de metal de una máquina trifásica y también por  que la potencia suministrada a una carga trifásica es constante en todo momento y no pulsante, como en los sistemas monofásicos. Los sistemas trifásicos tambien utilizan motores de inducción más fáciles de manejar debido al sistema de arranque sin devanados auxiliares especiales. Generación de voltajes y corrientes trifásicas un generador trifásico consta de tres generadores monofásicos cuyos voltajes son iguales en magnitud pero difieren entre sí por el ángulo de fase de 120º. Cada uno de estos tres generadores podría estar conectado por un par de hilos a una de tres cargas idénticas y el sistema de potencia resultante sería como el que se muestra en la figura A-1c. Tal sistema consta realmente de tres circuitos monofásicos que tienen diferencia de fase de 120º. La corriente que fluye en cada carga puede ser hallada a partir de la ecuación

por tanto, las corrientes que fluyen en las tres fases son

Figura A-1 Generador triásico que consta de tres fuentes monofásicas iguales en magnitud y desfasadas 120º

Tres de los seis conductores mostrados en este sistema de potencia no son necesarios para que los generadores suministren potencia a las cargas. En consideración de la discusión, supóngase que los extremos negativos de cada generador y cada carga se unen entre sí. En este caso. Los tres conductores de retorno en el sistema podrían ser remplazados por uno solo (llamado el neutro) y la corriente podría retornar aún de las cargas a los generadores. ¿cuánta corriente está fluyendo en el conductor del neutro mostrado en la figura A-2? La corriente de retorno será la suma de las corrientes que fluyen a cada carga individual en el sistema de potencia. Esta corriente esta dada por 

Aplicando la fórmula de suma de ángulos se obtiene

Mientres las tres cargas sean iguales, la corriente de retorno en el neutro es cero. Un sistema de potencia en el cual los tres generadores tienen voltajes que son exactamente iguales en magnitud y tienen 120º de diferencia en fase, y las tres cargas son iguales en magnitud y ángulo, es llamado sistema trifásico balanceado. En tal sistema, el neutro es innecesario. Se dice que el sistema de potencia trifásico ilustrado en las figuras A-1 y A-2 tiene secuencia abc puesto que los voltajes en las tres fases alcanzan su valor  máximo en el orden a, b, c (vease figura A-1b). También es posible conectar un sistema de potencia trifásico con una secuensia de fases acb. En un sistema trifásico de potencia con secuencia acb, los voltajes en las fases alcanzan su valor maximo en el orden a, c, b. el resultado deducido antes es igualmente válido para las secuencias abc y acb. Una conexión como la mostrada en la figura A-2 se llama conexión en Y ya que se parese a una letra Y. otra conexión posible es la conexión Δ, en la cual los tres generadores están conectados el positivo del uno con el negativo del otro.

Figura A-2.- los tres circuitos conectados conjuntamente con un neutro comun

Voltajes y corrientes en un circuito trifásico en uns sistema de potencia trifásico, cada generador y cada carga pueden ser  conectados en Y o Δ. Cualquier número de generadores y cargas conectados en Y y en Δ se pueden juntar en un sistema de potencia. La figura A-3 muestra generadores conectados en Y y en Δ. Los voltajes y corrientes en una fase dada se llaman cantidades de fase (notadas con el subíndice Φ); los voltajes y corrientes en las lineas conectadas a los generadores se llaman cantidades de línea(notadas con el subíndice L). para un generador o carga dados, las relaciones entre las cantidades de línea y las cantidades de fase dependen del tipo de conexión utilizado por ese generador o carga. Estas relaciones seran exploradas en seguida para cada una de las conexiones Y y en Δ.

Figura A-3 a) Conexión en Y. b) Conexión en Δ

En la figura A-4 se muestra un generador trifásico conectado en Y a una carga resistiva____ los voltajes de fase en este generador están dados por  (A-3A) (A-3B) (A-3C) Puesto que la carga conectada a este generador es resistiva, la corriente en cada fase del generador tendrá el mismo ángulo de voltaje. En consecuencia, la corriente en cada fase estaría dada por 

De la figura A-4, es obvio que la corriente en cualquiera de las líneas es igual a la de la fase correspondiente. En una conexión en Y (A-4) La relación entre el voltaje de línea y el voltaje de fase es algo más compleja. Por la ley de voltajes de kirchhoff, el voltaje de línea V L1 está dado por 

Por lo tanto, la relación entre las magnitudes del voltaje de línea y el voltaje de fase en un generador o una carga conectados en Y es (A-5)

Además, los voltajes de línea están desfasados 30º con respecto a los voltajes de fase. En la figura A-5 se muestran los voltajes de línea y de fase para una conexión en Y.

Figura A-4.- Generador conectado en Y con carga resistiva

Figura A-5 .- Voltajes de línea y de fase para la conexión en Y de la figura A-4

Conexión en delta (Δ) en la figura A-6 se muestra un generador trifásico en Δ conectado a una carga resistiva . Los voltajes en este generador están dados por