INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO SIMON BOLIVAR
Fases de La Corriente Alterna A lterna Monofásica y Trifásica Leonardo Quimis 3RO H Electrónica Grupo 3
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FASE MONOFASICA Un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica eléctrica formado p or una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos. Un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no producirá un campo magnético giratorio, por lo que los motores monofásicos necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son poco usuales para potencias por encima de los 10 kW. El voltaje y la frecuencia de esta corriente dependen del país o región, siendo 230 y 115 Voltios los valores más extendidos para el voltaje y 50 o 60 Hercios para la frecuencia.
FASE TRIFASICA Un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente. Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (tensiones diferentes o distintos desfases entre ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o con diferencias de fase entre ellas distintas a 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean equilibradas o balanceadas.
DIFERENCIAS IFERENCIAS
ENTRE FASES
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El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de transport e de energía (hilos más finos que en una línea mon ofásica equiv eq uivalente) y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica. Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión. Existen dos tipos de conexión; en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases.
Algunas de las diferencias, entre usar una fase, o las tres, en una instalación, ya la co nocemos, pero profundizando el análisis, también podemos ver q ue, la principal razón, no es solo la económica, sino ha y varias también importante. por parte de la compañía de luz a la población, p or eso toda L a principal aplicación para los circuitos trifásicos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica eléctrica las distribuciones, son trifásicas, ya que está demostrado, en forma TECNICA, científica, y práctica, que la mejor manera de prod ucir, transmitir transmitir y consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos.
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razones por l por las que la energí energía tr i si a es super ior a la monofási monofási a son:
1. La pot potenci encia en KVA (K ilo ilo Volt Voltss Ampere) de un mot motor t or tr ifási fásico es 150% mayor que la de un mot motor monofási monofásico.
aproxi aproximadament madamente
2. En un sistema tr ifási fásico bal balanceado los conduct conductores necesit necesitan an ser el el 75% del del tamaño que necesit necesitar ar ían para un si sistema monofási monofásico con la mi misma pot potenci encia en VA. 3. Por l Por lo que est esto ayuda a di dismi sminui nuir l r los cost costos y por l por lo tant anto a j a jus usti tif f icar el el tercer cabl cable requer ido. 4.
La pot potenci encia proporci proporcionada por un si sistema monofási monofásico cae tres veces por ci ciclo.
5. La pot potenci encia proporci proporcionada por un si sistema tr ifási fásico nunca cae a cero por l por lo envi enviada a la carga es si siempre la mi misma.
que la pot potenci encia
6. Si rot rotamos un campo magnéti magnético co a través de una bobi bobina ent entonces se produce un volt voltaa je je monofási monofásico como se ve a conti continuac nuacii n:
7. En cambi cambio, si si col colocamos tres bobi bobinas separadas por ángul ángulos de 120° 120° se est estarán produci produciendo tres volt voltaa jes jes con una di diferenci ferencia de fase de 120° 120° cada uno.
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Concept onceptos necesar ios para comprender l comprender los ci circuit rcuitos os tr ifási fásicos
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Para que los tres volt voltaa jes jes de un si sistema tr ifási fásico est estén bal balanceados deberán tener amplit amplitudes udes y frecuenci frecuencias idénti dénticas cas y est estar fuera de fase ent entre sí sí exact exactament amente 120° 120°. Impor tant ante: En un si sistema tr ifási fásico bal balanceado la suma de los volt voltaa jes jes es igual gual a cero, como veremos luego, todas las result resultan anttes, son igual gual, a cero, si si el sistema, est está en equili equili br br io. Va + Vb + Vc = 0
CIRCUITO
TRIFÁSICO BALANCEA
O
Si las cargas se encuent encuentran de manera que las corr ient entes produci producidas por l por los volt voltaa jes jes bal balanceados del del circuit rcuito o tambi ambién est están bal balanceadas ent entonces todo el el circuit rcuito o est está bal balanceado.
VOLTAJES
E FASE
Cada bobi bobina del del generador puede ser represent representada como una fuent fuente de volt volta je a je senoi senoidal dal, como est estas est están desfasadas ent entre si si 120 grados, si si las sumamos durant durante el el tiempo tiempo de un ci ciclo, prácti prácticamen camentte, no hay inst nstant antes si sin energí energías reacti reactivas, vas, por l por lo que la pot potenci encia aparent aparente, es más est establ able.
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Est Esto es útil útil,, especi especialment mente, cuando conect conectamos mot motores, tr ifási fásicos, 3 / 220, o 3 / 380 volt volt,, cuando las tres fases est están cargadas, igual guales. Ahora se nos present presenta un probl problema, ya que tenemos tres fases igual guales en todo, a cual cual tomamos como base, como referenci referencia, para ver cuál cuál est esta adel adelant antada, y cual cual atrasada?Vamos a trat ratar de visuali sualizar zar con al algo f ísico, lo que ocurre con la fases, para ver cuál cuál es me jor jor ttomar la como `´pat `´patrón´´ base, para deci decir que el el sistema es equili equili brado. brado. Imagi Imaginemos que vos con dos ami amigos, est está subi subiendo una escal escalera, aut automáti omática, ca, y vos est estas en un escal escalón (Fase a) del del e jemp jempllo, y un ami amigo est esta adel adelant ante dos escal escalones, (Fase c), y el el otro est está at atrasado dos escal escalones. Est Este si sistema el que consi consideramos, que las tres fases, R ST, ST, est está en equili equili br br io, y por el el neut neutro, no ci circul rcula corr ient ente, ya que tiene tiene dos fuerzas opuest opuesta que se anul anulan ent entre sí, es deci decir no hay el elect ectrones li bres, bres, son todos át átomos, y el eléct éctr icament camente, si si lo reti retiramos ramos del del circuit rcuito, o, las tres fases, ni ni se ent enteran, y la pot potenci encia de traba jo jo ser ia máxi máxima. Es deci decir, si si el inst nstant ante que la fase R , est está en el el e je je x, tenemos, la fase S, at atrasada 120 grados. Y la fase T, adel adelant antada 120 grados, de manera que la result resultan antte ser ía cero, o sea el el sistema en equili equili br br io. El probl problema se present presenta, cuando las tres fases, est están apli aplicadas, cadas, con cargas indi ndividual duales, ya aquí aquí l corr ient ente en el el neut neutro, no son igual guales, por l por lo que lo necesit necesitamos, amos, para mant mantener el el sistema est establ able, ya que en el el neut neutro, ci circul rcula la di diferenci ferencia.
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