CIRCUITOS MONOFASICOS

UNIDAD 2.

SISTEMA MONOFÁSICO DE TRES HILOS O CONDUCTORES.

1. INTRODUCCIÓN

Cuando se tiene que distribuir energía eléctrica en baja tensión, se puede perder una proporción considerable de la potencia debido al calentamiento de los conductores a menos que estos sean desmesuradamente gruesos. El reconocimiento de este hecho por las compañías suministradoras de energía llevo al diseño desistemas de distribución de tres hilos. Una fuente monofásica de tres hilos se define como una fuente que tiene tres terminales de salida, como a, n y b; en la figura número 1 los fasores de tensión son y y son iguales. Esta fuente se puede representar por la combinación de dos fuentes de tensión idénticas, como en la figura número 1c, . Es evidente que , por lo tanto, se tiene una fuente a laque se pueden conectar cargas que operen con cualquiera de las dos tensiones.



En nuestro país la norma mexicana NMX-J-098-ANCE-1999. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA - SUMINISTRO – TENSIONES ELÉCTRICAS NORMALIZADAS, para este tipo de suministro indican las tensiones siguientes: tensión eléctrica nominal del sistema 120/240 V, tensión eléctrica de servicio máxima 126/252 V y mínima 108/216V, y tensión eléctrica nominal de utilización 115/230 V.

Los aparatos de mayor tensión generalmente son aquellos que absorben mayores cantidades de potencia, por lo que las intensidades de corrientes que originan son sólo la mitad de la intensidad de corriente que se necesitaría al operar con la misma potencia y la mitad de la tensión. Esto significa que el diámetro de los alambres en elaparato, en la instalación eléctrica del usuario y del suministrador puede ser menor.

El nombre de monofásico surge por que, al ser iguales las tensiones y deben tener el mismo ángulo de fase.

En la figura número 2 se muestra como, mediante el uso de una fuente de tensión monofásica de tres hilos, se puede suministrar energía a las cargas con mayor eficiencia con una línea de distribución detres hilos, cada uno de los cuales tiene una resistencia R, que si la carga total fuera alimentada por una línea de dos hilos, cada uno de los cuales tuviera una resistencia R como en la figura número 2a.



En la figura número 2a la carga de potencia P toma una corriente con una tensión habiendo una pérdida en la línea igual a 2 I2 R. En el sistema de tres hilos, figura número 2b, la cargase divide en dos partes iguales, cada una igual a P/2, con una tensión cada una de . Un conductor llamado neutro conecta el punto medio de la fuente de tensión a la conexión común de las dos mitades de la carga. En estas condiciones se dice que la carga está balanceada, y no pasa corriente por el conductor del neutro. Si se usan conductores, de la misma resistencia que los de la figura número 2a,la corriente es , y las pérdidas correspondientes en la línea son (I/2)2(2R), o sea I2R/2. Luego las pérdidas de la línea quedan reducidas a una cuarta parte del valor correspondiente al sistema de dos conductores sin ninguna reducción en la cantidad de energía suministrada a la carga. Interpretando el resultado de otra manera, el circuito equilibrado de tres hilos puede operar con la mismaeficiencia de distribución que el sistema de dos hilos si se diseña de manera que cada conductor del circuito de tres hilos tenga cuatro veces la resistencia, o sea una sección transversal igual a la cuarta parte, de un conductor del sistema de tres hilos. Luego el sistema de tres hilos equilibrado necesita sólo tres octavos de la cantidad de cobre que requiere un sistema de dos hilos para transmitir lamisma cantidad de energía con igual rendimiento. Como el conductor del neutro es indispensable en cualquier caso en que se pueda presentar un desequilibrio, el sistema de tres conductores requiere tres hilos, cada uno de los cuales tiene la cuarta parte de cobre que los dos conductores del sistema de dos hilos, el neutro no lleva fusible ni ningún otro dispositivo protector de manera que...