Circuitos polifasicos

Ingeniería Eléctrica. Teoría y problemas

Sistemas eléctricos polifásicos
Una de las razones para estudiar el estado senoidal permanente es que la mayor parte de la energía eléctrica para la industria y los hogares se usa en forma de corriente alterna. Una fuente polifásica, como la mostrada en la figura 1, se estudia porque casi toda la energía eléctrica se genera y distribuye como potenciapolifásica con una frecuencia de 60 Hz.

Figura 1 El sistema polifásico más común es el sistema trifásico balanceado. La fuente tiene tres terminales con voltajes senoidales de igual amplitud. Sin embargo, esos voltajes no están en fase; sino cualquiera de los voltajes está 120° desfasado con cualquiera de los otros dos, donde el signo del ángulo de fase dependerá del sentido de los voltajes.Véase la Figura 2.

Figura 2. El uso de un mayor número de fases como sistemas de 6 y 12 fases, se limita casi por completo al suministro de energía a grandes rectificadores. Aquí, los rectificadores transforman la corriente alterna en corriente directa, que se necesita para ciertos

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Ingeniería Eléctrica. Teoría y problemas procesos como la electrólisis. La salida del rectificador es unacorriente directa más una componente pulsante más pequeña, o rizo, que disminuye conforme aumenta el número de fases. Casi sin excepción, en la práctica, los sistemas polifásicos contienen fuentes que se aproximan muy de cerca a las fuentes ideales de voltaje o a las fuentes ideales de voltaje en serie con pequeñas impedancias internas. Las fuentes de corriente trifásica son muy poco comunes.Notación de doble subíndice Para describir corrientes y voltajes polifásicos se utiliza una notación de doble subíndice. Con esta notación, un voltaje o una corriente, como Vab o IaA tiene más significado que si se indican simplemente como V3 o Ix. Por definición, Vab es el voltaje del punto a con respecto al punto b. Así, el signo más se localiza en el punto a. Por tanto, los subíndices doblesequivalen a un par de signos más-menos. También se aplica la notación de doble subíndice a las corrientes. La corriente Iab se define como la corriente que circula de a hacia b a través de la trayectoria directa. De hecho, cuando se hace referencia a esta corriente no se necesita la flecha de dirección; los subíndices indican la dirección. Fuente trifásica Y Las fuentes trifásicas tienen tres terminalesllamadas de línea y pueden tener o no tener una cuarta terminal denominada la conexión neutra. Se analizará una fuente trifásica que sí tiene una conexión neutra. Puede representarse como tres fuentes ideales de voltaje conectadas en Y, como se ve en la figura 3. Sólo se considerarán fuentes trifásicas balanceadas, que son tales que
Van = Vbn = Vcn

y Van + Vbn + Vcn = 0 Estos tres voltajes,cada uno definido entre una línea y el neutro, reciben el nombre de voltajes de fase. Si arbitrariamente se escoge a Van como referencia,
Van = Vp 0o

donde Vp representa la amplitud rms de cualquiera de los voltajes de fase; entonces, la definición de la fuente trifásica indica que Vbn = Vp -120o Vcn = Vp -240o o bien
Vbn = Vp 120o Vcn = Vp 240o

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Ingeniería Eléctrica. Teoría yproblemas La primera se llama secuencia de fase positiva, o secuencia de fase abc, y se muestra en la figura 4a; la segunda recibe el nombre de secuencia de fase negativa, o secuencia de A a
+ +

b Vbn

B

Van

-

-

n + c Figura 3. Vcn

N

C

fase cba, y se indica por medio del diagrama fasorial de la figura 4b. Siempre pueden elegirse de manera que se tenga una secuencia de fasepositiva, y se supondrá que esto se ha hecho en la mayor parte de los sistemas que se consideren.

Vcn = Vp -240o

Vbn = Vp 120o

secuencia (+)

Van = Vp 0o

secuencia (-)

Van = Vp 0o

Vbn = Vp -120o
(a) Figura 4.

Vcn = Vp 240o
(b)

Los voltajes de línea a línea (o simplemente voltajes de línea) son aquellos que se miden entre los puntos a, b y c o entre los puntos A, B y C....