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Apuntes de Electrotecnia II

Universidad de Los Lagos

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Capitulo 1: SISTEMAS TRIFÁSICOS 1.- Introducción La energía eléctrica, se produce, transporta y distribuye en forma de C.A. trifásica. La energía monofásica que se emplea en instalaciones domesticas, es una derivación del sistema trifásico. En las instalaciones industriales, la mayorías de las maquinas son accionada por energíatrifásica. Lo más característicos de los sistemas trifásicos es que las líneas utilizan 3 o 4 hilos (tres fase , más el neutro) y con el se pueden obtener dos tensiones diferentes. En la figura 1. se muestra el aspecto de una línea de C.A. trifásica. Los conductores marcados con los números 1,2,3 pertenecen a cada una de las fases del sistema. El conductor marcado con el 0, pertenece al neutro, elcual es utilizado tanto por cargas monofásicas como trifásicas.

Figura 1.1:

1.1 Generación de un sistema de C.A. trifásica Los generadores trifásicos producen tres generadores monofásicos, con los desplazamientos de ángulos de fase requeridos de 120º, los cuales se conectan internamente para crear una fuente trifásica.

Figura 1.2:

Los generadores trifásicos se pueden conectar en estrellao en triangulo como gráfica la figura 1.3.

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Figura 1.3:

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Voltaje y corrientes trifásicos El voltaje trifásico, o voltaje de línea, es el voltaje entre los conductores que transportan la energía eléctrica. Las corrientes trifásicas, o corrientes de línea son las corrientes de los tresconductores. En un sistema equilibrado, estas cantidades son simplemente el voltaje y la corriente medidos por un voltímetro entre dos conductores cualesquiera y un amperímetro en cualquiera de los conductores. Así por ejemplo, una red trifásica de 460 V tiene 460 Vrms, entre dos de los tres conductores que transportan la energía.

Conexión del generador en estrella Υ En esta conexión se han unido lostres terminales libres de las bobinas del generador a un punto común, formando el conductor neutro (0). Los otros extremos de cada uno de los tres generadores (1), (2), (3), forman los conductores de las fases del sistema trifásico. Para hacer un estudio completo de esta conexión, se conecta una carga trifásica del tipo Ohmico-Inductiva (Z1, Z2, Z3), conectadas entre si en estrella, como se expone enla figura 1.4.

Figura 1.4:

Tensiones de fase: Cada bobina del alternador trifásico se comporta como un generador monofásico, generando entre sus terminales una tensión denominada de fase ( Vφ ): V10 , V20 , V30 . Intensidades de línea: Las tensiones de fase quedan aplicadas a cada una de las fases de la carga trifásica, apareciendo una corriente por cada conductor de línea (I), I1 , I 2 , I3 . La suma de estas tres corrientes dará como resultado la corriente de retorno del neutro I N . Como se vera de los diagramas fasoriales, en el caso de que las cargas sean todas iguales (cargas equilibradas), esta corriente es cero. Tensiones de línea: Son las tensiones que aparecen entre cada una de las fases (V) V12 , V23 , V31 . Estas tensiones reciben el nombre de tensiones de línea yaparecen por la composición de las tensiones de fase. Con la ayuda de las leyes de Kirchhof y del diagrama fasorial, se demostrará que estas tensiones poseen todas el mismo valor rms y qué estan desfasadas entre sí en 120º, así como se cumple que V = 3 Vφ Si aplicamos LVK a cada una de las mallas de la figura 1.4, tendremos que:

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Figura 1.5:

Ahora dibujamos el diagrama fasorial con las tensiones de fase desfasadas unas de otras 120º. Al ser las cargas de carácter inductivo, se han dibujado las corrientes eléctricas retrasadas de cada una de sus respectivas tensiones de fase un ángulo ϕ . Como se ha supuesto que las cargas son iguales, las corrientes I1 , I 2 , I 3 , son también iguales...