Motores

Cap´ ıtulo 3 Corriente alterna trif´sica a
Las corrientes alternas trif´sica son muy usadas en la industria. Tiene grandes a ventajas frente a las corrientes continuas para el transporte de la energ´ Es mas ıa. f´cil elevar la tensi´n con transformadores para el transporte en lineas de larga a o distancia con fin de reducir las perdidas por efecto Joule. Otra ventaja reside o en un mejor uso dela potencia en motores de alterna frente a una alimentaci´n monof´sica. Veremos tambi´n que la generaci´n de estas corrientes es sencilla a e o con el uso de generadores el´ctricos. e

3.1.

Fundamentos de la corriente trif´sica a

En esta secci´n estudiaremos ´nicamente los sistemas trif´sicos equilibrados o u a (o balanceados). Detallamos a continuaci´n el significado del terminoequilibrado. o Un generador trif´sico consiste en tres fuentes de alimentaci´n alternas con la a o misma amplitud pero con fases distintas. Por ejemplo consideramos tres sistemas a,b y c con las tensiones siguientes: ˜ Va = V ∠θ = V ∠(θ − 2π/3) = V ∠(θ + 2π/3) (3.1) (3.2) (3.3)

˜ Vb ˜ Vc

Si consideramos que estas fuentes tienen la misma tensi´n de referencia eno tonces tenemos una fuente trif´sica concuatro hilos como ense˜ado en la figura a n 3.1. La linea de referencia se llama neutro. 91

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Cap´ ıtulo 3. Corriente alterna trif´sica a

Una propiedad importante de la fuente trif´sica reside en que la suma de las a tensiones es nula: ˜ ˜ ˜ Va + Vb + Vc = 0 (3.4) Esto se demuestra f´cilmente de forma anal´ a ıtica pero la demostraci´n es ino mediata cuando se observa el diagrama defasores de la figura 3.1.(a). Hay dos formas de organizar las tensiones, la sucesi´n de las fases pueden ser de la forma: o Va → Vb → Vc , este caso se llama el sentido directo de las fases. El sentido indirecto se pone de la forma Va → Vc → Vb entre cada tensi´n. o Existe otra forma de representar un generador trif´sico. El generador anterior a se llama generador en estrella (representado con el s´ımbolo Y), dado que los tres generadores monof´sicos est´n conectados a partir del neutro (la tensi´n de a a o referencia). La otra forma de conectar los generadores es en forma de tri´ngulos a (representado con el s´ ımbolo ) como ense˜ado en la figura 3.1.(c). El neutro no n aparece expl´ ıcitamente en esta forma sin embargo conviene tomarlo en cuenta. Las dos formas son equivalentes, existe unatransformaci´n para pasar de una o forma a la otra. Es la transformaci´n Y- . o Hasta ahora hemos considerado ´nicamente los generadores, sin embargo no u tienen sentido si no se conectan a ninguna carga. Al igual que los generadores, las cargas se pueden conectar en forma de estrella o en forma de triangulo. Tenemos cuatro casos de figura para la conexi´n de los generadores con las cargas: o Y-Y Y-YA continuaci´n describimos el primer caso de conexi´n entre un generador y una o o carga es decir la conexi´n Y-Y. o

3.2.

Conexi´n en estrella o

Ahora consideramos una carga en Y equilibrada conectada a nuestro generador trif´sico como ense˜ado en la figura 3.3. En esta figura hemos considerado a n tambi´n la impedancia de la linea de transporte. consideramos el caso equilibrado e en elcual las tres cargas son iguales. En principio el generador no es ideal sino

3.2. Conexi´n en estrella o

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(a)
a

Va Vb Vc n

b

c

(b)

(c)

Figura 3.1: Esquema de un generador de tensi´n trif´sico con una conexi´n en estrella o a o y una conexi´n en triangulo.(a) Diagrama de fasores para el sentido directo de las o fases. (b) Generador en estrella. (c) Generador entriangulo, n´tese que el neutro ha o desaparecido.

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200 100 0

Cap´ ıtulo 3. Corriente alterna trif´sica a

Va Vb Vc

voltaje (V)

-100 -200 0

t (s)

0,02

0,04

Figura 3.2: Representaci´n temporal de las tensiones con una secuencia de fase directa. o Para decidir de la secuencia de fase a partir de la figura conviene fijarse en el orden en el que las tensiones cruzan el valor...