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CAPITULO 10: CIRCUITOS TRIFASICOS
1. Introducción
A pesar de que la conversión directa de la radiación solar y la energía eólica está tomando cada vez
más influencia, la mayor parte de la energía eléctrica se suministra a partir de generadores
electromecánicos. Más específicamente, la mayor parte de la energía es generada por máquinas
sincrónicas, denominadas alternadores, en las cualesun electroimán rota dentro de un cilindro de
acero laminado internamente, el cual posee ranuras longitudinales en las que se alojan los
conductores, denominados “bobinas”. El campo magnético rotante creado por el electroimán induce
tensiones en los conductores ubicados en las ranuras, que son los que suministran la energía
eléctrica a la carga conectada en los extremos de los mismos.
Eldiseño y construcción de los alternadores (o generadores) se realiza de manera que la tensión
resultante en bornes de los mismos sea lo más senoidal posible. En una forma simple, la vista del
corte transversal de un alternador monofásico sería la mostrada en la figura 1, donde se muestran el
rotor y el
Estator, la evolución temporal y el diagrama fasorial asociado a la fem generada.

Fig. 1

Elrotor es un magneto bipolar, que crea el campo magnético necesario: será un imán permanente
en pequeños generadores de C A. o un electroimán recorrido por una elevada corriente continua en
el caso de generadores de potencia. El estator está ranurado y en las ranuras se alojan los
conductores que constituyen el arrollamiento de armadura, en el cual se inducen tensiones
debido al giro delrotor. Estas tensiones se medirán en bornes del arrollamiento, el cual, por una
cuestión de simplicidad se muestra en la figura 1 como un único conductor cuyos extremos son a y
a'.
La posición del rotor se especifica mediante el ángulo θ. Una máquina primaria (por ejemplo una
turbina a vapor, un motor diesel), hará girar al rotor en sentido antihorario a una velocidad angular
constante de ω rad/s.Mediante un diseño y cálculo apropiado de los arrollamientos, puede lograrse
que el flujo a través del bobinado de la armadura (o estator) posea una evolución:
Φa = Φm sen θ

(donde Φm es una constante)

Si el rotor gira a velocidad ω constante, el flujo en función del tiempo será:
Φa(t) = Φm sen ω t

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d Φ(t)
y la tensión inducida entre los extremos a y a' de la bobina es:
dtea(t) = Ep cos ω t
con Ep = ω Φm tensión máxima o de pico

Por ley de Faraday, e(t) =

Este generador de C.A. se denomina sincrónico dado que la frecuencia angular de la tensión de
corriente alterna generada es igual a la velocidad angular de giro del rotor.
Si recordamos lo visto en el capítulo anterior, la potencia instantánea que esta máquina entrega a
una carga posee una componenteconstante y una componente fluctuante cuya frecuencia angular es
el doble de la de la tensión. Aplicando el principio de conservación de la energía, y despreciando
las pérdidas internas en el cobre y en el hierro del generador, la potencia eléctrica que el alternador
entrega a la carga es igual a la potencia mecánica que la turbina entrega al generador, luego:
pa (t) = T(t) ω
donde T es la cuplaaplicada y ω es la velocidad angular del rotor. Si la velocidad angular se supone
constante, la cupla o torque será pulsante, lo cual, a niveles de potencia elevados podría generar
vibraciones.
2. Generador trifásico elemental
En la fig. 2 se muestra la sección transversal de un generador trifásico bipolar de c.a. El rotor es un
magneto de dos polos. El estator contiene tres arrollamientos dearmadura: a-a', b-b', c-c'
desplazados entre sí 120ª. Es decir, el arrollamiento b-b' es idéntico al arrollamiento a-a' excepto
por una rotación espacial de 120° = 2 π / 3 rad en el sentido de movimiento del rotor. En forma
similar, el arrollamiento c-c' es idéntico al a-a' excepto por una rotación espacial de 240° = 4π/3 rad.
Eje del
arrollamiento de la
fase a

Eje del
arrollamien
to...