Sistemas Trifasicos

SISTEMAS TRIFASICOS

Los sistemas trifásicos son los preferidos para la transmisión de potencia sobre los sistemas monofásicos por las siguientes razones:
1. Pueden usarse conductores de menor sección transversal para transmitir los mismos kVA al mismo voltaje lo que baja los costos de construcción y mantenimiento.
2. Los equipos y motores trifásicos tiene características preferidas deoperación y arranque comparadas con los sistemas monofásicos debido a un flujo más uniforme de potencia.
3. La mayoría de los grandes motores son trifásicos porque son esencialmente de autoarranque y no requieren de circuitos o dispositivos especiales adicionales para ello.

1.1 Generador trifásico
Tiene tres bobinas de inducción situadas a un ángulo 120° entre sí sobre el estator ycomo cada una de ellas tiene un número igual número de vueltas y velocidad angular, el voltaje inducido en cada una tendrá los mismos valores pico y frecuencia. A medida que el generador gira los voltajes inducidos eAN, eBN y eCN serán generados simultáneamente desfasados 120° entre las formas de onda como se puede apreciar en la siguiente figura.

Figura 1. Voltajes inducidos en ungenerador trifásico conexión Y

Figura 2. Voltajes de fase de un generador trifásico

En la figura 2 se observa que:
a) En cualquier instante la suma algebraica de los tres voltajes de fase de un generador trifásico es cero.
b) Cuando un voltaje inducido es cero, los otros dos voltajes son 86.6% de sus máximos positivos o negativos.
c) Cuando dos voltajes cualesquiera son iguales enmagnitud y signo el restante voltaje inducido tiene la polaridad opuesta y su valor pico.

1.2 Tensiones y corrientes en los sistemas trifásicos
Se debe diferenciar los siguientes términos:
a) Tensión de línea: tensión entre dos líneas del sistema.
b) Tensión de fase: tensión de cada rama del sistema.
c) Corriente de línea: corriente por la línea que sale del sistema o que entraa la carga.
d) Corriente de fase: corriente por la rama del sistema.

1.3.1 Tensiones y corrientes en el sistema trifásico conectado en Y












Figura 3. Conexión en Y (Estrella)

Los tres conductores conectados desde A, B y C hasta la carga son llamados líneas. Para el sistema conectado en Y, según se observa en la figura 3, resulta obvioque la corriente de línea es igual a la corriente de fase, es decir:
IL = IΦ
Sin embargo el voltaje de una línea a otra, está determinado por el voltaje de dos de las ramas que de acuerdo a la relación matemática fasorial da como resultado el siguiente valor:
EL = 3EΦ ó EΦ = EL / 3
Lo cual resulta de analizar el diagrama fasorial donde al aplicar la Ley de voltaje de Kirchhoffalrededor del lazo correspondiente se tiene que:
EAB – EAN + EBN = 0

Figura 4. Voltajes de línea y de fase Figura 5. Determinación voltaje de línea

La longitud x = EAN cos 30° = 3/2 EAN
EAB = 2X = 2 3/2 EAN = 3 EAN
Lo cual aplica para los dos restantes voltajes de línea EBC y ECA.

Figura 6. Diagrama fasorial de los voltajes conexión Y
1.3.2 Tensiones y corrientes enel sistema trifásico conectado en Δ











Figura 7. Conexión en Δ (Delta)

Para el sistema conectado en Δ, según se observa en la figura 4, resulta obvio que la tensión de línea es igual a la tensión de fase, es decir:
EL = EΦ
Sin embargo la corriente de una línea, está determinado por la corriente de dos de las ramas que de acuerdo a la relación matemáticafasorial da como resultado el siguiente valor:
IL = 3IΦ ó IΦ = IL / 3
Lo cual resulta de analizar el diagrama fasorial donde al aplicar la Ley de corriente de Kirchhoff en el nodo correspondiente se tiene que:
IAa – IBA – ICA = 0










Figura 8. Determinación corriente de línea
Donde IAa = 2 cos 30° IBA
IAa = 3 IBA
Lo cual aplica para las dos restantes...