Desbalance en sistemas trifasicos

Septiembre 2009

Desbalance de Tensiones en sistemas trifásicos

Introducción
El desbalance trifásico es el fenómeno que ocurre en sistemas trifásicos donde las tensiones y/o ángulos entre fases consecutivas no son iguales. El balance perfecto de tensiones es técnicamente inalcanzable. El continuo cambio de cargas presentes en la red, causan una magnitud de desbalance en permanentevariación. La mera conexión de cargas residenciales, de naturaleza monofásica, provocan un estado de carga en el sistema trifásico que no es equilibrado entre fases, de allí las caídas de tensión del sistema tampoco serán equilibradas dando por resultado niveles de tensión desiguales. A modo de recordar, un sistema de generación simétrico, es aquel donde las tres tensiones tienen igual magnitud de tensión ysus fasores están a 120º entre sí. Una carga trifásica simétrica, es aquella que genera tres corrientes de magnitudes y fases iguales respecto a la tensión. Los sistemas desbalanceados pueden analizarse a partir de la representación por medio de tres sistemas trifásicos compuestos como lo indica la figura, por dos ternas (trifásicas) simétricas y una tercera compuesta por una terna de igualmagnitud, pero de igual fase. • La terna de secuencia positiva corresponde al flujo de potencia que proviene de la red hacia la carga, es decir, desde el generador hacia aguas abajo. La potencia suministrada o energía eléctrica generada tiene únicamente representación de secuencia positiva, o sea, no existe generación de secuencia negativa u homopolar, en los sistemas de generación simétricos. • Laterna de secuencia negativa, la componente negativa, es una indicación de la medida de desbalance existente en el sistema (trifásico), o sea, de la falta de simetría entre los fasores de tensión en el punto de conexión. • La presencia de componentes de secuencia homopolar se vincula a la conexión respecto de tierra. Las corrientes homopolares son aquellas que no cierran el circuito por las fasesactivas, sino que lo hacen por el neutro, o por tierra, si existiera vinculación galvánica con el circuito. Las tensiones homopolares en un sistema estrella se encuentran en el centro de estrella de cargas, cuya magnitud se mide respecto de tierra o del centro estrella de generación. A continuación, en la siguiente figura, vemos un sistema simétrico con carga desbalanceada, en donde se generancorrientes y caídas de tensión desbalanceadas. Cada corriente de línea se descompone en sus tres componentes de secuencia. Las componentes positivas y negativas, pertenecen solo a las fases activas, en cambio, la componente homopolar cierra por en nodo común de las cargas a través del neutro o tierra. La corriente de neutro, sumatoria de corrientes de fase, es equivalente a tres veces la homopolarexistente en cada una de las fases (recordar que tanto la tensión como la corriente homopolar son iguales en magnitud y fase).

Septiembre 2009

• IEC 61000-4-30 – IEEE P1159.1, Desbalance de Secuencia Negativa
El cociente de la componente de tensión de secuencia negativa con la secuencia positiva.

• IEC 61000-2-1 – IEC 61000-4-27 – NEMA ANSI C84.1
El cociente entre la máxima diferencia entrelas tensiones de fase y la tensión promedio, con la tensión promedio

Representación gráfica de la descomposición en componentes simétricas
En la siguiente gráfica vemos una terna desbalanceada con tensión de neutro (respecto de tierra). Ésta coincide en módulo con la tensión homopolar del sistema de tensiones de fase. La secuencia positiva guarda el mismo orden de giro de los fasores,secuencia A-B-C. En cambio, la secuencia negativa tiene el sentido fasorial invertido A-C-B. La suma (respetando la fase) de cada fasor de secuencia, es igual a la tensión de fase de la terna presente en las cargas.

• IEC 61000-2-12
Se representa mediante la siguiente expresión

Requerimientos de la IEC 61000-4-30
La medición de desbalance considera únicamente las componentes de tensión de...