fisica

Ingeniería Eléctrica. Teoría y problemas

Sistemas eléctricos polifásicos
Una de las razones para estudiar el estado senoidal permanente es que la mayor parte
de la energía eléctrica para la industria y los hogares se usa en forma de corriente
alterna. Una fuente polifásica, como la mostrada en la figura 1, se estudia porque casi
toda la energía eléctrica se genera y distribuye comopotencia polifásica con una
frecuencia de 60 Hz.

Figura 1
El sistema polifásico más común es el sistema trifásico balanceado. La fuente tiene tres
terminales con voltajes senoidales de igual amplitud. Sin embargo, esos voltajes no están
en fase; sino cualquiera de los voltajes está 120° desfasado con cualquiera de los otros
dos, donde el signo del ángulo de fase dependerá del sentido de losvoltajes. Véase la
Figura 2.

Figura 2.
El uso de un mayor número de fases como sistemas de 6 y 12 fases, se limita casi por
completo al suministro de energía a grandes rectificadores. Aquí, los rectificadores
transforman la corriente alterna en corriente directa, que se necesita para ciertos

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procesos como la electrólisis. La salida delrectificador es una corriente directa más una
componente pulsante más pequeña, o rizo, que disminuye conforme aumenta el número
de fases.
Casi sin excepción, en la práctica, los sistemas polifásicos contienen fuentes que se
aproximan muy de cerca a las fuentes ideales de voltaje o a las fuentes ideales de voltaje
en serie con pequeñas impedancias internas. Las fuentes de corriente trifásica son muypoco comunes.
Notación de doble subíndice
Para describir corrientes y voltajes polifásicos se utiliza una notación de doble subíndice.
Con esta notación, un voltaje o una corriente, como Vab o IaA tiene más significado que si
se indican simplemente como V3 o Ix. Por definición, Vab es el voltaje del punto a con
respecto al punto b. Así, el signo más se localiza en el punto a. Por tanto, lossubíndices
dobles equivalen a un par de signos más-menos.
También se aplica la notación de doble subíndice a las corrientes. La corriente Iab se
define como la corriente que circula de a hacia b a través de la trayectoria directa. De
hecho, cuando se hace referencia a esta corriente no se necesita la flecha de dirección;
los subíndices indican la dirección.
Fuente trifásica Y
Las fuentestrifásicas tienen tres terminales llamadas de línea y pueden tener o no tener
una cuarta terminal denominada la conexión neutra. Se analizará una fuente trifásica que
sí tiene una conexión neutra. Puede representarse como tres fuentes ideales de voltaje
conectadas en Y, como se ve en la figura 3.
Sólo se considerarán fuentes trifásicas balanceadas, que son tales que
Van = Vbn = Vcn

y
Van +Vbn + Vcn = 0
Estos tres voltajes, cada uno definido entre una línea y el neutro, reciben el nombre de
voltajes de fase. Si arbitrariamente se escoge a Van como referencia,
Van = Vp 0o

donde Vp representa la amplitud rms de cualquiera de los voltajes de fase; entonces, la
definición de la fuente trifásica indica que
Vbn = Vp -120o
Vcn = Vp -240o
o bien
Vbn = Vp 120o

Vcn = Vp 240o124

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La primera se llama secuencia de fase positiva, o secuencia de fase abc, y se muestra en
la figura 4a; la segunda recibe el nombre de secuencia de fase negativa, o secuencia de
A
b

-

-

Van

+

+

a

B

Vbn

n

N
+
-

Vcn

c

C
Figura 3.

fase cba, y se indica por medio del diagrama fasorial de la figura 4b.Siempre pueden
elegirse de manera que se tenga una secuencia de fase positiva, y se supondrá que esto
se ha hecho en la mayor parte de los sistemas que se consideren.

Vcn = Vp -240o

Vbn = Vp 120o

secuencia (+)

secuencia (-)

Van = Vp 0o

Vbn = Vp -120o

Van = Vp 0o

Vcn = Vp 240o

(a)

(b)
Figura 4.

Los voltajes de línea a línea (o simplemente voltajes de línea) son...