Tema 06 FtosElectro 2015

ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICOS

6.1 Introducción a los sistemas polifásicos.
6.2 Conexión de generadores trifásicos.
6.2.1 Generadores en estrella.
6.2.2 Generadores en triángulo.
6.3 Conexión de cargas trifásicas.
6.3.1 Cargas en estrella con neutro.
6.3.2 Cargas en estrella sin neutro.
6.3.3 Cargas en triángulo.
6.4 Potencia en sistemas trifásicosequilibrados.
6.5 Medida de potencia y energía en sistemas trifásicos.
6.6 Corrección del factor de potencia en sistemas trifásicos.

6.1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS POLIFÁSICOS.
La mayor parte de la energía eléctrica que consumimos es energía en c.a. y en un
porcentaje importante es generada en las centrales eléctricas (térmicas, nucleares, hidráulicas)
por máquinas rotativas denominadas “alternadores” o“generadores síncronos”, que hacen llegar
la potencia eléctrica a los consumidores mediante líneas de transporte “trifásicas”.
El principio de funcionamiento de un generador trifásico se basa en los siguientes
fenómenos de inducción.
Si una espira rígida gira con velocidad ω constante en el seno de un campo magnético
uniforme, se genera en la misma una fuerza electromotriz sinusoidal debido a que elflujo que la
atraviesa tiene una variación sinusoidal en el tiempo (a). Igualmente se puede obtener esa fuerza
electromotriz permaneciendo fija la espira y haciendo girar los polos con velocidad angular
constante ω (b). Este último procedimiento es el que se utiliza en la práctica, utilizando en
realidad tres bobinas fijas separadas 120º en el espacio para obtener 3 f.e.m.´s desfasadas 120º
en eltiempo.

6-1

FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA (EINA)

a
b´

N
c´

φ

ω
S

N

b
c

S
a

(a)

ω

(b)

Se define un SISTEMA POLIFASICO de grado “n”, de tensiones EQUILIBRADAS
(sistema equilibrado de tensiones) como un sistema formado por un alternador donde puede
generarse un conjunto de n tensiones sinusoidales de la misma amplitud y frecuencia, con
desfase entre cada dos de ellos de 2π / n radianes
Ladenominación de sistema “equilibrado” indica que las amplitudes de todas las
tensiones son iguales y que entre dos sucesivas el desfase existente es igual a 1/n del periodo, es
decir 2π / n radianes (mismos desfases entre todas las tensiones consecutivas). La única
excepción es la de los sistemas de grado 2, en los que el desfase entre las dos tensiones es de
π / 2 radianes, y no de π radianes comocabría esperar con la norma general.

E 1 = E ∠0
2π
n
2π
E3 = E ∠ - 2
n
...
E2 = E ∠ −

E n = E ∠ - (n - 1)

2π
n

En la siguiente figura se muestran las representaciones vectoriales de algunos de los
sistemas polifásicos más comunes.

B I FA S I C O

6-2

TRIFASICO

TETRAFASICO

EXAFASICO

ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICOS

Como ya se ha comentado, el másutilizado en el transporte y distribución de energía
eléctrica es el sistema trifásico, en el cual:
-

Se da el nombre de FASE a cada una de las partes de un circuito en que se genera, se
transmite o se utiliza una de las tensiones del sistema.

-

SECUENCIA DE FASE es el orden en que se suceden las correspondientes tensiones.
Recuérdese que los vectores asociados a las funciones senoidales se representanen la
posición correspondiente a un instante determinado. Se habla de una secuencia “directa”
cuando la sucesión de vectores asociados a las tensiones se recorre en el espacio en sentido
horario, e “inversa” cuando se recorre en sentido antihorario. Nosotros consideraremos una
secuencia directa.
Re

e2(t)

e1(t)

E3

e3(t)

E1

ωt
e1(t) = E0 sen(ωt)

Im

E1(t) = E ej0º

E2

e2(t) = E0sen(ωt-120º)

E2(t) = E e-j120º

e3(t) = E0 sen(ωt+120º)

E3(t) = E e+j120º

El alternador dispone de 3 f.e.m.´s, generadas en las 3 “fases del generador”. Por otro
lado, la carga del generador trifásico también puede ser una carga trifásica, lo que significa que
estará formada por tres impedancias, que constituirán las 3 “fases de la carga”. Y la conexión
entre el generador y la carga se establecerá por...