SISTEMA TRIFÁSICO
Ing. Juan M. CORTEZ
¿Cómo se genera la energía monofásica?
Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación:
Si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno.
¿Cómo se genera la energía trifásica?
0120 0240 0360
mA
t
RV SV TV
Un sistema trifásico está compuesto por tres f.e.m alternas monofásicas, de mismo valor eficaz, igual frecuencia y con un desfase entre ellas de 120°.
GENERADOR DE POTENCIA TRIFASICA
TENSIONES INDUCIDAS
R
T
S
N
GENERADOR
T
R
SN
Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°.Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma fasorial de los voltajes es igual a cero:
Va + Vb + Vc = 0
Voltajes trifásicos balanceados
Circuito trifásico balanceado
Si las cargas existen de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del generador también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado.
Cada bobina del generador puede ser representada como una fuente de voltaje senoidal.
Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a ó R, de la fase b ó S y de la fase c ó T
respecto a neutro (n).
Voltajes de fase ó de linea a neutro
R
S
T
Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a ó R.
Cuando el voltaje de fase b ó S está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c ó T está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c ó R-S-T.
Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:
Secuencia de fase positiva
VRn = Van = Vfase
VSn = Vbn = Vfase
VTn = Vcn = Vfase
º240º120
º120
º0
FaseFasec
Faseb
Fasea
VVV
VV
VV
En la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.
Secuencia de fase negativa
º120
º120
º0
Fasec
Faseb
Fasea
VV
VV
VV
Suponiendo que los voltajes tienen una magnitud de 100 Vrms se tiene que:
Normalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.
Neutro
Voltaje de Linea a Linea
Linea es el medio por el cual se transmite el voltaje desde la fuente trifásica hasta las cargas. En un circuito trifásico hay tres líneas una para cada fase y además una línea para neutro.
Es el voltaje medido entre dos líneas de transmision
Conexión de la alimentacion alterna trifásica
lineadeVoltaje
lineadeVoltaje
lineadeVoltaje
R
ST)(tVST
)(tVTR )(tVRS
VRS, VST, VTR Voltaje línea a línea ó ( V⇒ L)
Relación de voltajes de línea a línea y de línea a neutro
Y
aA
faseLinea
fasefaseLineaca
faseLineabc
faseLineaab
FaseFasec
Faseb
Fasea
Z
VI
V3V
º150V3º210V3VV
º90V3VV
º30V3VV
LINEALINEADEVOLTAJES
º240Vº120VV
º120VV
º0VV
FASESDEVOLTAJES
CIRCUITO Y Y BALANCEADO
ZR = ZS = ZT = ZY
n
S
R
IR
VT
+
+ VR
+ VS
T
ZS
ZT
ZR
n
IS
IT
In
0A
Y
RnR 0I
Z
VI
º120IZ
VI A
Y
SnS º120Iº240I
Z
VI AA
Y
TnT
De esta manera solo es necesario realizar el análisis a una sola fase :
TIPO DELTA ()
Voltajes línea a línea VRS = VL( voltaje de línea = voltaje de fase
R
S
T
º0 fRS VV
º120 fST VV
º120 fTR VV
Corrientes de fase Tipo delta ()
• IRS =
• Con Zfase = Z
IST =IRS120º
• ITR = IRS240º
faseY
RSRS IZ
V
Z
V
R
S
T
Corrientes de línea
• IR = 3Ifase 30º
• IS = 3Ifase 150º
• IT = 3Ifase + 90º
• IL = 3Ifase
Asumir que todo generador 3 de tensión es perfectamente balanceado, es decir los voltajes generados, son iguales en modulo y desfasados entre sí un ángulo de 120º
R
S
T
º303º303 FaseABalineaaA IIII
º1503º1503 FaseABblineabB IIII
º903º903 FaseABclineacC IIII
Relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase en un circuito en forma de delta
º903
º1503
º303
FasecLinea
FasebLinea
FaseaLinea
II
II
II
Sistema Y -
Vfase = Vlinea
Sistema Y - Y
faseLinea
fasefaseLineaca
faseLineabc
faseLineaab
VV
VVVV
VVV
VVV
3
º1503º2103
º903
º303
ILinea = IFase
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