Clase 9

Circuitos Trifásicos • Introducción • Conexión trifásica YY • Conexión delta • Carga balanceada y desbalanceada • Conexión y desconexión de neutro

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Circuitos Trifásicos Introducción

• Una fuente polifásica es el caso general pero de aplicación muy particular particular pues casi toda la industria de energía eléctrica, genera y distribuye a través de un sistema trifásico de frecuencia igual a 50 Hz. • Se examinará el sistema polifásico más común: el sistema trifásico balanceado (simétrico). • La fuente tendrá probablemente 3 terminales y la medición de tensión de un voltímetro muestra que entre dos terminales, la tensión siempre es “igual”. • Las tensiones no estarán en fase y será habitual utilizar el desfase de 120º entre ellas. 2

1

Circuitos Trifásicos Introducción

• Una carga balanceada absorbe la misma cantidad de potencia en cada una de las 3 fases. • La potencia instantánea total es constante. En máquinas rotatorias esto constituye una ventaja pues el torque sobre el motor es mucho más constante que en el caso monofásico, lo cual implica menos vibración. • El uso de mayor número de fases (6 -12) se limita casi por completo a aplicaciones al suministro de energía a grandes rectificadores. 3

Circuitos Trifásicos Introducción

• Para describir corrientes y tensiones trifásicas es conveniente usar notación de doble subíndice.

• Por definición, Vab será la tensión de “a” con respecto a “b”. Luego, el punto “a” tendrá polaridad positiva.

• Para el caso de corrientes, Iab indicará que la corriente fluye desde “a” hacia “b”.

4

2

Circuitos Trifásicos Introducción

• Sistema trifásico de tensiones y corrientes en el dominio del tiempo

200 150 100 50 0 -50

0

45

90

135

180

225

270

315

360

405

-100 -150 -200

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Circuitos Trifásicos Vca

c

•

Vcn

Vab

•

•

+V

cn •

-

Van

n +

-

•

-

Vbn

•

a

Van •

Vbn

+

•

b

Vbc •

6

3

Circuitos Trifásicos • Una representación posible para un sistema trifásico de tensiones puede ser la siguiente: Van = 100 / 0° [V ]

Vcn = 100 / 120° [V ]

Vbn = 100 / - 120° [V ]

•

•

•

c

Vab = Van + Vnb = Van − Vbn •

+V

cn •

•

•

•

n -

-

+

a

Vab = 173,2 / 30° [V ]

Van

•

•

Vab = 100 / 0° - 100 / - 120°

-

Vbn

•

•

+

•

b 7

Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

• Las fuentes trifásicas tienen 3 terminales llamados de línea y pueden tener o no un cuarto terminal : neutro. • Analicemos una fuente trifásica con neutro:

Van = Vbn = Vcn

a +

A

Van •

Vbn

-

•

n -

+

c

B

Van + Vbn + Vcn = 0 •

•

•

+

•

-

Vcn

b

N

C 8

4

Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

• Las tres tensiones anteriores, cada una definida entre una línea y el neutro, reciben el nombre de tensiones de fase. • Si se escoge arbitrariamente como referencia Van :

Van = Vf / 0° •

o bien

•

Vbn = Vf / - 120°

Vcn = Vf / 120°

Vbn = Vf / 120°

Vcn = Vf / - 120°

•

•

•

•

• En el primer caso se dice que las tensiones están en secuencia positiva, o secuencia de fases “abc” (rst, 123, uvw, etc.). • En el segundo caso se dice que las tensiones están en secuencia negativa, o secuencia de fases cba. 9

Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

Secuencia +

Secuencia -

Vcn

Vbn

•

•

Van

Van

•

Vbn •

•

Vcn •

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5

Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

• A continuación se determinan las tensiones línea-línea (o simplemente las “tensiones de línea”, para el caso de secuencia Vcapositiva. Vcn Vab Vab = 3 ⋅V f / 30° • • • •

Vbc = 3 ⋅V f / - 90° •

Van

Vca = 3 ⋅V f / 150°

•

Vbn

•

Conclusión importante : VL = 3 ⋅ V f

•

Vbc •

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Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

a

A +

Van •

-

Vbn

-

•

B

+

I aA = •

•

C

Zp

I bB = •

Vbn •

Zp

=

•

•

Zp

N

•

c Van

Zp

+

-

Vcn

b

n

Van / - 120° = I aA / - 120° Zp •

Zp I cC = I aA / 120° •

•

•

I nN = I aA + I bB + I cC = 0 •

•

•

•

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Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

• El neutro no lleva corriente en tanto la carga y la fuente estén balanceadas. • Si se agrega ZL en serie en cada línea y una impedancia ZN en el neutro, nada cambia. • En el neutro puede agregarse cualquier impedancia (cortocircuitocircuito abierto) y la corriente seguirá siendo 0. • Luego, el problema se reduce a 3 problemas monofásicos. • En este caso se dice que el problema se resuelve “por fases” o a través del “circuito equivalente por fase” o “circuito circuito equivalente monofásico”. monofásico 13

Circuitos Trifásicos Conexión trifásica YY

• Ejemplo : Sistema trifásico Y con carga balanceada Van = 200 / 0° [V ] •

Vbn = 200 / - 120° [V ] •

Vcn = 200 / 120° [V ] •

Z = 100 /60° [Ω ] •Y

Calcular las tensiones, corrientes y potencias presentes en el circuito. Dibujar el diagrama fasorial.

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