Sist Trifasicos

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA DEPARTAMENTO DE MECÁNICA Y TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN PROFESOR: ING. JOSÉ CHIRINOS

SISTEMAS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS POLIFÁSICOS NOCIONES ELEMENTALES

Sistema polifásico está formado por dos o más tensiones iguales con diferencia de fase constante, que suministran energía a las cargas conectadas a las líneas. En un sistema bifásico la diferencia de fase entre las tensiones es de 90°, mientras que en los trifásicos dicha diferencia es de 120°. Los sistemas trifásicos son los utilizados en la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica.

Consideremos un alternador elemental en cuyo estator se alojan tres fases concentradas en ranuras axiales. La rueda polar, donde se crea el campo magnético por medio de la corriente continua de excitación, gira con velocidad constante n. De este modo

se inducen tres tensiones en las bobinas igualmente espaciadas, las cuales presentan una diferencia de fase de 120º. La tensión en la tase R alcanza el máximo en primer término, seguida por S y después T. Decimos que el orden de sucesión de los máximos de las tensiones de fase o secuencia es RST (secuencia directa o 1). Trasponiendo dos conductores en la línea de alimentación se obtiene la secuencia SRT (inversa o 2).

Tensiones instantáneas en un sistema trifásico –f=50 Hz

FUNDAMENTOS TEÓRICOS SECUENCIAS SECUENCIA POSITIVA, ABC, RST ó 123. Las tensiones inducidas en tres bobinas igualmente espaciadas presentan una diferencia de fase de 120º. La tensión VA alcanza su máximo en primer término, luego lo alcanza VB y después VC, de esta manera la secuencia POSITIVA. SECUENCIA NEGATIVA, CBA, TSR ó 321. Si la rotación de las bobinas es en sentido contrario daría lugar a la secuencia NEGATIVA. La figura No. 1 presenta un sistema trifásico con conexión en estrella. En ella se destacan as siguientes variables VRS, VST, VTR que se denominan Voltajes de Línea (VL), debido a que este es medido entre dos líneas. VRN, VSN, VTN se denominan Voltajes de fase (VF), ya que son voltajes medidos desde una línea hasta el neutro. IR, 1S, IT se llaman Corrientes de Línea (IL),

ya que son aquellas que circulan por las líneas y las corrientes I1,I2, I3 se llaman corrientes de Fase (IF).

Figura Nº 1

CONEXIONES

CONEXIÓN EN ESTRELLA O Y: En la figura No. 2 se muestra la conexión estrella, la cual posee un terminal neutro N, en el cual uno de los terminales de cada resistencia está conectado con un terminal de otra resistencia. Las características de esta conexión son las siguientes: • Las corrientes de fase (lF), son las mismas corrientes de Línea (II). • El voltaje de Línea es

veces mayor que el voltaje de tase (VF).

• El voltaje de Línea (VL) adelanta en 30 ̊ a su respectivo voltaje de fase (VF) (para secuencia positiva). El voltaje de Línea (VL) atrasa en 30 ̊ a su respectivo voltaje de fase (VF) (para secuencia negativa).

Figura Nº 2

CONEXIÓN EN TRIÁNGULO O DELTA: En la Figura 3 se muestra la conexión triángulo No posee el terminal neutro (N). Las características de esta conexión son las siguientes: • Los voltajes de fase (VF), son iguales a los voltajes de línea (VL). • La corriente de línea (IL) es

veces mayor que la corriente de fase (IF).

• La corriente de línea (IL) atrasa en 30º a su respectiva corriente de fase (IF) cuando la secuencia es positiva. • La corriente de línea (IL) adelanta en 30º a su respectiva corriente de fase (IF) cuando la secuencia es negativa.

Figura Nº 3

Cuando se quiera resolver problemas con sistemas trifásicos lo primero que se debe hacer es tomar a una de las variables como referencia. Generalmente se toma como referencia a uno de los voltajes en las líneas ya que es una de las magnitudes conocidas. A continuación se presenta un ejemplo de cómo quedarían todas las variables, cuando se selecciona a VRS como referencia (Es decir que VRS se encuentra a Oº). En un sistema trifásico de 220 voltios.

Figura Nº 4

Como la secuencia es RST, (figura 4) los voltajes de fase deben estar retrasados con respecto a sus respectivos voltajes de línea es decir: VRN está retrasado 30º con respecto a VRS. Además las magnitudes de las tensiones en las fases deben ser

veces menores que las tensiones de líneas es decir:

MEDICIÓN DE POTENCIA USANDO El. MÉTODO ARON (MÉTODO DE LOS DOS VATÍMETROS) Método de Aron - Caso general. En un circuito trifilar se intercalan dos vatímetros en sendos conductores de línea, conectando los sistemas voltimétricos a un punto común sobre el tercer conductor.

Figura Nª 6

No se requiere condición de simetría alguna en el generador o la carga, no existiendo restricciones al esquema de conexión (estrella o triángulo). De hecho, por medio de la transformación de Kennely, siempre es posible obtener una carga equivalente en estrella. La indicación de un vatímetro es igual al producto de los valores eficaces de la tensión aplicada a su sistema voltimétrico, por la corriente que circula por su sistema amperimétrico, por el coseno del ángulo de defasaje entre ambas. Si consideramos las magnitudes como fasores (vectores), la indicación resulta igual al producto escalar de la tensión por la corriente. De acuerdo con el teorema de Blondell, la potencia activa es igual a la suma algebraica: W1=Urs•Ir

W3=Uts•It

W1+W3 = (Ur-Us) •Ir + (Ut-Us) • It =Ur• Ir + Ut •It - Us• (lr+It)

[1]

Siendo lr+ls+lt=O de donde lr+lt=-Is

y reemplazando en [1] resulta P=W1+W3= Ur• Ir + Us• Is + Ut• It La indicación de cada vatímetro no corresponde con la potencia de una fase en particular, pero su suma algebraica es igual a la potencia trifásica