Sistemas Eléctricos Trifásicos, Diapositivas de Análisis de Circuitos Eléctricos

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SISTEMAS TRIFÁSICOS

 El uso de sistemas polifásicos para la generación, trasmisión y distribución de energía eléctrica presenta mayores ventajas técnicas y económicas que emplear sistemas monofásicos.

 Los sistemas más utilizados son los trifásicos.

 Un sistema trifásico consiste de una fuente trifásica, una línea de transmisión y carga trifásica.

 Los sistemas trifásicos se diseñan generalmente para que operen en estado equilibrado, por motivos económicos.

 Los sistemas monofásicos se utilizan en pequeños generadores y los bifásicos en servomecanismos para control.

 Sistema monofásico de tres conductores:

• Consiste de dos fuentes con la misma magnitud y fase conectadas a dos cargas por medio de tres conductores (dos externos y un neutro).
• Si las cargas son iguales (𝒁𝑳𝟏 = 𝒁𝑳𝟐), la corriente que circula por el neutro es cero y el sistema monofásico está en equilibrio.

 Sistemas polifásicos:

• Las fuentes de CA operan en la misma frecuencia pero en diferentes fases.

 Sistemas bifásicos:

• Consta de dos fuentes de CA que operan a la misma frecuencia y con igual magnitud, pero desfasadas 90°.
• Para resolver el circuito se puede aplicar cualquiera de los métodos de análisis.

• La relación entre la tensión 𝑽𝒂𝒃 y las tensiones de las fuentes es:

𝑽𝒂𝒃 = 𝑽𝒈𝟐^ + 𝑽𝒈𝟐

• Como los sistemas trifásicos son los más utilizados, este capítulo se enfocará a realizar un estudio detallado de los mismos.

 Los sistemas trifásicos presentan las siguientes ventajas:

• La potencia instantánea en un sistema trifásico equilibrado es constante.
• Cuando se requieren tensiones monofásicas o bifásicas, se las obtiene del sistema trifásico en lugar de generarlas independientemente.
• La transmisión de potencia en un sistema trifásico es más económica que en un monofásico equivalente (ahorro en las líneas de transporte).

• Las tensiones trifásicas se obtienen con generador (alternador) trifásico de CA, cuya sección transversal simplificada se muestra en la figura.

Representación simplificada de la distribución de las tres bobinas.

• Las boninas están colocadas a 𝟏𝟐𝟎° mecánicos entre sí.
• Las tensiones generadas están desfasadas 𝟏𝟐𝟎° eléctricos.
• Cada bobina se denomina como bobina de fase.

• Las tres tensiones generadas se denominan tensiones de fase.
• Para simplificar la notación se utiliza un solo subíndice. En forma fasorial se tiene:
• El generador es equilibrado, balanceado o simétrico si las tensiones de fase tienen la misma magnitud y están desfasadas 𝟏𝟐𝟎° entre sí.
• Entonces, se cumple que:

• La secuencia positiva también se denomina como secuencia directa o secuencia 𝒂𝒃𝒄 (𝒃𝒄𝒂, 𝐜𝒂𝒃).
• Al sumar los tres fasores de tensión, se verifica que:
• Si se define el operador 𝒂 = 𝟏 ∠𝟏𝟐𝟎°, entonces se tiene:

 Secuencia negativa:

• En el generador anterior, si el rotor gira en sentido antihorario, las tensiones de fase equilibradas que se obtienen son:

Donde 𝑽𝒇 es el valor eficaz o rms de la tensión de fase.

• Al sumar los tres fasores de tensión, se verifica que:
• Considerando el operador 𝒂 = 𝟏 ∠𝟏𝟐𝟎°, entonces se tiene:

 Generador trifásico en estrella:

• Si el generador es equilibrado, entonces: 𝒁𝒈𝒂 = 𝒁𝒈𝒃 = 𝒁𝒈𝒄 = 𝒁𝒈

Generador trifásico ideal en estrella