Voltajes trifásicos Introducción Una fuente
trifásica es un dispositivo que cuenta con tres fases de
voltaje (la forma más común es
“balanceada”, es decir, de igual amplitud y
frecuencia), pero desfasadas 120° eléctricos entre
sí. La generación y transmisión de potencia
eléctrica son más eficientes para circuitos
polifásicos que para circuitos monofá- sicos. Entre
sus características principales pueden citarse: La
potencia transmitida es constante e independiente del tiempo (y
no pulsante, como sucede con circuitos monofásicos). Los
motores trifásicos arrancan mucho mejor que los
monofásicos.
Introducción Por su distribución geométrica,
el voltaje producido en cada devanado está ligeramente
adelantado del que aparece en el devanado siguiente, según
el sentido de giro del rotor. Esto se debe a la mayor densidad de
flujo magnético que existe en un devanado frente a otro.
La forma como pueden estar distribuidos los devanados es la
siguiente: a b c (Gp:) Generador de CA (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc
Un generador de CA trifásica cuenta con un magneto
giratorio y devanados fijos, desplazados entre sí y
distribuidos en la periferia de la máquina.
Formas de onda Las formas de ondas producidas en un generador
trifásico son las siguientes: V: Valor eficaz
Rotación abc (la rotación puedeinvertirse,
cambiandoel sentido de giro) (Gp:) Voltajes de Fase
Fasorialmente, los voltajes trifásicos pueden escribirse
como: Gráficamente: (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:)
120° (Gp:) 120° (Gp:) 120° Formas de onda
Circuitos Trifásicos YY e YD Conexiones posibles en el
generador Observando el esquema del generador, se apreció
que se tiene 6 terminales. Considerando que la impedancia de cada
fase es despreciable, la forma de conexión de los
devanados admite dos posibles configuraciones: Y (o estrella) y ?
(Delta o Triángulo). Estrella Delta (Gp:) Generador de CA
(Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) b (Gp:) a’ (Gp:) b’
(Gp:) c (Gp:) c’ (Gp:) a (Gp:) c (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc
(Gp:) a (Gp:) a’ (Gp:) b (Gp:) b’ (Gp:) c’
(Gp:) n (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) a’ (Gp:) b’
(Gp:) c’ (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c
En la conexión Y (estrella), los terminales “
a’-b’-c’ ” se conectan entre sí en
un punto común “n”, denominado
“neutro”. La razón del nombre puede
justificarse a partir del diagrama fasorial anterior, donde se
observa que el potencial de dicho punto es “0”
(“cero”). Conexiones posibles en el generador Al
extraer los terminales del generador, el neutro puede o no estar
disponible. En caso de tener conectadas cargas balanceadas, el
neutro no es necesario. El voltaje entre cada línea viene
dado por:
Si la tensión de fase se expresa como Vfase, se
tendrá: Conexiones posibles en el generador (Gp:) Va (Gp:)
Vb (Gp:) 120° (Gp:) Vab (Gp:) 30° (Gp:) El voltaje de
línea es veces el voltaje de fase, y están
desfasados 30º entre sí. Gráficamente:
Para la red domiciliaria: Conexiones posibles en el generador Por
lo tanto: (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) n (Gp:) R (Gp:) S
(Gp:) T (Gp:) N Va=220V Vb=220V Vc=220V Vac=380V Vab=380V
Vbc=380V es decir:
Circuito Y-Y balanceado Una forma de conectar un circuito
trifásico a una carga balanceada es la conexión Y-Y
con cable de neutro, tal como se muestra en la figura: (Gp:) R
(Gp:) S (Gp:) T (Gp:) N Si la carga es balanceada, se tiene que
Za=Zb=Zc=ZY, o sea: (Gp:) n (Gp:) Za (Gp:) Zb (Gp:) Zc (Gp:) Va
(Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) n (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c (Gp:) Ia (Gp:)
Ic (Gp:) Ib (Gp:) In
Circuito Y-D Por las razones expuestas, sólo se considera
el caso de un generador conectado en Y y cargas conectadas en Y o
en D. Para transformar una red balanceada de un tipo de
conexión al otro, se puede emplear la
transformación Y-D, es decir: (Gp:) Z3 (Gp:) Z1 (Gp:) Z2
(Gp:) ZB (Gp:) ZA (Gp:) ZC ESTRELLA DELTA
Circuito Y-D En consecuencia, si la red es balanceada, se cumple
que: Por lo tanto, una carga tipo D se puede convertir en una
tipo Y, y el cálculo se reduce a resolver un circuito Y-Y.
Sea el siguiente circuito: (Gp:) Va (Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) n
(Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c (Gp:) Ia (Gp:) Ic (Gp:) Ib (Gp:) IAB
(Gp:) IBC (Gp:) ICA (Gp:) Z? (Gp:) Z? (Gp:) Z? (Gp:) A (Gp:) B
(Gp:) C
Circuito Y-D Se observa que se cumple que: (Gp:) Si , entonces y
resulta: En consecuencia:
Circuito equivalente por fase Ya se ha visto que, cualquiera sea
la configuración de la carga, siempre es posible convertir
el circuito a la configuración Y-Y, resultando un circuito
de la forma: Como la corriente en el neutro es cero: (Gp:) Va
(Gp:) Vb (Gp:) Vc (Gp:) n (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c (Gp:) Ia (Gp:)
Ic (Gp:) Ib (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) ZY (Gp:) ZY (Gp:) ZY
Circuito por fase (Gp:) Va (Gp:) n (Gp:) n (Gp:) ZY (Gp:) Ia