Your SlideShare is downloading. ×
Circuitos trifásicos
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Circuitos trifásicos

4,889
views

Published on


0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
4,889
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
94
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Circuitos trifásicosCircuitos trifaciso balanceados y desbalanceados¿Cómo se genera la energía trifásica?Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como seve a continuación:En cambio, si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes conuna diferencia de fase de 120° cada uno.¿Porqué se usan los circuitos trifásicos?La principal aplicación para los circuitos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica porparte de la compañía de luz a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir yconsumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos.Algunas de las razones por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son :  La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.  En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido.  La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.
  • 2. Conceptos relacionados con el sistema trifásico.En un sistema trifásico tenemos que tener claro ciertos conceptos y,además cada concepto tiene que ser interpretado según su contexto:Fases o líneas de fase. Cuando se utiliza esta expresión es que nos estamosrefiriendo a los tres conductores que conforman la línea o el tendidotrifásico.Tensión o voltaje de línea. Nos referimos a la tensión que hay entre dos fases.Tensión o voltaje de fase.Nos referimos a la tensión que hay entre una fase yel neutro o la masa/tierra.Voltaje trifásico. Nos referimos a la tensión de línea.Sistema desequilibrado o desbalanceado. También podemos encontrar esta mismaexpresión expresada de otras maneras: corrientes desequilibradas odesbalanceadas, fases desequilibradas o desbalanceadas,etc. Cuandoencontremos una expresión de este estilo quiere decir que no hay 120°de desplazamiento entre las diferentes señales senoidales de fases ypuede ser un serio problema porque estaremos cargando a una fasemás que a otras.Transformador de desplazamiento fase. Es un aparato o máquina eléctrica capazde desplazar las fases. Se rige bajo el principio del transformador.La secuencia de fases. Nos referimos al orden en que están colocadas lasfases. Es importante conocer la secuencia de fases porque de ellodependerá el sentido de giro de un motor, por ejemplo.ConceptosPara comprender como funcionan los circuitos trifásicos es necesarios primero conocer cómo se denominanlas partes que lo componen así como todos los conceptos relacionados.Sin un claro entendimiento de todo esto se pueden ocasionar confusiones a la hora de resolver un problemacon circuitos trifásicos.
  • 3. Voltajes trifásicos balanceadosPara que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuenciasidénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°.Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma de los voltajes es igual a cero: Va + Vb + Vc = 0Circuito trifásico balanceadoSi las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del circuitotambién están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado.Voltajes de faseCada 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, de la fase b y de la fase c.Secuencia de fase positivaPor convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a.Cuando el voltaje de fase b está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c está adelantado al defase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan suvalor pico en la secuencia a-b-c.Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:
  • 4. en donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a.Secuencia de fase negativaEn la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase cestá atrasado 120° al de la fase a.NeutroNormalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a lostres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta losvoltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia unacorriente circulando en la delta.Análisis decircuitos trifásicos
  • 5. Notas:- Todos los valores de voltajes y corrientes utilizados en esta página están dadosvalores efectivos (RMS).- Los valores que tienen una línea encima como son fasores.Datos importantes- Ya que en un circuito trifásico balanceado las tres fases tienen voltajes con la mmagnitud pero desfasados, y las tres líneas de transmisión, así como las tres cargidénticas, lo que ocurre en una fase del circuito ocurre exactamente igual en las odos fases pero con un ángulo desfasado. Gracias a esto, si conocemos la secuencfase del circuito, para resolverlo (encontrar sus voltajes y corrientes) basta conencontrar el voltaje de una sola fase y después encontrar las de las otras fases a pesta.- La suma de los voltajes de un sistema trifásico balanceado es cero. Va + Vb + Vc = 0A continuación tenemos el diagrama de un circuito trifásico tomando en cuenta simportanes:
  • 6. En la siguiente figura se han remplazado los inductores y las resistencias por cajas representando las imsimplificar el esquema:Conexiones posibles entre el generador y las cargas.Tanto la fuente como las cargas pueden estar conectadas en Y o en delta por lo que existen 4 configuraPara poder resolver circuitos trifásicos basta con entender primero cómo resolver un circuito Y – Y yaconfiguración se puede reducir a un circuito Y-Y utilizando transformaciones -Y.Corrientes de líneaLas fórmulas para obtener las tres corrientes de línea son:
  • 7. dondeSin embargo, en un circuito trifásico balanceado en donde sabemos la secuencia de fase basta con calcde línea para obtener las otras dos ya que las demás tienen la misma amplitud pero están desfasadas enCircuito equivalente monofásicoYa que los voltajes de las tres fases del circuito son iguales en amplitud pero desfasados en el tiempo ycorrientes del circuito son iguales en amplitud pero desfasadas en el tiempo 120° en un circuito trifásicnecesitamos obtener los datos de una sola fase (preferentemente la fase a que es la que comúnmente separa así poder calcular los datos de las demás fases a partir de esta.Como se explicó en el gráfico de partes de un circuito trifásico, la línea neutra no transporta ninguna cningún voltaje por lo que se puede quitar del circuito Y-Y o se puede remplazar por un corto circuito.Utilizando esta propiedad podemos obtener a partir de un circuito trifásico un circuito equivalente monque nos simplifica nuestro análisis.Relación de voltajes de línea a línea y de línea a neutroEs importante conocer la manera de obtener un voltaje de línea a línea a partir de los voltajes de línea aYa se había explicado anteriormente en la animación sobre las partes de los circuitos trifásicos cuales
  • 8. a línea y cuales los de línea a neutro, a continuación se muestran de nuevo por separado los voltajes dedel lado de la fuente.
  • 9. Las fórmulas para obtener voltajes de línea a línea del lado de la carga a partir de voltajes de línea a neen un circuito trifásico con una secuencia positiva son:en donde es la magnitud del voltaje de línea a neutro del lado de la carga, los voltajesson los fasores de voltaje de línea a línea del lado de la carga y es el fasor de voltaje de línea a nLas fórmulas para relacionar los voltajes de línea a línea con los de línea a neutro del lado de la fuentesubstituyendo cada voltaje de línea a línea de la carga por cada voltaje de línea a línea de la fuente y loneutro de la carga por los voltajes de línea a neutro de la fuente.Transformaciones delta – YNormalmente es mejor tener el circuito en forma de Y-Y ya que de esta manera se tiene una línea neutneutros n y N y por lo tanto se puede obtener un equivalente monofásico.
  • 10. En situaciones en donde se tiene un circuito con la fuente, la carga o ambas en forma de delta se puedetransformaciones de delta a Y para que quede en forma de Y-Y.Si el circuito trifásico tiene la carga balanceada, es decir, todas las impedancias de la carga son exactampodemos obtener la impedancia equivalente para cada una de las ramas de la Y con la fórmula:en donde Zy es una de las tres impedancias de la carga en forma de Y. Como la carga está balanceadaimpedancias de la carga valen lo mismo.Relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase en un circuito en forma de deltaEn las siguientes imágenes se muestra cuales son las corrientes de línea y las corrientes de fase para undelta:
  • 11. Es de mucha utilidad el poder obtener las corrientes de fase a partir de las corrientes de línea y viceverinvolucren cargas o fuentes en forma de delta. La razón es que cuando en un circuito trifásico tenemosdelta no podemos obtener un circuito monofásico equivalente ya que no hay línea neutra. Como un cirfácil de resolver que uno trifásico lo mejor en este caso es transformar la delta utilizando transformacioposteriormente ya que se tiene la carga y la fuente en forma de Y se puede obtener el circuito equivaleexplicó anteriormente y así obtener la corriente de línea. Una vez que obtenemos esta corriente de línea esta cuánto vale la corriente en cada una de las ramas de la delta y por lo tanto se da respuesta al probObservando las figuras podemos notar lo siguiente:- La corriente en cada brazo de la delta es la corriente de fase- El voltaje en cada brazo de la delta es el voltaje de fase.- El voltaje de fase es igual al voltaje de línea.En un circuito trifásico con secuencia de fase positiva en donde es la magnitud de la corriente de fasAB es la corriente de referencia, las fórmulas para obtener las corrientes de línea a partir de las corrien
  • 12. Problemas con solución1.- Un circuito trifásico balanceado en Y-Y tiene una fuente con un voltaje de fase de 120 v. Además tlínea de 19 + j13 y una impedancia de carga de 1 + j2 ..a) ¿Cuál es la corriente monofásica de la fase a?b) ¿Cuál es el voltaje de la carga?.El circuito trifásico original se ve así:Lo primero que debemos hacer es obtener el circuito equivalente monofásico. Para esto únicamente to
  • 13. componentes de la fase a. El circuito equivalente monofásico resultante es el siguiente:En el problema se nos está pidiendo que calculemos IaA (La corriente en la línea de la fase a) y VAN (Etres cargas trifásicas)Primero vamos a obtener la corriente IaA. Para esto es sumamos las impedancias para obtener una imp(19+j13) + (1+j2)= (20+j15)El circuito se verá así:Después, utilizando la ley de Ohm dividimos la fuente de voltaje entre la impedancia equivaY ya tenemos el resultado para el primer inciso que es :
  • 14. Ahora vamos a resolver el inciso b) en el cual nos piden el voltaje de la carga.Para esto (utilizando nuevamente la ley de ohm) únicamente multiplicamos la impedancia de la cargamonofasico.2.- Un circuito trifásico conectado en delta- delta Y. Tiene una fuente con un voltaje de línea de 208vde línea de 2 oms. La parte de la carga tiene una impedancia en delta de (12-j15) conectada en paralY de (4+j6).Encontrar la corriente de IaALo primero que hacemos es poner en Y la impedancia en delta y ponerla en paralelo con la impedanciDespués ponemos el voltaje VAB en Vandespués calculamos las 3 corrientes del circuito monofásico, y solo la corriente que pasa por las fuentpiden.Resolvemos el sistema de ecuaciones.el resultado de corriente I1 es:
  • 15. 3.- Se tiene un circuito trifásico el delta Y. El voltaje VAB es de 220 y un ángulo de 20v y Zy es de 20+j15 oms. Calculcircuito trifásico. Lo primero que hay que hacer es convertir VAB en Van .Después sacar Vbn y Vcn sumando y restand Y teniendo los tres voltajes, ahora se dividen entre la impedancia Zy. 4. -Una línea trifásica tiene una impedancia de 1 + j3, la línea alimenta una carga balanceada conec absorbe una potencia compleja de 12 + j5 kva. Si el voltaje de línea de lado de la carga tiene una ma Calcular la magnitud de línea del lado de la fuente. Lo primero que hay que hacer es dividir la carga entre 3, así como el voltaje de línea convertirlo a neu Después con la carga y el voltaje sacamos la corriente del monofásico: Sacamos el voltaje de la impedancia y se lo sumamos al voltaje de línea a neutro de lado de la carga. después ese voltaje lo transformamos a un voltaje de línea.