SISTEMA TRIFÁSICO

Ing. Juan M. CORTEZ

¿Cómo se genera la energía monofásica?

Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación:

Si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno.

¿Cómo se genera la energía trifásica?

0120 0240 0360

mA

t

RV SV TV

Un sistema trifásico está compuesto por tres f.e.m alternas monofásicas, de mismo valor eficaz, igual frecuencia y con un desfase entre ellas de 120°.

GENERADOR DE POTENCIA TRIFASICA

TENSIONES INDUCIDAS

R

T

S

N

GENERADOR

T

R

SN

Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°.Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma fasorial de los voltajes es igual a cero:

                            Va + Vb + Vc = 0

Voltajes trifásicos balanceados

Circuito trifásico balanceado

Si las cargas existen de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del generador también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado.

Cada 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 ó R, de la fase b ó S y de la fase c ó T

respecto a neutro (n).

Voltajes de fase ó de linea a neutro

R

S

T

Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a ó R.

Cuando el voltaje de fase b ó S está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c ó T está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c ó R-S-T.

Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:

Secuencia de fase positiva

VRn = Van = Vfase

VSn = Vbn = Vfase

VTn = Vcn = Vfase

º240º120

º120

º0

FaseFasec

Faseb

Fasea

VVV

VV

VV

En la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.

Secuencia de fase negativa

º120

º120

º0

Fasec

Faseb

Fasea

VV

VV

VV

Suponiendo que los voltajes tienen una magnitud de 100 Vrms se tiene que:

Normalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.

Neutro

Voltaje de Linea a Linea

Linea es el medio por el cual se transmite el voltaje desde la fuente trifásica hasta las cargas. En un circuito trifásico hay tres líneas una para cada fase y además una línea para neutro.

Es el voltaje medido entre dos líneas de transmision

Conexión de la alimentacion alterna trifásica

lineadeVoltaje

lineadeVoltaje

lineadeVoltaje

R

ST)(tVST

)(tVTR )(tVRS

VRS, VST, VTR Voltaje línea a línea ó ( V⇒ L)

Relación de voltajes de línea a línea y de línea a neutro

Y

aA

faseLinea

fasefaseLineaca

faseLineabc

faseLineaab

FaseFasec

Faseb

Fasea

Z

VI

V3V

º150V3º210V3VV

º90V3VV

º30V3VV

LINEALINEADEVOLTAJES

º240Vº120VV

º120VV

º0VV

FASESDEVOLTAJES

CIRCUITO Y Y BALANCEADO

ZR = ZS = ZT = ZY

n

S

R

IR

VT

+

+ VR

+ VS

T

ZS

ZT

ZR

n

IS

IT

In

0A

Y

RnR 0I

Z

VI

º120IZ

VI A

Y

SnS º120Iº240I

Z

VI AA

Y

TnT

De esta manera solo es necesario realizar el análisis a una sola fase :

TIPO DELTA ()

Voltajes línea a línea VRS = VL( voltaje de línea = voltaje de fase

R

S

T

º0 fRS VV

º120 fST VV

º120 fTR VV

Corrientes de fase Tipo delta ()

• IRS =

• Con Zfase = Z

IST =IRS120º

• ITR = IRS240º

faseY

RSRS IZ

V

Z

V

R

S

T

Corrientes de línea

• IR = 3Ifase 30º

• IS = 3Ifase 150º

• IT = 3Ifase + 90º

• IL = 3Ifase

Asumir que todo generador 3 de tensión es perfectamente balanceado, es decir los voltajes generados, son iguales en modulo y desfasados entre sí un ángulo de 120º

R

S

T

º303º303 FaseABalineaaA IIII

º1503º1503 FaseABblineabB IIII

º903º903 FaseABclineacC IIII

Relación entre las corrientes de línea y las corrientes de fase en un circuito en forma de delta

º903

º1503

º303

FasecLinea

FasebLinea

FaseaLinea

II

II

II

Sistema Y -

Vfase = Vlinea

Sistema Y - Y

faseLinea

fasefaseLineaca

faseLineabc

faseLineaab

VV

VVVV

VVV

VVV

3

º1503º2103

º903

º303

ILinea = IFase