Circuitos monofásicos y trifásicos de corriente alterna

IES Valle de Aller
Dpto de Tecnología.
Electrotecnia
Corriente alterna trifásica
Circuitos monofásicos y trifásicos de corriente alterna
La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), el
cual es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en
la transmisión de potencia. Toda la distribución y utilización de la energía eléctrica es trifásica.
Solamente en nuestras casas tenemos siempre monofásica.
Ventajas de la corriente alterna trifásica
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La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de
transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. , en el caso de la corriente
continua la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo cual no es muy
práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que
permite elevar la tensión de una forma eficiente. Con corriente alterna, energía eléctrica puede
ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y altos voltajes, por tanto,
con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente
tales como la histéresis o las corrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus
cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico de forma
cómoda y segura. Los transformadores para la corriente trifásica son análogos a los
monofásicos, salvo que tienen 3 devanados primarios y 3 secundarios.
La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y la que provee un uso más
eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común
mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores
para esta tensión.
El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de
transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) Para
transportar tres tensiones monofásicas necesitamos 6 conductores, frente a los 3 de la corriente
trifásica. Se ahorra en conductor y se reducen las perdidas de transporte y de los
transformadores utilizados.
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.
Elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, permite el funcionamiento de
motores eléctricos muy simples duraderos y económicos, de campo rotatorio, como los
motores asíncronos de rotor en cortocircuito (motores de "jaula de ardilla"), que son los
empleados en la mayoría de las aplicaciones de baja y mediana potencia La potencia en KVA
(Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un
motor monofásico.
Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red
eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en
industrias, donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión. En el caso de la
corriente alterna trifásica con un solo alternador creamos tres tensiones, en vez de una.
Otra ventaja e la posibilidad de disponer de dos tensiones, una más elevada o de línea y otra
más reducida o de fase. Las tensiones normalizadas para la distribución a los usuarios finales
para aplicaciones generales, son de 220V y 380V. (la tensión de 125 V está a extinguir) Ambas
tensiones, se pueden transportar utilizando las 3 fases y el neutro, conectando el generador en
estrella
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Electrotecnia
Corriente alterna trifásica
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.
La línea trifásica alimenta con potencia
constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.
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Electrotecnia
Corriente alterna trifásica
Conexión de receptores en un sistema trifásico equilibrado
Definiciones:
Equilibrado:
• Las intensidades en las tres fases tienen el mismo valor
• El factor de potencia de cada una de las fases es el mismo
• En el conductor neutro la intensidad es 0
Tensión simple o de fase (VF) es la tensión que existe entre un hilo conductor o terminal de fase y
el neutro
Tensión de línea (VL) es la tensión que existe entre dos fases, es decir entre dos conductores de
línea Vab= Va - Vb
Intensidad de línea (IL) es cada una de las intensidades ( Ia, Ib, Ic) que circulan por los
conductores que unen el generador y la carga
Intensidad de fase (IF) es la intensidad que suministra uno de los generadores o la qué consume
uno de los receptores de la carga ( Iab, Ibc, Ica)
Valor de las potencias en un circuito trifásico equilibrado con conexión de receptores en
estrella
Hay que tener en cuenta:
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El ángulo φ es la diferencia de fase entre VF e IF , no la qué existe entre VL e IL
En los sistemas trifásicos se toman con tensiones V e intensidades I las de línea, ya que son
magnitudes cuya medición es siempre posible
En los sistemas trifásicos es aplicable el teorema de Boucherot ” Las potencias
suministradas por el generador, son iguales a las consumidas en el circuito”.