sistemas trifásicos.

TEMA 10
SISTEMAS TRIFÁSICOS.
10.1.- VENTAJAS DEL USO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS.
• Se usan 3 ó 4 hilos (3 fases + neutro). 400
 3
• Posibilidad de 2 tensiones.
230
• Tensiones entre fases es 3 veces mayor
que entre fase y neutro.
• Motores alternadores y transformadores
trifásicos:
• Tienen mayor rendimiento que los monofásicos.
• Son más sencillos.
• Son más económicos.
• Los motores además:
• Tienen un mayor par de arranque.
• Aumenta el rendimiento.
• Tienen mejor Factor de Potencia.
• El transporte de la Energía es más barato
porque la sección de los conductores
disminuye
GENERACIÓN DE UN SISTEMA
DE C.A. TRIFÁSICA
• En C.A. monofásica se hacía girar una espira en el
seno de un campo magnético.
• En un sistema trifásico se giran 3 espiras en un
campo magnético.
• Las espiras se sitúan a 120º cada una.
360º
 120º
3
• Se genera una f.e.m. inducida en cada bobina pero
desfasadas 120º eléctricos.
Valor instantáneo de las f.e.m. => e1 = Emax · sen (·t)
La suma vectorial será:
e2 = Emax · sen (·t – 120º)
e1  e2  e3  0
e3 = Emax · sen (·t – 240º)
En los alternadores reales el electroimán con C.C.
se coloca en el rotor y en el estator se colocan las
tres bobinas a 120º cada una.
•De las bobinas se consiguen 6
terminales. Se conectarán en Estrella
(Y) o en Triángulo ().
La conexión Estrella es la más usada porque:
• Permite sacar el Neutro.
• Permite 2 tensiones diferentes.
El neutro a tierra junto al chasis del generador para la seguridad
10.2.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS. CONEXIÓN  - Y
CONEXIÓN DEL ALTERNADOR EN ESTRELLA.
• De la unión de 3 bobinas sale el conductor Neutro.
• De las otras partes de las bobinas salen fases.
Se han conectado en Y tres cargas iguales ( impedancias inductivas )
TENSIONES DE FASE (VF).
• Cada bobina es un generador monofásico.
• Genera una tensión de Fase => V10 , V20 , V30
INTENSIDAD DE LÍNEA (IL)
• Las VF están aplicadas a cada carga, por lo que aparece una
intensidad por cada conductor de línea (IL): I1 , I2 , I3
• La suma vectorial será la Intensidad de retorno del Neutro.
I1  I 2  I 3  I N
Si las cargas son equilibradas => IN = 0
TENSIONES DE LÍNEA (VL).
• Tensiones entre Fases.
V12 , V23 , V31
Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a cada una de las mallas
que se forman entre las tensiones de fase y las de línea tendremos:
Al ser las cargas de
carácter inductivo
Triángulo isósceles
V12
cos 30º  2 
V10
VL  3  Vf
10.2. CONEXIÓN DE LOS RECEPTORES
• Las cargas pueden conectarse en:
• Estrella (Y).
• Triángulo ().
• Monofásico entre fase y neutro.
• Monofásico entre fase y fase.
• En cargas monofásicas se debe repartir entre cada una de las fases
para evitar desequilibrios de intensidad entre las fases.
• Potencias Equilibradas.
P = Potencia activa de la carga trifásica.
VL = Tensión de línea.
IL = Intensidad de línea.
P  3  VL  I L  cos
Cos  = Factor de Potencia de la carga.
CARGA EQUILIBRADA EN ESTRELLA (Y)
Sistema equilibrado.
Aplicando la ley de Ohm a cada una de las cargas tenemos las corrientes
por cada fase
Desfasadas
entre si 120º
• Tensiones desfasadas 120º
• Intensidades desfasadas 120º
• Intensidades desfasadas
un ángulo 
respecto de la tensión.
• Valor modular => I1= I2= I3= IL
• Se cumple que:
I1  I 2  I 3  I N
Se puede eliminar el conductor Neutro, porque
las cargas están equilibradas.
Se forma un neutro artificial
POTENCIA DEL SISTEMA TRIFÁSICO.
• Es la suma de las potencias de cada carga monofásica.
En los sistema equilibrados tendremos:
CARGA EQUILIBRADA EN TRIÁNGULO.
Al conectar las cargas en triángulo, éstas quedan sometidas a
cada una de las respectivas tensiones de línea. Por cada una
de las cargas aparece una corriente I12 , I23 , I31, que
llamaremos corriente de fase (If).
• Si el sistema está equilibrado tendremos:
Z12 12 = Z23 23 = Z31 31 = ZTT
• Por lo tanto tendremos:
V12
I12 
Z1212
V23
I 23 
Z 23 23
V31
I 31 
Z 3131
Las intensidades también están desfasadas entre sí
120º y un ángulo  respecto de las tensiones.
Valores modulares: I12= I23= I31= If
Intensidades de línea (IL) => I1, I2, I3
• Si aplicamos la primera
ley de Kirchhoff a cada
uno de los nudos
obtenemos:
Nudo 1  I1  I12  I 31
Nudo 2  I 2  I 23  I12
Nudo 3  I 3  I 31  I 23
Nudo 1  I1  I12  I31
Nudo 2  I 2  I 23  I12
Nudo 3  I 3  I 31  I 23
Triángulo isósceles
V12
cos 30º  2 
V10
I L  3  If
POTENCIA DE UN SISTEMA TRIFÁSICO
P = V12· I12· cos12 + V23· I23· cos23 + V31· I31· cos31
• En sistema equilibrados tenemos:
cos12 = cos23 = cos31
P  3  VL  I f  cos
Q  3  VL  I L  sen
P  3  VL  I L  cos
S  3  VL  I L
10.3.- MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA.
• Mediante baterías de condensadores en Estrella (Y)
o en Triángulo (), conectados en paralelo con la
carga.
• Cálculo igual que para monofásicos.
• Se usan baterías automáticas de condensadores.
INSTALACIONES TRIFÁSICAS
DE VARIOS RECEPTORES.
• Se trata de calcular la potencia total instalada, el
factor de potencia y la intensidad total de la
instalación trifásica de la que se conectan varias
cargas de potencia activa y FP conocidas.
• Primero se calculan las Potencias Activas (P) y
las Potencias Reactivas (Q) de cada carga y se
obtiene Ptotal , Qtotal , cos total y la Itotal.
CAIDA DE TENSIÓN EN LAS
LÍNEAS TRIFÁSICAS DE C.A.
• Caída de tensión debido a la resistencia de
los conductores.
Vf = RL · IL · cos
La Vf se resta a la tensión simple.
ΔVL  3  ΔVf
ΔVL  3  R L  I L  cos
Sección mínima del conductor:
3  ρ  L  I L  cos
S
ΔVL