Corriente alterna - IES Gabriela Mistral

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Corriente alterna
Introducción. Definiciones.
Una corriente alterna senoidal es aquella que
cambia de sentido en el tiempo y que toma
valores según la función matemática seno,
repitiéndose de forma periódica.
Esto significa que, a diferencia de la corriente
continua, las la polaridad cambia periódicamente,
circulando las cargas en un sentido durante un
tiempo y el sentido contrario durante notro
tiempo. Además, el valor de la tensión toma
distintos valores, tanto positivos como negativos
en cada fracción del tiempo.
Características de la señal alterna
A continuación se indican otros valores
significativos de una señal sinusoidal:
-
Frecuencia ( f ):
Es el número de veces que se repite un ciclo en
un segundo. Se mide en Hertzios [Hz], en
Europa es de 50 Hz. Hay países en los que la
frecuencia es 60 Hz.
f = 1 / T (Hz)
-
Período ( T ):
Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo,
en los países donde la frecuencia es de 50 Hz
el ciclo de la tensión de red es de 1/50 = 0,02 segundos, es decir, cada 20 ms se repite la forma de
onda.
Se representa con la letra T y se mide en segundos. T = 1 / f (seg.)
-
Valor instantáneo ( V(t)):
Es el valor que toma la señal (tensión o intensidad) en un instante, t, determinado.
V(t) = Vmax * sen(w t)
Donde w es la velocidad angular o pulsación, medida en radianes por segundo:
w = 2 π rad/seg.
-
Valor máximo o amplitud (Vmax):
Es el máximo valor que toma la señal en un periodo, coincide con el valor de cresta o picos de la
señal. Ve representa por una letra mayúscula con el subíndice max.
-
Valor pico a pico (Vpp):
Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo.
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-
Valor medio (Vmed):
Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El valor medio se puede
interpretar como la componente de continua de la onda sinusoidal. El área se considera positiva si
está por encima del eje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el
semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda
sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su
expresión es la siguiente:
-
Valor eficaz (V):
Su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorífico que su
equivalente en corriente continua. Matemáticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el
tiempo, se define como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantáneos
alcanzados durante un período
En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrático
medio), y de hecho en matemáticas a veces es llamado valor cuadrático medio de una función. En el
campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con
magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente
con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra
que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:
√
Ventajas de la señal alterna:
Frente a la corriente continua, la alterna presenta las siguientes ventajas:
- Los generadores de CA (alternadores) son más eficaces y sencillos que los de CC (dinamos).
- La tecnología necesaria para el transporte de energía a grandes distancias es mucho más
económica y accesible en alterna que en continua.
- Los receptores de CA son más numerosos y utilizables en casi todas las aplicaciones.
- La conversión de CA en CC no presenta complicaciones.
Además, frente a otros tipos de onda, la señal senoidal tiene las siguientes propiedades:
- La función seno se define perfectamente mediante su expresión matemática.
- Es fácil de operar.
- Se genera en los alternadores sin grandes dificultades.
- Su elevación y reducción, necesarias para reducir las pérdidas de energía, se realiza con altos
rendimientos y bajo coste mediante los transformadores.
Componentes en C.A. Resistencia, Condensador y Bobina
En corriente alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es proporcional a la
frecuencia de la corriente, de forma que al variar esta presentan un valor de resistencia distinto.
A esa resistencia, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia ( Z ) y suele estar
constituida por dos términos: la resistencia, que no varía con la frecuencia y la reactancia ( X ) que
es el término que indica la resistencia que presenta un determinado componente para una
frecuencia . Se cuantifica mediante un número complejo:
Z = R + jX
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En el que:
Z es la impedancia del elemento en alterna medida en Ω
R es la resistencia del elemento en alterna medida en Ω
X es la reactancia del elemento en alterna medida en Ω
La reactancia del elemento recibe el nombre de inductancia ( XL ) cuando es producida por una
bobina y capacitancia ( XC ) cuando la produce un condensador. Ambas reactancias dependen de un
valor característico del elemento (el coeficiente de autoinducción L en las bobinas y la capacidad C
en los condensadores) y de la frecuencia, valiendo:
A continuación veremos la diferencia entre ambas.
Circuito con resistencia pura.
Una resistencia pura, conectada a un generador de
corriente alterna, la tensión y la intensidad se
encuentran en fase entre ellas, por lo que su
comportamiento es igual al de una corriente continua
del mismo valor eficaz. Así, para calcular la
intensidad podemos aplicar la ley de Ohm sin
restricciones:
Circuito con bobina pura.
La mayor parte de los receptores están formados por bobinas, especialmente en aquellos en los que
sea necesaria la producción de un campo magnético, (motores, transformadores, fluorescentes,
electroimanes, etc). En la mayoría de los casos se desprecia la parte resistiva de la bobina y se
considera solo la parte inductiva (XL).
Cuando una bobina se conecta a una fuente de
corriente alterna se origina un desfase de 90 grados
entre la tensión y la intensidad, adelantándose la
tensión a la intensidad . La intensidad puede
calcularse mediante la ley de Ohm, sustituyendo la
resistencia por la reactancia inductiva:
En corriente continua la bobina se comporta como un conductor de muy baja resistencia, ya que al
no existir variación de campo magnético por tratarse
de una tensión continua, no se produce fuerza
contraelectromotriz que se oponga a la intensidad.
Circuito con condensador puro.
Cuando un condensador de conecta a una red de
corriente alterna, ocurre similar a cuando se conecta
una bobina, pero en este caso es la intensidad la que
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se adelanta a la tensión un valor de 90 grados.
De la misma forma puede calcularse la intensidad mediante la ley de Ohm, sustituyendo la
resistencia por la reactancia capacitativa:
⁄
Potencia en sistemas alternos. El factor de potencia.
En corriente alterna la potencia entregada depende de la naturaleza de la carga conectada al
circuito y más concretamente del desfase que provoque la carga entre la tensión y la corriente que
circula por el circuito.
Si la carga es resistiva pura, la tensión y la corriente
están en fase, en este caso la potencia es siempre de
signo positivo (ya que tensión y corriente tienen el
mismo signo en cada instante) y su valor es el
producto de los valores eficaces de la tensión por la
corriente.
Si la tensión y la corriente no están en fase (debido
a que la carga no es resistiva pura), habrá momentos
en los que tengan distinto signo, por ello la potencia
será negativa en algunos instantes. La potencia
negativa es potencia que la carga entrega al
generador, es decir, es potencia que circula por la
línea pero que no se transforma en trabajo.
Aparentemente, la potencia total -área encerrada
por la gráfica de P- tendrá el mismo valor
en ambos casos, pero ya que solo la
potencia positiva es la que nuestra carga
aprovecha, la potencia útil para nuestro
circuito será solo el área encerrada por las
partes positivas.
Así pues el vector que representa la parte
positiva sumado con el de la parte negativa
me dará como resultado un vector que
representará la potencia total que circula
por la línea, denominada Potencia Aparente
y representada por la letra S, sus unidades
son VA (Voltiamperios) y responde en todo momento al producto de la tensión y la intensidad.
S = V·I (VA)
Mientras a la potencia aprovechada por la carga se la conoce como Potencia Activa, se representa
por P y sus unidades son los W (watios).
La potencia negativa, debida a la presencia de cargas capacitivas e inductivas en el circuito, recibe
el nombre de Potencia Reactiva, se representa por Q y se mide en VAR (Voltiamperos reactivos)
El ángulo que formarán los vectores que representan la potencia activa y la que circula por los
conductores se designa con la letra φ, y coincide con el ángulo que forman la tensión y la corriente
en un circuito. A partir del triángulo rectángulo que forman las potencias se puede establecer que:
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P = S·Cos φ ó lo que es lo mismo, P = V·I·Cos φ
Al Cos φ se le conoce como factor de potencia (factor que multiplica la
potencia aparenta para obtener la activa). Éste, que siempre es menor o
igual a la unidad, representa la relación entre la potencia entregada a la
carga y la potencia consumida (y por tanto aprovechada) por la misma.
Cuanto más pequeño sea el factor de potencia menor será la potencia aprovechada. Las compañías
eléctricas sancionan económicamente a los consumidores con factores de potencia por debajo de
0,9, ya que ocasiona pérdidas al circular por la línea más potencia de la necesaria y tener que
sobredimensionar los conductores.
Circuito R-L-C
En general un circuito tendrá una componente resistiva, otra capacitiva
y otra inductiva, La impedancia total del circuito será la suma vectorial
de los tres componentes.
⃗
⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗
La representación gráfica de esta suma sería el siguiente triángulo:
Aplicando Pitágoras se pueden establecer las
siguientes ecuaciones:
Al multiplicar cada componente del circuito por la
corriente que circula por el mismo, se obtiene el
llamado triángulo de tensiones, que represente la suma
de las caídas de tensión en los componentes (VR, VXL,
VXC) y la tensión V aplicada al circuito. De este
triángulo se desprende:
Si ahora se multiplican otra vez por la intensidad cada uno de los lados del triángulo se obtiene el
llamado triángulo de potencias.
De este triángulo se desprende que:
la expresión
Por lo que la potencia en alterna vendrá dada por
, tal y como se ha comentado anteriormente.
Para mejorar el factor de potencia de una instalación habrá que disminuir el valor de Q, haciendo
que
(
, o al menos lo más aproximado posible a ese valor. Para conseguir eso
normalmente se insertarán condensares en el circuito para modificar el valor de
.
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Frecuencia de resonancia. La resonancia eléctrica es un fenómeno que se produce en un circuito en
el que existen elementos reactivos (bobinas y capacitores) cuando es recorrido por una corriente
alterna de una frecuencia tal que hace que la reactancia se anule. Para ese valor de frecuencia se
cumple que:
, es decir
√
Generación de la corriente alterna
Las compañías eléctricas generadoras producen energía eléctrica; transforman algún tipo de
energía (hidráulica, nuclear, térmica, etc) en movimiento rotatorio que aplicado a un alternador
produce energía eléctrica alterna.
Ese flujo generará en la bobina, según la ley de Faraday, una f.e.m igual a la variación del flujo en el
tiempo, es decir:
E = Vmax · sen(wt)
De esto se deduce que la f.e.m generada en una bobina que gira en el interior de un campo
magnético es proporcional al seno, o sea, es una señal alterna senoidal.
El alternador es una máquina de iguales características que un generador de corriente continua,
pero que en lugar de delgas tiene anillos, por lo que no se produce cambio de sentido de la corriente
y se obtienen semiperiodos negativos.
En la imagen se observa la corriente
inducida sobre un conductor que gira con
velocidad angular w en el interior de un
campo magnético. En las zonas de
cercanas a 0 y a Π, las cantidad de líneas
de flujo magnético cortadas por el
conductor en su desplazamiento es
prácticamente nula, de ahí que la f.e.m
generada sobre el sea también nula. Al
acercarse el conductor a las zonas Π/2 y
3Π/2, la cantidad de líneas cortadas es
máximo, generando por lo tanto la máxima
f.e.m.
La frecuencia obtenida por el generador
será por lo tanto función de la
velocidad de giro del rotor, por lo
que esta velocidad interesa que sea
lo mas constante posible. El
recorrido del conductor será
también el recorrido del extremo
del faso o vector que representa en
todo momento el valor de la
corriente alterna.
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Corriente alterna trifásica.
La potencia de la corriente alterna fluctúa. Para uso doméstico, por ejemplo en bombillas, esto no
supone un problema, dado que el cable de la bombilla permanecerá caliente durante el breve
intervalo de tiempo que dure la caída de potencia. De hecho, los tubos de neón, fluorescentes y las
pantallas de tubo parpadearán, aunque más rápidamente de lo que el ojo humano es capaz de
percibir. Sin embargo, para el funcionamiento de motores, es útil disponer de una corriente que
aporte una potencia constante.
De hecho, es posible obtener una potencia constante de un sistema de corriente alterna teniendo
tres líneas de tensión con corriente alterna funcionando en paralelo, y donde la corriente de fase
está desplazada 1/3 de ciclo, es decir, desfasadas 120º entre ellas. A cada una de estas fases se la
conoce como R, S y T (L1, L2 y L3).
En la práctica se utiliza sólo corriente alterna trifásica
para aplicaciones industriales o de gran potencia y
monofásica para aplicaciones domésticas o de pequeña
potencia.
Las ventajas que reporta la utilización de corriente
trifásica frente a la monofásica sonlas siguientes; con un
solo alternador creamos tres tensiones, en vez de una. 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. La posibilidad de disponer de dos
tensiones, una más elevada o de línea y otra más reducida o de fase. Sencillez de fabricación de
algunas máquinas, como los motores trifásicos, así como mayor rendimiento de estas máquinas
frente a las monofásicas.
En cualquier instante la suma aritmética de los
3 valores es cero, no así la suma vectorial. Si
realizamos la suma vectorial en diferentes
instantes obtenemos Un vector de magnitud
constante y gira a una velocidad constante de
una vuelta por periodo.
Por lo tanto si aplicamos estas corrientes a tres
bobinas desfasadas 120º obtendremos un campo
magnético giratorio.
Velocidad de giro del campo magnético
La velocidad de giro del campo magnético vendrá dada por la expresión:
Donde f es la frecuencia de la corriente en Hz, p son los pares de polos del motor y n la velocidad
de giro en rpm.
Así pues la velocidad de giro del campo magnético depende de la frecuencia de la corriente, 50 Hz
en Europa y del número de polos de la máquina. Esta velocidad será la de giro del motor, por lo que
ésta será una velocidad fija en este tipo de motores. Para cambiarla hay que variar la frecuencia de
la corriente, lo que se logra con equipos electrónicos, normalmente caros, por lo que para
aplicaciones que requieran mucha variación de velocidad se usan motores de corriente contínua.
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MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA
Motor Universal.
El motor universal es un tipo de motor que puede ser alimentado con corriente alterna o con
corriente continua, es indistinto. Sus características principales no varían significativamente, sean
alimentados de una forma u otra. Por regla general, se utilizan con corriente alterna.
Este tipo de motor se puede encontrar tanto para una máquina de afeitar como para una lavadora,
esto da una idea del margen de potencia y velocidad en que pueden llegar a ser construidos. En
general son los usados en electrodomésticos y maquinas herramienta y presentan un buen par de
arranque, ya que los bobinados del estator y del rotor están conectados en serie a través de unas
escobillas. El principio de funcionamiento es el mismo que el del motor de corriente continua.
Motores Asíncronos o motor de inducción.
El motor asíncrono fue creado es su forma más simple por Nikola Tesla en 1885. Dos años más
tarde se construyó una máquina con el rotor en forma de jaula de ardilla, el de rotor bobinado se
desarrolló a principio del siglo XX.
La diferencia del motor asíncrono con el resto de los motores eléctricos radica en el hecho de que
no existe corriente conducida a uno de sus devanados (normalmente al rotor). La corriente que
circula por el devanado del rotor se debe a la fuerza electromotriz inducida en él por el campo
giratorio; por esta razón, a este tipo de motores se les designa también como motores de inducción.
La denominación de motores asíncronos obedece a que la velocidad de giro del motor no es la de
sincronismo, impuesta por la frecuencia de la red. Hoy en día se puede decir que más del 80% de los
motores eléctricos utilizados en la industria son de este tipo, trabajando en general a velocidad
prácticamente constante. No obstante, y gracias al desarrollo de la electrónica de potencia
(inversores y cicloconvertidores), en los últimos años está aumentando considerablemente la
utilización de este tipo de motores a velocidad variable.
La gran utilización de los motores asíncronos se debe a las siguientes causas: construcción simple,
bajo peso, mínimo volumen, bajo coste y mantenimiento inferior al de cualquier otro tipo de motor
eléctrico.
Hay dos tipos básicos de motores asíncronos:
- Motores de jaula de ardilla: el devanado del rotor está formado por barras
de cobre o aluminio, cuyos extremos están puestos en cortocircuito por dos
anillos a los cuales se unen por medio de soldadura o fundición.
- Motor de rotor bobinado: el devanado del rotor de estos motores está
formado por un bobinado trifásico similar al del estátor, con igual número de
polos.
Un motor de rotor bobinado a igualdad de potencia y clase de protección, es más costoso, menos
robusto y exige un mantenimiento mayor que uno de jaula de ardilla. No obstante, frente a este
último posee fundamentalmente dos ventajas, que en algunos casos concretos resultan
determinantes: las características del circuito eléctrico del rotor pueden ser modificadas en cada
instante desde el exterior, y la tensión e intensidad del rotor son directamente accesibles a la
medida o al control electrónico.
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Principio de funcionamiento.
Cuando se alimenta el estátor de un motor asíncrono con un sistema trifásico de tensiones de
frecuencia f1, se origina en el entrehierro un campo magnético giratorio de amplitud constante cuya
velocidad es, como se ha visto antes n=60f/P. Esta velocidad recibe el nombre de velocidad de
sincronismo y se representa por ns.
En los conductores del rotor, el campo giratorio inducirá unas fuerzas electromagnéticas, que al
estar el devanado en cortocircuito darán lugar a unas corrientes. Éstas en presencia de un campo
magnético, determinan que sobre los conductores actúen unas fuerzas, las cuales producen un par,
que de acuerdo a la ley de Lenz, hace que el rotor tienda a seguir el campo del estátor.
La velocidad de giro del rotor (n) no podrá igualar a la de sincronismo ns, ya que entonces no se
produciría la variación de flujo en el devanado del rotor y no se induciría ninguna fuerza
electromagnética. Se denomina deslizamiento (s), a la velocidad relativa del campo giratorio
respecto del rotor, expresado en tanto por uno de la velocidad del campo, es decir:
si se expresa en términos absolutos sería s = ns – n (rpm).
El valor del deslizamiento aumenta con la carga, pero eso hace que aumente el par ya que al
aumentar el deslizamiento se induce mayor corriente en el rotor y esto provoca un mayor par.
En general el par será proporcional al deslizamiento ya que a mayor deslizamiento, la velocidad de
giro relativa del estator con respecto al rotor producirá mayores corrientes inducidas y mayor par.
Esto es así hasta el par máximo del motor, una vez superado el motor pierde fuerza y se puede
llegar a parar. Por otro lado cuando la velocidad de giro es próxima a la de sincronismo, el par es
prácticamente nulo.
El efecto conseguido es el mismo que si el rotor estuviera quieto y el campo magnético girara a la
velocidad s (ns-n), por lo que la relación entre esta velocidad y la frecuencia de de la corriente
inducida en el rotor (fr) responderá a la ecuación:
de la velocidad de sincronismo
.Operando entre esta ecuación y la
, se llega a la conclusión de que
, o lo que es lo
mismo: fr = f·s donde fr es la frecuencia de las corrientes del rotor y f la de la red eléctrica o de
las corrientes del estator.
Motores Síncronos.
La característica principal de este tipo de motores es que trabajan a velocidad constante que
depende solo de la frecuencia de la red y de otros aspectos constructivos de la máquina. A
diferencia de los motores asincrónicos, la puesta en marcha requiere de maniobras especiales a no
ser que se cuente con un sistema automático de arranque. Si un motor síncrono, por exceso de
carga pierde la velocidad de sincronismo, se para.
La máquina síncrona es una máquina reversible ya que se puede utilizar como generador de corriente
alterna o como motor síncrono. Está constituido por dos devanados independientes. Un devanado
inductor, alimentado por corriente continua, que da lugar a los polos de la máquina y que se coloca
en el rotor. Un devanado inducido distribuido formando un arrollamiento trifásico recorrido por
corriente alterna.
Principio de funcionamiento
Si a un alternador trifásico se le retira la máquina motriz y se alimenta su estator mediante un
sistema trifásico de corriente alterna se genera en el estator un campo magnético giratorio a la
velocidad ns. Si en estas circunstancias, con el rotor parado, se alimenta el devanado del mismo con
corriente continua se produce un campo magnético rotórico fijo, delante del cual pasa el campo
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magnético del estator. Los polos del rotor están sometidos ahora a atracciones y repulsiones en
breves periodos de tiempo, por parte de los polos del estator pero el rotor no consigue girar, a lo
sumo vibrará. Este tipo de motor no arranca por sí solo. Los métodos de arranque son sol siguientes:
1.- Arranque por medio de la reducción de la frecuencia eléctrica. Se disminuye mucho la frecuencia
de la corriente del estator, en esas circunstancias el rotor es capar de empezar a girar lentamente.
A partir de este punto se puede incrementar la frecuencia hasta el valor nominal.
2.- Arranque con un motor externo. Al llevar el rotor a la velocidad de sincronismo, haciéndolo girar
mediante un motor auxiliar, al enfrentarse polos de signo opuestos se establece un enganche
magnético que les obliga a seguir girando juntos, pudiendo ahora retirar el motor auxiliar. Este
enganche magnético se produce ya que el campo giratorio estatórico arrastra por atracción
magnética al rotor en el mismo sentido y velocidad. El motor auxiliar puede ser mucho mas pequeño
ya que sólo debe hacer girar al motor en vacio.
3.- Arranque con devanados de amortiguamiento o arranque automático. Es el método mas usado,
consiste en disponer durante la construcción de motor, de unas barras situadas en los polos del
rotor, que harán la función de jaula de ardilla durante el arranque. Cuando el motor esta girando a la
velocidad asíncrona en vacio, se aplica corriente continua a las bobinas del rotor y se establece la
velocidad de sincronismo.
El motor como condensador síncrono
Una de las aplicaciones mas curiosas de estos motores es que si se les sobreexcita, consumen
energía reactiva. Por este motivo solían usarse en vacío y sobreexcitados.
Conexión de un motor trifásico
Las posibles conexiónes de las tres bobinas que presentan un motor trifásico en su placa de
bornas(que veremos mas adelante) son en estrella o en triángulo, denominados así por la forma que
adoptan las bobinas de cada fase al conectarlas.
Según se observa, el valor de la intensidad de fase y de la de línea es igual en la conexión en
estrella, pero no en triángulo. Con las tensiones ocurre exactamente al revés, la tensión de línea es
igual a la de fase en la conexión triángulo, pero no en la estrella.
Conexión Triángulo (∆)
La tensión de fase es igual a la de línea
VF=VL
En cuanto a la intensidad tenemos que en cada nudo, la suma de intensidades entrantes ha de ser
igual a la suma de intensidades salientes (se sobreentiende que se trata de una suma vectorial).
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En el nudo de la fase R tenemos que:
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ o lo que es lo mismo ⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Del diagrama vectorial se desprende que:
√
, siendo
tenemos
, esto ocurre en todos los nudos, por lo
√
que se puede decir que
√
Es decir la intensidad de fase se ve reducida en raíz
de tres con respecto a la de línea. Por lo tanto en una
conexión en triángulo tenemos que:
√
Conexión Estrella (λ)
La intensidad de fase es igual a la de línea
IF=IL
En cuanto a las tensiones tenemos que en una de las ramas:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Del diagrama vectorial se desprende que:
√
, siendo
tenemos
, esto ocurre en todas las ramas, por lo que se
√
puede decir que
√
Es decir la tensión de fase se ve reducida en raíz de tres con
respecto a la de línea. Por lo tanto en una conexión en estrella tenemos que:
√
Potencia en un motor trifásico
La potencia de un motor trifásico será tres veces la potencia de una de las fases, por lo que:
P = 3·VF·IF.Cosφ
Las mediciones de consumo de corriente y de entrega de tensión se efectúan sobre valores de línea,
por lo que, en una conexión triángulo:
( ⁄ )
√
o lo que es lo mismo
√
En una conexión estrella tenemos que
( ⁄ )
√
o lo que es lo mismo
√
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Placa de bornes de un motor trifásico. Arranque estrella triángulo
En la conexión estrella se puentean las
conexiones W2, U2 y V2, en ese caso tenemos
que:
√
La conexión estrella se usa durante el arranque
del motor, ya que se reduce la tensión de fase
y por tanto se limita la intensidad de arranque,
recordemos que: Ia=VF/RF (ya que E’=0).
Una vez alcanzado el 80% o más de la velocidad
nominal se cambiará la conexión a triángulo. La
conexión en estrella se realizará también para
conectar un motor 3~230 V a una red de
380V, ya que la red trifásica de 230 V está en
desuso.
En la conexión triángulo se unen las bornas U1
con W2, V1 con U2 y W1 con V2, en este caso
tenemos que:
√
La conexión triángulo proporciona mas par y
más velocidad pero también mas consumo. Ya
que IF=(VF-E’)/RF, si VF , IF .
Si se requiere un gran par de arranque se
puede arrancar directamente en triángulo,
pero hay que tener en cuenta que la intensidad
de arranque será muy elevada, 1,73 veces la de
estrella (que para intensidades elevadas es
importante - no es lo mismo 100A que 173A).
El arranque estrella-triángulo se realiza mediante
contactores, tal y como se muestra en la figura.
Primero se conecta KM3 (λ) e inmediatamente después KM1,
el motor arranca en estrella.
Transcurridos unos segundos se desconecta KM3 y se
conecta KM4 (∆), el motor ahora funciona en conexión
triángulo.
El cambio de conexiones se realiza automáticamente
mediante el uso de un temporizador.