Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ. Conexión: Estrella Υ

Sistemas Trifásicos
Departamento de Ingeniería Eléctrica
UNEFA Maracay
Redes Eléctricas II
Chrystian Roa
Generador trifásico
Secuencia de fases.
Conexiones: estrella, delta.
Carga trifásica.
Estudio y resolución de sistemas en desequilibrio.
Modelo equivalente monofásico.
Estudio y resolución de sistemas equilibrados
Transformadores monofásicos en sistemas
equilibrados: Conexiones y Diagramas fasoriales.
La generación, transmisión, distribución y utilización de
grandes cantidades de energía eléctrica se lleva a cabo
mediante circuitos trifásicos. El análisis exhaustivo de
dicho tipo de sistemas constituye un campo de estudio
por propio derecho
La estructura básica de un sistema trifásico consiste en una
serie de fuentes de tensión conectadas a unas cargas por
medio de transformadores y líneas de transmisión. Para
analizar dicho tipo de circuito, podemos reducirlo a una
fuente de tensión conectada a una carga a través de una
línea. La omisión del transformador simplifica el análisis sin
poner en riesgo la comprensión de los cálculos implicados.
Potencia trifásica.
Corrección del factor de potencia trifásico.
Rendimiento en redes trifásicas.
Un circuito trifásico básico
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Sistema
en
Y
(generador en Y con
carga en Y)
Torre tipo "delta" o
"gato", a una tensión
de 400kV
Vista de la
Central
Hidroeléctrica
Simón Bolívar, también llamada
Represa del Guri, se puede apreciar el
dique
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Generador trifásico
Una fuente de tensión trifásica es un generador con tres devanados
separados distribuidos alrededor del estator. Cada devanado forma
una fase del generador. El rotor del generador es un electroimán
que se mueve a velocidad síncrona mediante algún tipo de
mecanismo, como por ejemplo una turbina de vapor o de gas. La
rotación del electroimán induce una tensión sinusoidal en cada uno
de los devanados. Los devanados de las fases están diseñados de
forma que las tensiones sinusoidales inducidas en ellos tienen igual
amplitud y están desfasadas entre sí 120°. Los devanados de fase
son estáticos con respecto al electroimán giratorio, por lo que la
frecuencia de la tensión inducida en cada devanado es la misma.
Diagrama de una fuente de tensión trifásica
Una fuente de tensión trifásica es un
generador con tres devanados separados
distribuidos alrededor del estator. Cada
devanado forma una fase del generador.
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Generador trifásico
Fraile Mora, Electromagnetismo y Circuitos Eléctricos, 3era Ed. 1995.
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Secuencia de fases
Diagramas de fasores de los conjuntos equilibrados de tensiones trifásicas.
(a) Secuencia abc (positiva). (b) Secuencia acb (negativa).
Un conjunto de tensiones trifásicas
equilibradas está compuesto por tres
tensiones sinusoidales con idéntica
amplitud y frecuencia, pero que
están
desfasadas
entre
sí
exactamente 120°. Normalmente nos
referimos a esas tres fases como a,
b y c, utilizando la fase a como fase
de referencia. Las tres tensiones se
denominan tensión de fase a,
tensión de fase b y tensión de fase c.
Sólo hay dos posibles relaciones de fase entre la tensión de fase a y las tensiones de fase b y c. Una de las
posibilidades es que la tensión de fase b esté retardada 120° con respecto a la tensión de fase a, en cuyo
caso la tensión de fase c estará adelantada 120° con respecto a la tensión de fase a. Esta relación de fase se
denomina secuencia de fases abc (o positiva). La otra posibilidad es que la tensión de fase b esté adelantada
120° con respecto a la tensión de fase a, en cuyo caso la tensión de fase c deberá estar retardada 120°. Esta
relación de fase se denomina secuencia de fase acb (o negativa). En notación de fasores, los dos posibles
conjuntos de tensiones de fase equilibradas son las ecuaciones escritas debajo de la Figura superior
izquierda.
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Secuencia de fases
(a)
(b)
(a) Secuencia de fase positiva o abc (b) Secuencia de fase negativa o acb
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Secuencia de fases
Marca: KYORITSU
Modelo: 8030
Características: Indicador de
secuencia de fases
y comprobador de fase abierta.
Voltage Operativo
200 ~ 480 AC
Tiempo límite para continuar
>200V dentro de 60 min,480 V dentro de 4 minutos
Respuesta de frecuencia
20 ~ 400 HZ
Resistencia de tensión
2200V CA durante 1 minuto
Dimensiones
82 (L) x 59 (W) × 23 (D) mm
Peso
200 g aprox
Cable
1m (R:rojo,S:blanco,T:azul)
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Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ.
Las dos conexiones básicas de una fuente trifásica ideal.
(a) Fuente con conexión en Y. (b) Fuente con conexión en Δ.
Hay dos formas de interconectar los diferentes
devanados de fase para formar una fuente
trifásica: en configuración de estrella (Y) o en
configuración de triángulo (Δ). En la Figura de la
izq. se muestra ambos tipos de conexión,
utilizando fuentes de tensión ideales para
modelar los devanados de fase del generador
trifásico. El terminal común en las fuentes
conectadas en estrella, etiquetado como n en la
Figura (a), se denomina terminal neutro de la
fuente. El terminal neutro puede o no estar
disponible para efectuar una conexión externa.
Sistema de conexión en estrella. Los
devanados del estator de un
generador de C.A. están conectados
generalmente en estrella, en la
siguiente figura T1, T2, T3 representan
las terminales de línea (al sistema) T4,
T5, T6 son las terminales que unidas
forman el neutro.
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Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ.
Sistema de conexión delta. La conexión
delta se hace conectando las terminales
1 a 6, 2 a 4 y 3 a 5, las terminales de
línea se conectan a 1, 2 y 3, con esta
conexión se tiene con relación a la
conexión estrella, un voltaje menor, pero
en cambio se incrementa la corriente de
línea.
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Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ.
Conexión: Estrella Υ
Red utilizada como ejemplo numérico de una
notación de tensión de doble subíndice
Este diagrama fasorial ilustra el uso de la convención de tensión de
doble subíndice para obtener Vab relativa a la red mostrada.
Se puede calcular la tensión Vab con tomar en los
subíndices.
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Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ.
Conexión: Estrella Υ
Estas tres tensiones, localizadas cada una entre
una línea y el neutro, se llama tensiones de fase.
Si se eligen de manera arbitraria Van como la
referencia, se define:
𝑉𝑎𝑛 = 𝑉𝑝∠0°
Todo se empleará de manera constante Vp para
representar la amplitud rms de cualquiera de esas
tensiones de fase, por lo cual la definición de la
fuente trifásica se indica así:
Las fuentes trifásicas tienen tres terminales,
denominados terminales de línea, además, pueden
contar o no con un cuarto terminal, la conexión del
neutro.
Se asumirá fuentes trifásicas balanceadas, que se
definirán de modo que:
Secuencia Positiva (+)
𝑉𝑏𝑛 = 𝑉𝑝∠ − 120°
𝑉𝑐𝑛 = 𝑉𝑝∠ − 240°
Secuencia Negativa (-)
𝑉𝑏𝑛 = 𝑉𝑝∠120°
𝑉𝑐𝑛 = 𝑉𝑝∠240°
𝝞𝑉𝑎𝑛𝝞 = 𝝞𝑉𝑏𝑛𝝞 − 𝝞𝑉𝑐𝑛𝝞
𝑉𝑎𝑛 + 𝑉𝑏𝑛 + 𝑉𝑐𝑛 = 0
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Conexiones: Estrella Υ, Delta Δ.
Conexión: Estrella Υ
Estas tres tensiones, localizadas cada una
𝑉𝑎𝑏 = 𝑉𝑎𝑛 − 𝑉𝑏𝑛
𝑉𝑎𝑛 = 𝑉𝑝∠0°
𝑉𝑏𝑛 = 𝑉𝑝∠ − 120°
𝑉𝑎𝑏 = 𝑉𝑝 − 𝑉𝑝 cos −120° − 𝑗 sin(−120°)
𝑉𝑎𝑏 = 3𝑉𝑝 ∠30°
𝑉𝐿 = 3𝑉𝑝 ∠30°
Diagrama fasorial que se utiliza para determinar las tensiones de línea
a partir de las tensiones de fase dadas; algebraicamante:
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