REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION INSTITUD UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIAÑO” EXTENSION MARACAIBO “INGENERIA ELECTRONICA” CIRCUITOS TRIFASICOS REALIZADO POR: LEXANDRO SUAREZ (44) CI: 25763372 INTRODUCCION En este trabajo de investigación se analizan sistemas trifásicos equilibrados donde las tenciones tienen el mismo valor eficaz pero están desfasadas 120º entre si . A estos circuitos se les conoce como circuitos trifásicos, porque Para generar tensiones trifásicas es necesario un alternador con tres devanados iguales pero desfasados 120º en el espacio. ESQUEMA 1) Conexión en Estrella. 2) Conexión en Delta. 3) Voltajes de fase. 4) voltajes de línea. 5) Conductor neutro. 6) Conexión de las cargas en Estrella y en Delta. 7) Sistemas balanceados y desbalanceados. 8) Potencia en circuitos trifásicos. 9) Medición de la potencia. DESARROLLO 1) CONEXIÓN EN ESTRELLA Las conexiones estrella y triangulo son utilizadas para tener un mejor rendimiento de un motor ya que con estos el motor podrá aumentar su velocidad, esto nos ayuda en la industria moderna ya que se necesita muchas veces superar la producción tanto por la demanda de algún producto, como por las necesidades de la empresa. En una conexión estrella las bobinas estarán conectadas de tal manera que cada una se comportara como si fueran monofásicas y así producen un voltaje simple Estas tensiones serían U1, U2 y U3. La tensión compuesta es la que aparecerá entre dos fases. Estas serán U12, U13 y U23, de manera que: U12=U1-U2 NOTA: Cada una de las tensiones van a estar adelantadas 30°, respecto a la tensión de fase. Normalmente una conexión en estrella se representa de esta forma Las conexiones se hacen directamente en los bornes del motor. 2) CONEXIÓN EN DELTA En una conexión triangulo las fases o bobinas estarán conectadas de diferente manera ya que en esta fase o secuencia será un voltaje mas desfasado, también podemos ver que la conexión que van a tener será diferente que la de estrella 3) VOLTAJES DE FASE La tensión de fase, (VFase), se define como la diferencia de tensión que aparece entre los bornes de una de las cargas conectadas al sistema trifásico. 4) VOLTAJES DE LINEA La tensión de línea, VLinea, se define como la diferencia de tensión que aparece entre los conductores de la instalación. 5) CONDUCTOR NEUTRO 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. En los sistemas trifásicos existen tres conductores entre los cuales hay un voltaje de 380 voltios y un conductor neutro que es el que tiene potencial nulo, o de "tierra". Entre cada uno de los conductores de la instalación trifásica y el conductor "neutro" existe un voltaje de 220v. 6) CONEXION DE LAS CARGAS EN ESTRELLA Y EN DELTA Las cargas trifásicas podrán conectarse en estrella o en triángulo, cuando las cargas de las tres fases son iguales diremos que el sistema es un sistema trifásico equilibrado. CONEXIÓN EN ESTRELLA Diferenciamos valores de línea marcados con el subíndice L que son los de nuestra red eléctrica, los que podremos medir en los cables de alimentación, o en los terminales del pupitre del taller. Y valores de fase que son los que atraviesan la carga, la resistencia. En el caso de un motor serían las tres bobinas internas del motor. Lógicamente la IFases es la misma que la ILinea, ya que el cable no se divide, en cambio la UL se va a repartir entre dos cargas siendo UF = UL/√3 Uf = UL / √3 // If = IL P = 3 Uf * If = 3 UL/√3 * IL = √3 UL IL Como conclusión la potencia eléctrica es 3 veces la tensión por la intensidad de línea o medida en los cables de alimentación. CONEXION EN DELTA En la conexión en triángulo la Uf es igual a la Ul ya que medimos entre los mismos cables, en cambio la If se reparte entre dos cargas siendo IF=IL/√3 If = IL / √3 // Uf = UL P = 3 Uf * If = 3 UL * IL/√3 = √3 UL IL Obteniendo la misma expresión que en el caso de la conexión en estrella. 7) SISTEMAS BALANCEADOS Y DESBALANCEADOS SISTEMA DESBALANCEADO El cálculo de un circuito trifásico desbalanceado se lleva a cabo mediante un análisis de nodos o de mallas, porque la simetría espacial, que permite reemplazar un problema trifásico equilibrado por otro monofásico representativo, ya no existe. También es evidente que las ventajas del trifásico sobre el monofásico desaparecen si el circuito está muy desequilibrado. También es posible calcular este tipo de circuitos usando el método de las componentes trifásicas. Conexión en delta (D) abierta: para estudiar la carga trifásica desequilibrada se emplea la de la figura, la cual es una carga en conexión delta desbalanceada, ya que la tercera impedancia que cierra el triángulo se omite. La tercera impedancia se puede considerar como si fuera demasiado grande (infinita): se trata como un circuito abierto. Circuito desbalanceado en conexión D abierta Las dos impedancias son iguales, pero falta la tercera, que si estuviera conectada entre A y B daría lugar a que la carga total fuese un triángulo equilibrado. Las tensiones de línea en los terminales de la carga se suponen equilibradas y de secuencia ABC. SISTEMA BALANCEADO Las fuentes de voltaje monofásicas se originan como parte de un sistema trifásico. Un sistema de voltajes trifásico balanceado se compone de tres voltajes monofásicos que tienen la misma amplitud y la misma frecuencia de variación, pero están desfasados en el tiempo 120° cada uno con respecto a los otros dos. En la FIGURA A, se da una representación esquemática de tal sistema en una configuración Y. En la FIGURA B, puede verse el diagrama fasorial del sistema de voltajes trifásico. El diagrama en el tiempo correspondiente de cada voltaje monofásico se muestra en la FIGURA C; el valor máximo positivo ocurre primero en la fase A y luego sucesivamente en las fases B y C. Por esta razón se describe el voltaje trifásico de la FIGURA Indicando que tiene una secuencia de fases ABC. 8) POTENCIA EN CIRCUITOS TRIFASICOS Un sistema trifásico puede considerarse como 3 circuitos monofásicos, por lo que la potencia total instantánea transferida a un circuito trifásico será la suma de las potencias instantáneas transferidas a cada uno de los tres sistemas monofásicos que lo forman. El concepto de potencia activa, factor de potencia,...etc. No sufren ninguna alteración por tratarse de un sistema trifásico. Es obvio por otra parte que un sistema trifásico consumirá el triple de potencia que uno monofásico de las mismas características. No obstante, las fórmulas trifásicas más utilizadas en electrotecnia son las siguientes: donde: P: potencia activa en (W). cosφ: factor de potencia. VL: tensión de línea de la red trifásica. IL: corriente de línea absorbida por la carga trifásica. Si trabajamos con tensión y corriente de línea, estas fórmulas son aplicables tanto a la conexión estrella como al triángulo. 9) MEDICION DE LA POTENCIA Teorema de Blondell En un circuito n-filar la potencia activa puede medirse como suma algebraica de las lecturas de n-1 vatímetros. Este enunciado es evidente en el caso de un circuito tetrafilar en que tenemos acceso al neutro de la carga. Figura 1 En este caso particular cada vatímetro indica la potencia de la fase a la que está conectado. De este modo, la potencia trifásica resulta igual a: P=W1+W2+W3 O sea que la potencia total es suma de las tres lecturas. Método de Aron - Caso general. En un circuito trifilar se intercalan dos vatímetros en sendos conductores de línea, conectando los sistemas voltimétricos a un punto común sobre el tercer conductor. Figura 2 No se requiere condición de simetría alguna en el generador o la carga, no existiendo restricciones al esquema de conexión (estrella o triángulo). De hecho, por medio de la transformación de Kennely, siempre es posible obtener una carga equivalente en estrella. La indicación de un vatímetro es igual al producto de los valores eficaces de la tensión aplicada a su sistema voltimétrico, por la corriente que circula por su sistema amperimétrico, por el coseno del ángulo de defasaje entre ambas. Si consideramos las magnitudes como fasores (vectores), la indicación resulta igual al producto escalar de la tensión por la corriente. De acuerdo con el teorema de Blondell, la potencia activa es igual a la suma algebraica de las dos lecturas. En efecto: W1=Urs · Ir W3=Uts · It W1+W3 = (Ur-Us) · Ir + (Ut-Us) · It = Ur · Ir + Ut · It - Us · (Ir+It) [1] Siendo Ir+ Is + It = 0 &rArr Ir + It = -Is y reemplazando en [1] resulta P=W1+W3= Ur · Ir + Us · Is + Ut · It La indicación de cada vatímetro no corresponde con la potencia de una fase en particular, pero su suma algebráica es igual a la potencia trifásica. Método de Aron con generador perfecto y carga simétrica. Esta condición es la que se encuentra, por ejemplo, en los motores trifásicos. El diagrama vectorial para la conexión mostrada en la figura 1 resulta: Siendo las lecturas de los instrumentos Calculemos la suma de las lecturas: Que es igual a la potencia trifásica. En este caso particular también resulta útil la diferencia de las lecturas: Si la impedancia se mantiene constante, pero su argumento varía desde la condición capacitiva a la inductiva pura, las lecturas de los vatímetros y las potencias activa y reactiva, por unidad, resultan: Grafica Las lecturas de los vatímetros coinciden cuando la carga es resistiva pura. CONCLUSION En los circuitos trifasicos se puede entender que en las conexiones de estrella las bobinas se comportan monofasicamente de esta forma la potencia de este sistema sera la suma de cada bobina o sistema monofasico, y cada una de las tensiones van a estar adelantadas 30° con respecto a la tensión de fase a diferencia de la conexion en delta la tencion estara mas desfasada. Por otro lado cuando las cargas de las fases son iguales podemos decir q es un sistema trifasico equilibrado por lo cual los circuitos trifasicos se conectan mayormente en estrella, siendo de otra forma (Delta) las tenciones de fase no estarian balanceadas. BIBLIOGRAFIA - El rincón del eléctrico https://automatismosuets.wordpress.com/conexion-estrella-triangulo/ - Ingeniería Eléctrica http://ingenieriaelectricafravedsa.blogspot.com/2014/11/tension es-corrientes-fase-linea.html
