ce3 2014 sistemas desbalanceados t4

Circuitos Eléctricos III

22/04/2023 Ing. Roberto A Cigarruista S 1

Sistemas Desbalanceados

Por Roberto A. Cigarruista S

Capítulo 3


CIRCUITOS 3. Capitulo TresSISTEMAS DESBALANCEADOS

En los Sistemas Trifásicos Balanceados:Basta conocer las magnitudes y ángulos de una fase, las otras

dos fases quedan determinadas desplazando los ángulos 120º.

También la red de tierra es indiferente ya que la corriente la corriente que circula por el neutro es cero.

En un Sistema Trifásico Desbalanceado:hay que determinar las tres magnitudes y los tres ángulos de

fase

además la corriente que circula por el neutral es diferente de cero.


Generador Trifásico Desbalanceado.

gcgbga

ac

cb

ba

cba

ZZZ

EEE

º120

º120

º120




Los diagramas fasoriales de los voltajes inducidos se muestran en la siguiente figura.

Ea

Eb

Ec

Ea

Eb

Ec

Ea

Eb

Ec

120º

120º

120º

Diagrama fasoriales de los voltajes inducidos.

Desbalance en ángulo de fase

Desbalance enmagnitud

Desbalance enángulo de fase y

magnitud


Líneas Trifásicas Desbalanceadas.

Las diferencias en las impedancias equivalentes se deben a las impedancias mutuas, ya que estas dependen de las posiciones relativas de los conductores entre si y entre el neutro. Por esta razón se realiza la transposición la cual consiste en rotar los conductores en las tres posiciones a intervalos iguales.




Carga Trifásica Desbalanceada.

Una carga trifásica pasiva está desbalanceada cuando sus impedancias no son iguales entre si. Las cargas trifásicas se diseñan para una operación balanceada. El pequeño desbalance se debe a las cargas monofásicas y al carácter aleatorio de funcionamiento de las mismas.

cccbca ZZZ


Las Componentes Simétricas.

Las componentes simétricas son un método alternativo para estudiar los sistemas trifásicos desbalanceados.

La causa de el desbalance en los sistemas eléctricos puede ser por las condiciones aleatorias de operación o por una condición anormal como una falla asimétrica del tipo Línea – Tierra, Línea – Línea o Doble Línea – Tierra.


Según el método de las componentes Simétricas, un sistema trifásico desbalanceado puede descomponerse en tres subsistemas trifásicos balanceados.



Los subsistemas balanceados son:

Sistema directo o de secuencia positiva (sec+): Formado por tres fasores de igual módulo, con diferencia de fase de 120º y con la misma secuencia de fase que los fasores originales. Se utiliza el subíndice 1 para identificarlos.

Sistema inverso o de secuencia negativa (sec-): Formado por tres fasores de igual módulo, con diferencia de fase de 120º y con la secuencia de fase opuesta a los fasores originales. Se utiliza el subíndice 2 para identificarlos.

Sistema Homopolar o de Secuencia cero (sec0): formado por tres fasores de igual módulo y con diferencia de fase nula. Se utiliza el subíndice 0 para identificarlos.


CIRCUITOS 3. CIRCUITOS 3. Capitulo TresSISTEMAS DESBALANCEADOS

Va1

Vc1

Vb1

Va2

Vb2

Vc2

Va0

Vb0

Vc0

Sec(+) Sec(-) Sec(0)


Cada uno de los fasores originales se puede expresar como la suma de sus componentes simétricas:

210

210

210

cccc

bbbb

aaaa

VVVV

VVVV

VVVV




Vc0

Vb0

Vb2

Vc1

Vb1

Vc2

Va1

Va0 Va2

Vb

Vc

Va

SEC (+)

SEC (-)

SEC (0)



Vc0

Vb0

Vb2

Vc1

Vb1

Vc2

Va1

Va0 Va2

Vb

Vc

Va



Las potencias del operador “a”, se pueden expresar así:

aa

a

a

a

º1201º4801

1º01º3601

12012401

º1201

4

3

2



Componentes Simétricas de fasores desbalanceados.

Componentes de secuencia positiva (sec+)

111

12

11

1201

1201

aac

aab

aVVV

VaVV



Componentes de secuencia positiva (sec-)

2

222

222

1201

1201

aac

aab

VaVV

aVVV

Componentes de secuencia positiva (sec0)

00

00

ac

ab

VV

VV



Reemplazando en las ecuaciones de la suma de las componentes simétricas

22

10

212

0

210

aaac

aaab

aaaa

VaaVVV

aVVaVV

VVVV

Expresando en forma matricial (Matriz de Composición)

2

1

0

2

2

1

1

111

a

a

a

c

b

a

V

V

V

aa

aa

V

V

V



Para obtener las componentes simétricas a partir de los fasores originales se tiene que despejar, lo cual resulta en: (Matriz de Descomposición)

c

b

a

a

a

a

V

V

V

aa

aa

V

V

V

2

2

2

1

0

1

1

111

3

1



Impedancia de Secuencias y Redes de Secuencia.

La impedancia de un circuito, por la que circula solamente corriente de secuencia positiva, se llama impedancia de secuencia positiva. Si circula solamente corriente de secuencia negativa, se llama impedancia de secuencia negativa y si solo circula corriente de secuencia cero entonces se llama impedancia de secuencia cero.



Las corrientes de secuencia (+), (-) y (0), dan lugar a caídas de voltaje de secuencia (+), (-) y (0).

En un sistema balanceado, las corrientes de cualquier secuencia puede considerarse como circulando en una red independiente, formada solamente por las impedancias y generadores correspondientes a cada secuencia. El circuito monofásico correspondiente a cada secuencia de denomina Red de Secuencia.



Zcy2

Zl2

Zg2

+

-

E2

+

-

E1

Zg1

Zl1

Zcy1

3 Zn

Zcy0

Zl0

Zg0

+

-

E0 nCYLg ZZZZ

EI

30

0

CYLg ZZZ

EI

1

1

CYLg ZZZ

EI

2

2

Redes de secuencia cero, positiva y

negativa para un sistema trifásico



Redes de Secuencia de Generadores sin Carga

Si ocurre una falla en los terminales del generador, circularán por las líneas las corrientes Ia, Ib, Ic, una o dos corrientes pueden ser cero. Si la falla se relaciona con tierra, habrá una corriente en el neutro del generador, que se designa por In.



Redes de Secuencia de Generadores sin Carga

La red de sec (+) es la misma de los sistemas balanceados

Si el generador es de sec (+) solo tiene voltaje en la red de sec (+), no así en la sec (-) y sec (0)

Las corrientes de sec (0) circularán solo si existe un camino de retorno por el que pueda completarse el circuito



Redes de Secuencia CERO para una carga en ESTRELLA

Sin neutral conectado a tierra

Sólidamente conectado a tierra

Conectado a tierra, a través de una impedancia



Redes de Secuencia CERO para una carga en DELTA

Una carga conectada en DELTA, presenta una impedancia infinita a la corriente de secuencia cero



Circuitos EquivalentesDe Secuencia CEROPara transformadores trifásicos

Las diferentes combinaciones en los transformadores determinan las configuraciones de los circuitos de secuencia CERO


PREGUNTAS?

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