ventajas sistemastrifasicos y seguridad

1

¿Por qué los sistemas trifásicos?

En primer lugar, los sistemas trifásicos se utilizan para mover bloques de alta potencia (desde los kW hasta miles de MW).

Central Nueva Renca2

¿ ¿¿ ¿ QUQUQUQUÉÉÉÉ SON LOS SISTEMAS TRIFSON LOS SISTEMAS TRIFSON LOS SISTEMAS TRIFSON LOS SISTEMAS TRIFÁÁÁÁSICOS ?SICOS ?SICOS ?SICOS ?

Un circuito trifásico es una extensión del caso monofásico de corriente alterna (con el cual se ha trabajado hasta ahora).

La transmisión de potencia es más eficiente desarrollada en voltajes altos.

La reducción de voltaje, con la cual se entrega en las casas e industrias, la realizan los trafos en los sistemas de CA.

Un circuito trifásico, como su nombre lo indica, es aquel en el cual la función forzante es un sistema trifásico de voltajes.

La energía es suministrada por tres fuentes de CA, de la misma frecuencia y magnitud y con ángulos de fase diferentes: Van, Vbn y Vcn.

+_

+_

+_

Van

Vbn

Vcn

3


VENTAJAS EN GENERACIÓN:

• Un generador trifásico produce potencia constante, en tanto uno monofásico produce potencia pulsante.

• Un generador trifásico aprovecha mejor el espacio físico, por lo que resulta de un tamaño más reducido.

• El generador trifásico es más barato a igualdad de potencia.

• En general, es más ventajoso y económico generar potenciaeléctrica en un modo polifásico (que monofásico)

Porque ofrecen ventajas en la GENERACIÓN, TRANSMISIÓN, DISTRIBUCIÓN y CONSUMO.

4

VENTAJAS EN TRANSMISIÓN:

• Una línea monofásica necesita de dos conductores. Una línea trifásica perfectamente balanceada necesita tres, pero conduce tres veces más potencia que la primera. Esto significa en teoría que hay una economía de 50% en conductores, aisladores y equipos anexos.

• En la práctica, debido a pequeños desbalancesinevitables, los sistemas trifásicos cuentan con un cuarto conductor: el neutro.


5


VENTAJAS EN LA DISTRIBUCIÓN:

• En sistemas trifásicos se tienen las dos alternativas de distribución: monofásica y trifásica, permitiendo la alimentación de consumos domiciliarios e industriales.

VENTAJAS EN LOS CONSUMOS:

• En ciertos consumos como motores, los motores trifásicosson superiores a los monofásicos en características tales como rendimiento, tamaño, factor de potencia y capacidad de sobrecarga. También entregan un torque uniforme.

• Los consumos trifásicos en general mantienen balanceado el sistema.

• También la rectificación trifásica resulta más limpia que la monofásica.

6

Sistemas trifásicos balanceados

• Sistema trifásico de voltajes:

Tres voltajes sinusoidales que tienen la misma magnitud y frecuencia y cada voltaje estádesfasado en 120º respecto a los otros dos.Se habla de voltajes trifásicos BALANCEADOS.

Si las cargas son tales que las corrientes producidas por los voltajes están también balanceadas, el circuito completo se dice TRIFÁSICO BALANCEADO.

7


+_

+_

+_

Van= VM ∠0°Vbn= VM ∠-120°

Vcn= VM ∠-240°

a

b

c

n

Fuentes de Tensión balanceadas: IVanI=IVbnI=IVcnI y Van+Vbn+Vcn=0

Re

Im

Van

Vcn

Vbn

VM

ωt

v

(t)

vanvbn

vcn

0° 240°120°

VM

van

8


• Las letras a,b y c representan las fases

• La letra n representa el conductor neutro

• Van es el voltaje entre la fase a y el neutro n:

voltaje de fase

• Ian es la corriente por la fase a hacia n:

corriente de fase

9

Van= VM ∠0°

Vbn= VM ∠-120°

Vcn= VM ∠-240°


Cargas Balanceadas: se cumple cuando Za= Zb = Zc

+_+

_Zc

Za+_ Zb

• Cuando la fuente de tensión es balanceada y la carga es balanceada, la

corriente por el neutro es nula ( ia+ ib+ ic= in= 0 ).

ia

ic

ib

in

a

b

c

n

• Cuando la fuente de tensión es balanceada y la carga es balanceada, la

potencia trifásica instantánea es constante [ p(t) = P = cte. ].

• Si la fuente de alimentación es fuente de corriente balanceada y la carga es

balanceada, entonces las caídas de tensión en la carga son balanceadas.

10

Relaciones de potencia

a) Potencia

monofásica

instantánea:

OSCILANTE o

PULSANTE

[ ]

ωϕ

ϕωϕ

ϕωω

2

22

aOSCILANTEcosIV

)tcos(cosIV

)tcos(ItcosV)t(i)t(v)t(p

efef

MM

MMaana

+⋅=

=++⋅

=

=−⋅=⋅=

ϕ ωt

pa

(t)

van

0°

VM

van

ia

van

vcnvbn

n

ia

ib

ic

11


• Para obtener la expresión que sigue, se utilizan las siguientes identidades trigonométricas:

cos A cos B = ½ [ cos (A – B) + cos (A + B)]

cos K + cos (K – 120º) + cos (K + 120º) = 0

12


ωt

pa

(t)0°

pcpb

b) Potencia trifásica

instantánea: NO

OSCILANTE o

CONSTANTE

[ ]

[ ]

CONSTANTE==⋅⋅

=°−+++°−+++++

=°−−°−+°−−°−+−⋅

=⋅+⋅+⋅=++=

PefIefV

tttIV

ttttttIV

titvtitvtitvtptptpp

MM

MM

ccnbbnaancba

ϕ

ϕωϕϕωϕϕωϕ

ϕωωϕωωϕωω

φ

cos3

)2402(coscos)1202(coscos)2(coscos2

)240cos()240cos()120cos()120cos()cos(cos

)()()()()()()()()(3

P=CTE.

Potencia desarrollada desde fuentes de voltaje trifásicas es muy estable, razón por la que ésta es generada en forma trifásica.

13

Conexiones trifásicas

• De las fuentes polifásicas, lejos la más importante es la trifásica balanceada. Tiene las siguientes características:

Fuente

de potencia

trifásica

balanceada

Fase a

Fase b

Fase c

a

b

c

n

Los voltajes de fase,

entre cada línea y el

neutro:

Van = Vp / 0º

Vbn = Vp / -120º

Vcn = Vp / + 120º

Vp : voltaje de fase

La secuencia de fase es abc (secuencia

de fase positiva). Vbn retrasa a Van en 120º

Es notación estandarizada.Re

Im

Van

Vcn

Vbn

VM

No se pierde generalidad si se asume / Van = 0º

Van

Vbn

Vcn

14


* Propiedad importante de voltajes balanceados:Van + Vbn + Vcn = 0

Esto puede demostrarse vía el diagrama fasorial o recurriendo a las expresiones de los voltajes en función del t (y algunas identidades trigonométricas de la función cos)

Desde el punto de vista del cliente que conecta una carga a fuentes de voltaje trifásicas balanceadas, es importante saber cómo se generan los voltajes.

Para corrientes de carga, generadas por la conexión a una trifásica de potencia y también balanceada, hay dos posibles configuraciones equivalentes para la carga.

15


a

bc

Conexiones en ∆ ∆ ∆ ∆ (delta o triángulo)

a

c b

Conexiones en Y(“i griega” o estrella)

a

b

c

n

carga

a

b

c

c

a

r

g

a 16


• Las conexiones estrella y delta tienen ventajas:

Configuración estrella:- Se tiene acceso a 2 voltajes: línea-línea y línea-neutro;- Provee un lugar conveniente para conectar a tierra un sistema de protección, limitando la magnitud de sobre-voltajes.

Configuración delta:- Establece mejor balance cuando se sirven cargas desbalanceadas;- Es capaz de “atrapar” la tercera armónica.

Conexiones Fuentes / Cargas:

Dado que las fuentes y las cargas pueden conectarse en estrella o en delta, los circuitos trifásicos balanceados pueden conectarse de 4 maneras:

Y - Y ; Y - ; - ; - Y

17

Conexiones trifásica Fuente - Carga

Van = VM ∠0°

Vbn = VM ∠-120°Vcn

= VM ∠-240°

+

_

+

_

ia

ib

ic

Za

Zb

Zc

Re

Im

+−=°−∠=

−−=°−∠=

=°∠=

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

El análisis se centra en la conexión estrella; por lo tanto,

se parte de la conexión Y – Y :

Los voltajes de fase con secuencia de fase positiva son:

VM = Vp : voltaje de fase (magnitud fase-neutro)

18


En conexión Y – Y:

El voltaje entre líneas (voltaje de línea a línea o voltaje de línea) sedetermina usando la LKV:

Vab = Van – Vbn = Vp / 0º -- Vp / - 120º = Vp -- Vp ( -1/ 2 – j / 2 )

Vab = Vp ( 3/ 2 + j / 2 ) = Vp / 30º

Similarmente:Vbc = Vp / - 90º y Vca = Vp / - 210º

Regla de conversión : / Vab = / Van + 30º y Vab = Van

Si se denota la magnitud de los voltajes de línea como VL, para un sistema balanceado:

VL = Vp

3 3

3 3

3

3

3

(Para un sistema conectado en Y, el voltaje de línea

es veces el voltaje de fase)

En Chile a menudo se habla de voltaje trifásico 380/220 V

3

19

Conexiones trifásicasrelación en diagrama fasorial

Vab = Van - Vbn= √√√√3 VM ∠∠∠∠30°

°∠=

+=

−−−=

°−∠−°∠=

303

2

3

2

3

2

3

2

1

1200

M

M

MM

MMab

V

jV

jVV

VVV

Vbc = Vbn- Vcn =√√√√ 3 VM ∠∠∠∠- 90°

Vca = Vcn- Van =√√√√ 3 VM ∠∠∠∠- 210°

Re

Im

Van

Vcn

Vbn

Vab

-Vbn

Vbc

Vca

¿y si los valores son efectivos?

Equivalencia

entre tensiones:

20


La corriente de línea para la fase a es:Ia = Van / ZY = Vp / 0º / ZY

Ib e Ic tienen igual magnitud, pero atrasan a Ia en 120º y 240º, respectivamente.

La corriente por el neutro es, entonces: In = Ia + Ib + Ic = 0

Dado que no hay corriente por el neutro, dicho conductor podría contener cualquiera impedancia o podría ser un circuito abierto o un cortocircuito, sin que cambien los resultados mostrados.

21


En la conexión Y – Y la corriente en la línea que conecta la fuente con la carga es la misma que la corriente de fase que fluye a través de la impedancia ZY .

O sea: IL = IY magnitud de la corriente de línea es igual a la magnitud de la corriente en la carga conectada en Y.

NOTAR QUE AUNQUE SE TENGA UN SISTEMA TRIFÁSICO COMPUESTO DE 3 FUENTES Y DE 3 CARGAS, SE PUEDE ANALIZAR UNA ÚNICA FASE Y USAR LA SECUENCIA DE FASES PARA OBTENER VOLTAJES Y CORRIENTES EN LAS OTRAS FASES.

ESTO ES UN RESULTADO DIRECTO DE LA CONDICIÓN DE SISTEMA BALANCEADO.

22


Se podría tener impedancias en las líneas; sin embargo, mientras el sistema permanezca balanceado, se requiere analizar sólo una fase.

Si las impedancias de línea a, b y c son iguales, el sistema estará balanceado.

Hay que remarcar que el balance del sistema no se afecta por la aparición de la línea neutra y, dado que la impedancia de la línea neutra es arbitraria, suponemos que es cero (un cortocircuito).

Ejemplo:

Fuentes trifásicas de secuencia abc, conectadas en Y balanceadas, tienen un voltaje de línea de Vab = 208 -30º Vrms.

Se desea determinar los voltajes de fase.

Solución:

La magnitud del voltaje de fase es: Vp = 208 / 3 = 120 Vrms.

Entonces:

Van = 120 - 60º Vrms

Vbn = 120 - 180ª Vrms

Vcn = 120 60º Vrms

23


• Otro ejemplo:

Una carga 3φ conectada e Y es alimentada por una fuente 3φ conectada en Y balanceada, de secuencia abc, con un voltaje de fase de 120 Vrms. Si la impedancia de línea y la impedancia de carga por fase son 1 + j (Ω) y 20 + j10 (Ω), respectivamente, se desea determinar el valor de las corrientes de línea y los voltajes de carga.Solución:

El diagrama circuital por fase:C C C

CCC

Van

1 (ΩΩΩΩ) j (ΩΩΩΩ)

20 (ΩΩΩΩ)

j 10 (ΩΩΩΩ)

a

IaA

A

n N

VAN

Los voltajes de fase son:

Van = 120 0º Vrms

Vbn = 120 -120º Vrms

Vcn = 120 -240º Vrms

24


• La corriente de línea para la fase a es:IaA = 120 0º / (21 + j11) = 5,06 - 27,65º (A)rms

El voltaje en la carga en la fase a es:VAN = [ 5,06 - 27,65º ] (20 + j10) = 113,15 -1,08º (V)rms

Las correspondientes corrientes de línea y voltajes de carga de las fases b y c son:

IbB = 5,06 - 147,65º (A)rms

IcC = 5,06 - 267,65º (A)rms

yVBN = 113,15 -121,08º (V)rms

VCN = 113,15 -241,08º (V)rms

25

Conexiones trifásica Fuentes

Fuentes conectadas en delta:

--+

+

--

-- +

a

bc

Ia

Ib

Ic

Las fuentes están

conectadas entre

líneas

Vab = VL / 0º Vbc = VL / - 120º Vca = VL / + 120º

VL : magnitud del voltaje de línea

Recordando la relación entre los voltajes de línea (entre líneas), y

los voltajes línea-neutro y considerando la secuencia abc, las fuentes

delta son:

26


Fuentes conectadas en delta, continuación … :

Las fuentes Y equivalentes son:

Van = VL / / -30º = Vp / -30º

y Vbn = Vp / -150º ; Vcn = Vp / + 90º

3 Vp : magnitud del

voltaje de fase

Por lo tanto, si un circuito contiene fuentes conectadas en delta,

se puede convertir fácilmente a conexión Y, de manera que todo

lo dicho anteriormente se puede aplicar.

27

Cálculo de redes trifásicas

Las redes trifásicas balanceadas se calculan en una fase (fase “a” o

de referencia 0°), y luego se agregan 120° y 240° para la solución en

las otras fases.

Los sistemas con fuentes en ∆ (caso anterior) se pueden transformar a

Y mediante el uso de las equivalencias de tensión.

Estrategia para resolver problemas de circuitos trifásicos balanceados:

- Convertir la conexión fuente / carga a conexión Y – Y

- Dado que el circuito es balanceado, determinar los fasores

desconocidos de la fase a; se completa para las otras 2 fases

- Se llevan los resultados a las expresiones correspondientes del

sistema original

28


Ejemplo:

C C C C C C

C C C C C C

C C C C C C

+

-

+

-

+

-

208 0º Vrms

208 -120º Vrms

208 -240º Vrms

0,1 0,2j

0,10,2j

0,1 0,2j

12

12

12

4j

4j

4j

a

b

c

Se desea

determinar

las corrientes

de línea y la

magnitud del

voltaje de línea

en la carga

Solución:El diagrama de

única fase es:

N

C C C

CCC208/ 3 -30º Vrms

0,1 0,2j

12

4j

IaAa A

N

VAN

n

29


La corriente de línea IaA es:

IaA = 208/ 3 -30º (12,1 + 4,2j) = 9,38 - 49,14º (A) rms

entonces:IbB = 9,38 - 169,14º (A) rms

IcC = 9,38 70,86º (A) rms

El voltaje VAN es:

VAN = 9,38 - 49,14º (12 + j4) = 118,65 - 30,71º (V) rms

La magnitud del voltaje de línea en la carga es:

VL = 3 (118,65) = 205,51 (V) rms

Claramente, se debe tener cuidado con la notación y especificar

dónde se toma el voltaje de fase o de línea.

30


Van = VM ∠0°

Vbn = VM ∠-120°Vcn

= VM ∠-240°

ia

ib

ic

+

_Zab

Zbc

Zca

+−=°−∠=

−−=°−∠=

=°∠=

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

Re

Im

i∆ ?

¿Cuánto vale la corriente dentro de la delta?

¿Cuánto valen las corrientes iab , ibc e ica ?

iab

ica

ibc

+

--

+

--

Conexión Y -

31

Equivalencia entre impedancias conectadas en Y y en :

Za

Zb

Zc

Zab

Zca

Zbc

cabcab

cabcc

cabcab

bcabb

cabcab

caaba

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

ZZZ

++⋅

=

++⋅

=

++⋅

=

b

accbbaca

a

accbbabc

c

accbbaab

Z

ZZZZZZZ

Z

ZZZZZZZ

Z

ZZZZZZZ

⋅+⋅+⋅=

⋅+⋅+⋅=

⋅+⋅+⋅=

Conexiones trifásicas. Cargas en Yo en

Carga balanceada:

Y

Y

ZZ

ZZ

⋅=

=

∆

∆

3

3

1

32

Conexiones trifásicas. Carga en

• Los voltajes de línea son:Vab = 3 Vp 30º = VL 30º = VAB

Vbc= 3 Vp -90º = VL -90º = VBC

Vca = 3 Vp -210º = VL -210º = VCA

Esto si las fuentes están en delta también y no hay impedancias de línea, VL es el voltaje de línea en la carga y en la fuente.Si se transforman las fuentes en delta a conexión Y, la corriente de línea IaA = Van / ZY

Finalmente, usando la misma expresión que se empleó antes para determinar la relación entre voltajes de línea y voltajes de fase para una conexión Y-Y, se puede demostrar que la relación entre las magnitudes de las corrientes de fase en la carga conectada en delta y las corrientes de línea es: IL = 3 I

Vp : voltaje de fase

VL: magnitud del voltaje de línea

en la carga

33


Ejemplo:

Una carga balanceada conectada en contiene una resistencia de 10 ΩΩΩΩ en serie con una L de 20 (mH) en cada fase.La fuente de voltaje es trifásica de secuencia abc, 60 Hz, balanceada en Y con voltaje Van = 120 30º (V) rms.

Se desea determinar todas las corrientes en la delta y corrientes de línea.

Solución:

La impedancia por fase en la carga en es:

Z = 10 + j 7,54 (ΩΩΩΩ)

El voltaje de línea es: Vab = 120 3 60º (V) rms

Ya que no hay impedancia de línea: VAB = Vab = 120 3 V rms

Por lo tanto: IAB = 120 3 60º / (10 + j 7,54) = 16,60 22,98º (A) rms

ZY = 1/3 Z = 3,33 + j 2,51 ( ΩΩΩΩ )

Entonces, la corriente de línea es: IaA = Van / ZY = 120 30º / (3,33 + j 2,51)

IaA = 28,78 - 7,01º (A) rms

34


Por lo tanto, las corrientes de línea y de fase restantes son:

IBC = 16,60 - 97,02º (A) rms

ICA = 16,60 142,98 (A) rms

IbB = 28,78 - 127,01º (A) rms

IcC = 28,78 112,99º (A) rms

35


ia

ib

ic

Zab

Zbc

Zca

Van = VM ∠0°

Vab = VM √3∠30°

Vbc

= VM √3∠-90°

VM √3∠-210° =

Vcai∆ ?

+−=°−∠=

−−=°−∠=

=°∠=

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

¿ Cómo se determinan Vab , Vbc y Vca

en función de Van , Vbn y Vcn ?

Conexión

36


+

_

ia

ib

ic

Za

Zb

Zc

Van = VM ∠ ?°

Vbc

= VM √3∠-120°

VM √3∠-240° = VcaVab = VM √3∠0°

¿Si se toma Vab como referencia, cómo se determina Van?

Las fuentes en ∆∆∆∆ siempre pueden

reducirse a fuentes en Y.

ConexiónY

37

Algo sobre redes trifásicas desbalanceadas

Las redes trifásicas desbalanceadas pueden resolverse en forma simple si la carga y la fuente están en Y, y el sistema tiene neutro. En este caso, la solución se busca resolviendo para cada fase en forma independiente.

La corriente por el neutro no sería nula.

Otras redes desbalanceadas se resuelven mediante la aplicación directa del análisis de nudos y mallas. También puede usarse el método de cálculo de componentes de secuencia (no es parte de este curso).

38

RELACIONES DE POTENCIA EN SISTEMAS TRIFÁSICOS

• Ya sea que la carga esté conectada en Y o en delta, la potencia activa y reactiva por fase es:

Pp = Vp Ip cos

Qp = Vp Ip sen

Para un sistema conectado en Y: Ip = IL y Vp = VL /

Para un sistema conectado en delta: Ip = IL / y Vp = VL

Por lo tanto: Pp = VL IL / cos Qp = VL IL / sen

Estas potencias para las tres fases:

PT = VL IL cos QT = VL IL sen

y la potencia compleja : ST = PT + QT = VL IL

/ ST =

ϕϕ

ϕ : es el ángulo entre el voltaje de línea y la corriente de línea

ϕ ϕ

ϕ

3 3

3 3

3

3

3

ϕ ϕ

2 2

39


Ejemplo 1:Un sistema Y - 3 O balanceado tiene un voltaje de línea de 208 Vrms .

La potencia real total absorbida por la carga es de 1.200 (W).Si el factor de potencia de la carga es de 20º en atraso, determinar la magnitud de la corriente de línea y el valor de la impedancia de carga por fase en la .

Ejemplo 2:Determinar la potencia real y reactiva por fase en la carga y lapotencia real total, la potencia reactiva total y la potencia aparente total en la fuente, para un circuito que tiene una carga 3φ conectada en Y, que es alimentada por una fuente 3φ conectada en Y balanceada, de secuencia abc, con un voltaje de fase de 120 Vrms y si la impedancia de línea y la impedancia de carga por fase son 1 + j (Ω) y 20 + j10 (Ω), respectivamente.

)

40


Ejemplo 3:Una fuente 3 O balanceada sirva a 3 cargas como sigue:

Carga 1: 24 (KW) con fp = 0,6 en atrasoCarga 2: 10 (KW) con fp = 1Carga 3: 12 (KVA) con fp = 0,8 en adelanto

a) Si el voltaje de línea en las cargas es 208 Vrms, en 60 Hz, determinar la corriente de línea y el fp combinado en las cargas.b) Determinar el voltaje de línea y el fp en la fuente si la impedancia de línea es Z línea = 0,05 + j 0,02 (Ω).

41

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

• En un sistema trifásico balanceado, la corrección del factor de potencia aplica el método ya conocido de seleccionar un condensador y colocarlo en paralelo con la carga.

Es importante notar, sin embargo, que la S cond especificada por

S cond = j Q cond = - j ωωωωC V rms es provista por 3 condensadores (uno en cada fase) y Vrms es el voltaje a través de cada condensador.

Fuente

Trifásica

balanceada

Carga

balanceada

C C C

.

.

.

. . .

2

^

^

42


Ejemplo:En un sistema 3 O balanceado, el voltaje de línea es 34,5 KV rms, en 60 Hz.La carga balanceada presenta 24 (MVA) y un fp = 0,78 en atraso. Se desea encontrar los valores de los condensadores C tal que lacarga total tenga un fp de 0,94 en adelanto.

Los condensadores para corrección del factor de potencia son usualmente especificados por le fabricante en VAr más que en (F).Por supuesto, también se especifica el voltaje para el cual el condensador está diseñado para operar y debe conocerse la frecuencia de operación en Hz.La relación entre el condensador y los VAr es: Qc = V / Zcdonde: Qc: potencia reactiva marcada, V: voltaje de operación indicado y

Zc: impedancia del condensador en 60 Hz.

2

43


Así, un condensador marcado 500 V, 600 VAr tiene una capacidad de:

C = Qc / ωV = 600 / 377 (500) = 6,37 (µF)y éste puede ser usado en cualquiera aplicación donde el voltaje no exceda los 500 (V).

Aplicación:Dada la lista siguiente de rangos de voltaje y potencia para 3 condensadores para corrección de fp, determinar cuáles se podrían usar en el ejemplo anterior:

Condensador Voltaje operación (KV) Q operación (MVAr)

1 10 4,0

2 50 25,0

3 20 7,5

2 2

44


Ejemplo:Dos cargas están localizadas en los mismos tres puntos, alimentadas desde fuentes 3 O, 60 Hz, balanceadas, con un voltaje de línea de 13,8 KV rms.La línea de potencia está construida con conductor # 4ACSR (cable de Al reforzado con Fe) que está rotulado con 110 A rms.Una tercera carga se desea localizar en esos mismos puntos.Determinar:1. Si el conductor # 4ACSR permite o no agregar la 3ª carga;2. El valor del C conectado en Y que se requerirá para cambiar el fp de las 3 cargas a 0,92 en atraso.

Carga 1: 700 KVA; fp = 0,8 en atrasoCarga 2: 1.000 KVA; fp = 0,5 en atraso

Carga 3: 800 KVA, fp = 0,9 en atraso

45

APLICACIÓN CIRCUITOS TRIFÁSICOS

Ejemplo:Dos sistemas 3 O balanceados, A y B, se interconectan a través de líneas con impedancia: Z línea = 1 + j2 (Ω).Los voltajes de línea son Vab = 12 0º (KV) rms y VAB = 12 5º (KV) rms, en los sistemas A y B, respectivamente.Determinar cuál de los sistemas es la fuente (cuál es la carga) y la potencia promedio suplida por la fuente y la potencia absorbida por la carga.

46

Algo más sobre aplicaciones

- Todos los vehículos modernos (desde mediados de la década del 70), utilizan un generador trifásico (alternador) para cargar su batería. ¿Por qué si la batería es de CC?

- La industria se mueve casi exclusivamente con motores trifásicos por su mejor rendimiento y menor costo.

- Los trenes del metro se mueven con motores trifásicos por las mismas razones anteriores. ¿Entonces por qué se alimentan con corriente continua (750 Vcc)?

- La alimentación trifásica permite tener también tensión para cargas monofásicas y, mediante rectificación electrónica, tensión continua de alta calidad para cargas como sistemas electrolíticos y motores de corriente continua.

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Algo sobre Sistemas Polifásicos

Los sistemas polifásicos no solamente pueden ser de tres fases.

En general, con excepción del sistema bifásico, los sistemas polifásicos se caracterizan por tener N fases de igual magnitud, desfasadas en 360°/ N.

Algunos sistemas polifásicos, diferentes del trifásico, utilizados en aplicaciones en la industria y en sistemas de rectificación son los hexafásicos y los dodecafásicos (doce fases). Estos se construyen a través de los trifásicos utilizando conexiones especiales de transformadores.

Sistema bifásico: se caracteriza por tener sus ramas desfasadas sólo en 90°, por lo que no cumplen con la equidistancia de ángulo.

Estando balanceados, su corriente al neutro no es nula.

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ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE SEGURIDAD

Sistemas de seguridad: fusibles, diferenciales, tierra (masa).

Schock eléctrico: descarga electroestática: al bajarse del auto o al

saludarse;accidente al hacer contacto con elemento energizado

cierta parálisis muscular (inmediata e involuntaria)

Efecto: lo provoca una corriente fluyendo a través del cuerpo.Depende de la magnitud, de la duración y del camino recorrido.También depende de la persona y de las condiciones.

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• Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano

(valores aproximados)

Severas quemaduras5 A – 10 A

El corazón se detiene; puede no ser fatal300 mA

Fibrilación ventricular100 mA – 200 mA

Parálisis respiratoria60 mA – 70 mA

Parálisis muscular, dolor severo, dificultad en respirar20 mA – 40 mA

Umbral de soporte10 mA – 20 mA

Doloroso8 mA – 9 mA

Umbral de sensación1 mA

EfectosCorriente

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Algunas recomendaciones:

Circuitos en la vivienda, por sectores (varios fusibles);

Nunca trabajar con circuitos energizados (comprobar; jamás suponer);

Tierra en la vivienda; mallas de tierra en empresas;

Instalaciones con tierra; enchufes de tres patas (3 cables);

Alguien electrocutado:

ayudar, desconectando el circuito si se puede;

si no es posible, separar el cuerpo del contacto eléctrico con material aislante (madera seca, tela, ropas, goma);

actuar rápido pero cuidándose

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Al manipular equipamiento o máquinas a la intemperie, tener cuidado con las líneas externas de AT (evitar cualquier contacto e incluso acercamiento);

Usar extintores de PQS en incendios provocados por corto circuitos(causas eléctricas).

Los cables de aparatos domésticos (especialmente de los secadores de pelo), no enrollarlos dejando tirante la parte junto a la carcaza(durarán mucho más tiempo).

Nunca desconectar tirando los cables enchufados.

ventajas sistemastrifasicos y seguridad

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