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10.1.- VENTAJAS DEL USO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS.

• Se usan 3 ó 4 hilos (3 fases + neutro).• Posibilidad de 2 tensiones.

• Tensiones entre fases es 3 veces mayor que entre fase y neutro.

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TEMA 10SISTEMAS TRIFSISTEMAS TRIFÁÁSICOS.SICOS.

• Motores alternadores y transformadores trifásicos:

• Tienen mayor rendimiento que los monofásicos.• Son más sencillos.• Son más económicos.

• Los motores además:• Tienen un mayor par de arranque.• Aumenta el rendimiento.• Tienen mejor Factor de Potencia.

• El transporte de la Energía es más barato porque la sección de los conductores disminuye

GENERACIÓN DE UN SISTEMA DE C.A. TRIFÁSICA

• En C.A. monofásica se hacía girar una espira en el seno de un campo magnético.

• En un sistema trifásico se giran 3 espiras en un campo magnético.

• Las espiras se sitúan a 120º cada una.

º1203

º360

• Se genera una f.e.m. inducida en cada bobina pero desfasadas 120º eléctricos.

Valor instantáneo de las f.e.m. => e1 = Emax · sen (·t)

e2 = Emax · sen (·t – 120º)

e3 = Emax · sen (·t – 240º)0321 eee

La suma vectorial será:

En los alternadores reales el electroimán con C.C. se coloca en el rotor y en el estator se colocan las tres bobinas a 120º cada una.

•De las bobinas se consiguen 6terminales. Se conectarán en Estrella (Y) o en Triángulo ().

La conexión Estrella es la más usada porque:• Permite sacar el Neutro.• Permite 2 tensiones diferentes.

El neutro a tierra junto al chasis del generador para la seguridad

CONEXIÓN DEL ALTERNADOR EN ESTRELLA.

• De la unión de 3 bobinas sale el conductor Neutro.• De las otras partes de las bobinas salen fases.

Se han conectado en Y tres cargas iguales ( impedancias inductivas )

10.2.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS. CONEXIÓN - Y

TENSIONES DE FASE (VF).• Cada bobina es un generador monofásico.• Genera una tensión de Fase => V10 , V20 , V30

INTENSIDAD DE LÍNEA (IL)• Las VF están aplicadas a cada carga, por lo que aparece una

intensidad por cada conductor de línea (IL): I1 , I2 , I3• La suma vectorial será la Intensidad de retorno del Neutro.

N321 IIII Si las cargas son equilibradas => IN = 0

TENSIONES DE LÍNEA (VL).• Tensiones entre Fases.V12 , V23 , V31

Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a cada una de las mallas que se forman entre las tensiones de fase y las de línea tendremos:

Al ser las cargas de

carácter inductivo

10

12

2º30cosV

VTriángulo isósceles

fL V3V

10.2. CONEXIÓN DE LOS RECEPTORES• Las cargas pueden conectarse en:

• Estrella (Y).• Triángulo ().• Monofásico entre fase y neutro.• Monofásico entre fase y fase.

• En cargas monofásicas se debe repartir entre cada una de las fases para evitar desequilibrios de intensidad entre las fases.

cosIV3P LL

P = Potencia activa de la carga trifásica.

VL = Tensión de línea.

IL = Intensidad de línea.

Cos = Factor de Potencia de la carga.

• Potencias Equilibradas.

CARGA EQUILIBRADA EN ESTRELLA (Y)

Sistema equilibrado.

Aplicando la ley de Ohm a cada una de las cargas tenemos las corrientes por cada fase

Desfasadas entre si 120º

• Tensiones desfasadas 120º• Intensidades desfasadas 120º• Intensidades desfasadas un ángulo

respecto de la tensión.• Valor modular => I1= I2= I3= IL

• Se cumple que:N321 IIII

Se puede eliminar el conductor Neutro, porque las cargas están equilibradas.

Se forma un neutro artificial

POTENCIA DEL SISTEMA TRIFÁSICO.• Es la suma de las potencias de cada carga monofásica.

En los sistema equilibrados tendremos:

CARGA EQUILIBRADA EN TRIÁNGULO.Al conectar las cargas en triángulo, éstas quedan sometidas a cada una de las respectivas tensiones de línea. Por cada una de las cargas aparece una corriente I12 , I23 , I31, que llamaremos corriente de fase (If).

• Si el sistema está equilibrado tendremos:Z12 12 = Z23 23 = Z31 31 = ZTT

• Por lo tanto tendremos:

1212

1212

ZVI

2323

2323

ZVI

3131

3131

ZVI

Las intensidades también están desfasadas entre sí120º y un ángulo respecto de las tensiones.

Valores modulares: I12= I23= I31= If

Intensidades de línea (IL) => I1, I2, I3

• Si aplicamos la primera ley de Kirchhoff a cada

uno de los nudos obtenemos:

31121 III1Nudo 12232 III2Nudo

23313 III3Nudo

10

12

2º30cosV

V

Triángulo isósceles

fL I3I

31121 III1Nudo

12232 III2Nudo

23313 III3Nudo

POTENCIA DE UN SISTEMA TRIFÁSICO

P = V12· I12· cos12 + V23· I23· cos23 + V31· I31· cos31

• En sistema equilibrados tenemos:cos12 = cos23 = cos31

cosIV3P fL cosIV3P LL

senIV3Q LL LL IV3S

10.3.- MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA.

• Mediante baterías de condensadores en Estrella (Y) o en Triángulo (), conectados en paralelo con la carga.

• Cálculo igual que para monofásicos.• Se usan baterías automáticas de condensadores.

INSTALACIONES TRIFÁSICAS DE VARIOS RECEPTORES.

• Se trata de calcular la potencia total instalada, el factor de potencia y la intensidad total de la instalación trifásica de la que se conectan varias cargas de potencia activa y FP conocidas.

• Primero se calculan las Potencias Activas (P) y las Potencias Reactivas (Q) de cada carga y se obtiene Ptotal , Qtotal , cos total y la Itotal.

CAIDA DE TENSIÓN EN LAS LÍNEAS TRIFÁSICAS DE C.A.

• Caída de tensión debido a la resistencia de los conductores.

Vf = RL · IL · cos

La Vf se resta a la tensión simple.

fL ΔV3ΔV cosIR3ΔV LLL

Sección mínima del conductor:

L

L

ΔVcosILρ3S