ESCUELA TÉCNICA NTRA SRA DE LA GUARDIAINTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

TRABAJO PRÁCTICOCORRIENTE TRIFÁSICA

HISTORIA DE LOS CIRCUITOS TRIFÁSICOS

Nikola Tesla, un inventor Serbio-Americano fue quien descubrió el principio del campo magnético rotatorio en 1882, el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna.Él inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da energía al planeta. Sin sus inventos el día de hoy no sería posible la electrificación que impulsa al crecimiento de la industria y al desarrollo de las comunidades.El descubrimiento de el campo magnético rotatorio producido por las interacciones de corrientes de dos y tres fases en un motor fue uno de sus más grandes logros y fue la base para la creación de su motor de inducción y el sistema polifásico de generación y distribución de electricidad. Gracias a esto, grandes cantidades de energía eléctrica pueden ser generadas y distribuidas eficientemente a lo largo de grandes distancias, desde las plantas generadoras hasta las poblaciones que alimentan. Aún en estos días se continúa utilizando la forma trifásica de el sistema polifásico de Tesla para la transmisión de la electricidad, además la conversión de electricidad en energía mecánica es posible debido a versiones mejoradas de los motores trifásicos de Tesla.

En Mayo de 1885, George Westinghouse, cabeza de la compañía de electricidad Westinhouse compró las patentes del sistema polifásico de generadores, transformadores y motores de corriente alterna de Tesla.

En octubre de 1893 la comisión de las cataratas del Niagara otorgó a Westinghouse un contrato para construir la planta generadora en las cataratas, la cual sería alimentada por los primeros dos de diez generadores que Tesla diseñó. Dichos dinamos de 5000 caballos de fuerza fueron los más grandes construidos hasta el momento. General Electric registró algunas de las patentes de Tesla y recibió un contrato para construir 22 millas de líneas de transmisión hasta Buffalo. Para este proyecto se utilizo el sistema polifásico de Tesla. Los primeros tres generadores de corriente alterna en el Niagara fueron puestos en marcha el 16 de noviembre de 1896.

NATURALEZA Y APLICACIONESLa tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas, acopladas, (se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º entre si (o sea un tercio del Periodo).Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R , S, T, y N para el conductor neutro si existe. 

Sistema de tres tensiones trifásicas Este sistema de producción y transporte de energía , en forma trifásica, desde el generador a los receptores esta universalmente adoptado, debido a que presenta economía en el material de los conductores, para la misma potencia eléctrica transmitida, y además permite el funcionamiento de motores eléctricos muy simples duraderos y económicos, de campo rotatorio, como los motores asíncronos de rotor en cortocircuito (motores de "jaula de ardilla"), que son los empleados en la mayoría de las aplicaciones de baja y mediana potencia.Los receptores monofásicos, se conectan entre dos conductores del sistema de 3 o 4 conductores, y los motores y receptores trifásicos, a las 3 fases simultáneamente.En el caso de un edificio de viviendas, por ejemplo, se reparten las cargas de cada planta entre las distintas fases, de forma que las 3 fases queden aproximadamente con la misma carga (sistema equilibrado)Los transformadores para la corriente trifásica son análogos a los monobásicos, salvo que tienen 3 devanados primarios y 3 secundarios.

GENERADORES Y CONEXIONES ESTRELLA Y TRIANGULOLos generadores constan esencialmente de tres devanados (fases) , o sea disponen de 6 bornes , dos por cada fase, y las bornas activas de salida se denominan U , V, W, y van conectados a los conductores activos R, S, T

Generador trifásico con tres devanados estatóricos 

Conexiones de un alternador trifásico: Según se observa en la figura, las conexiones del generador pueden efectuarse en estrella (mayor tensión entre fases) , o en triangulo (menor tensión entre fases). Cuanto mayor es la tensión en los conductores activos, menor es la intensidad para igualdad de potencia transportada por la línea, y menor por tanto la sección necesaria de los conductores. 

Conexiones en estrella y en triangulo: Las tensiones normalizadas para la distribución a los usuarios finales para aplicaciones generales, son de 220V y 380V . (la tensión de 125 V está a extinguir) Ambas dos tensiones, se pueden transportar utilizando las 3 fases y el neutro, conectando el generador en estrella.Por composición vectorial de las tensiones se observa que la tensión de fase380V = 31/2 x 220 V = 1,73 x 220VAnálogamente, por composición vectorial puede demostrarse que la corriente que pasa por el conductor neutro si las cargas aplicadas a cada fase son iguales, es nula. De ahí el interés en distribuir en lo posible las cargas por igual entre todas las fases

TENSIONES E INTENSIDADES EN LAS LINEAS Y EN LAS FASESEn general, es mas fácil medir las intensidades en las líneas que en las fases. Además, es necesario saber la intensidad de línea ya que ésta es la que condiciona la sección del conductor de la mismaCon carga simétrica en cada fase, se cumple:

Conexión de receptores en estrella:

Composición vectorial de tensiones en conexión estrellaIntensidad de fase =intensidad de líneaTensión de fase =tensión de estrellaTensión de linea=1,73 x tensión de fase Conexión de receptores en triangulo:

Composición vectorial de tensiones e intensidades en conexión trianguloTensión de línea = tensión de faseIntensidad de linea= 1,73 Intensidad de fase

POTENCIAS EN UN SISTEMA TRIFASICO EQUILIBRADOComo cada una de las 3 fases del devanado o resistencia del receptor está sometida a la tensión de fase Uf y circula una intensidad de fase If , la potencia total aparente es:S= 3x Uf . IfPero como es mas fácil medir los valores de línea, generalmente se calcula la potencia en función de estos valores:Siendo U la tensión de línea e I la intensidad de línea; Potencia aparente (la que carga la línea) S = 1,73 U x IPotencia activa (la útil) P= 1,73 U x I x cos jPotencia reactiva (inútil) Q= 1,73 U x I x sen jSiendo el ángulo de retraso de la intensidad respecto a la tensión, debido a las inductancias de los receptores. cos j = XL/ Z (reactancia inductiva /impedancia).