Sistemas Trifásicos.

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TEMA 10 SISTEMAS TRIFÁSICOS. 10.1.- VENTAJAS DEL USO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS. • Se usan 3 ó 4 hilos (3 fases + neutro). 400  3 • Posibilidad de 2 tensiones. 230 • Tensiones entre fases es 3 veces mayor que entre fase y neutro. • 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. 360º  120º 3 • 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) La suma vectorial será: e2 = Emax · sen (·t – 120º) e1  e2  e3  0 e3 = Emax · sen (·t – 240º) 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 6 terminales. 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 10.2.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS. CONEXIÓN  - Y 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 ) 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. I1  I 2  I 3  I N 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 Triángulo isósceles V12 cos 30º  2  V10 VL  3  Vf 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. • Potencias Equilibradas. P = Potencia activa de la carga trifásica. VL = Tensión de línea. IL = Intensidad de línea. P  3  VL  I L  cos Cos  = Factor de Potencia de la carga. 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: I1  I 2  I 3  I N 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 = ZTT • Por lo tanto tendremos: V12 I12  Z1212 V23 I 23  Z 23 23 V31 I 31  Z 3131 Las intensidades también están desfasadas entre sí 120º 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: Nudo 1  I1  I12  I 31 Nudo 2  I 2  I 23  I12 Nudo 3  I 3  I 31  I 23 Nudo 1  I1  I12  I31 Nudo 2  I 2  I 23  I12 Nudo 3  I 3  I 31  I 23 Triángulo isósceles V12 cos 30º  2  V10 I L  3  If POTENCIA DE UN SISTEMA TRIFÁSICO P = V12· I12· cos12 + V23· I23· cos23 + V31· I31· cos31 • En sistema equilibrados tenemos: cos12 = cos23 = cos31 P  3  VL  I f  cos Q  3  VL  I L  sen P  3  VL  I L  cos S  3  VL  I L 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. ΔVL  3  ΔVf ΔVL  3  R L  I L  cos Sección mínima del conductor: 3  ρ  L  I L  cos S ΔVL