ANALISIS POR FASES DE CIRCUITOS TRIFASICOS
POTENCIA TRIFASICA COMPLEJA APARENTE REAL Y REACTIVA
Ya que en un circuito trifásico balanceado las tres fases tienen voltajes con la misma magnitud pero desfasados, y las tres líneas de transmisión, así como las tres cargas son idénticas, lo que ocurre en una fase del circuito ocurre exactamente igual en las otras dos fases pero con un ángulo desfasado.
Gracias a esto, si conocemos la secuencia de fase del circuito, para resolverlo (encontrar sus voltajes y corrientes) basta con encontrar el voltaje de una sola fase y después encontrar las de las otras fases a partir de esta. Potencia:
la potencia consumida en un elemento cualquiera de un circuito, es la velocidad, con que la energia eléctrica, es convertida en otra forma de energia, por ejemplo: 1. Eléctrica, en caloría, 2. Eléctrica en mecanica 3. Eléctrica en química ect.. 4. La POTENCIA Eléctrica E léctrica;
Es la energia eléctrica, consumida en unidad de tiempo, en realidad, la energia eléctrica, no es consumida, es transformada, siempre en otros tipos de energías, algunas útiles, que las podemos controlar, y otra no las podemos controlar, o no lo hacemos, por los alto costos. Los generadores eléctricos generan, y entregan potencia aparente, o sea volt y amperes ( VA ), que como sabemos, ya desde monofásicas, esta formada por tres tipos de potencias:
Conceptos Para comprender como funcionan los circuitos trifásicos es necesarios primero conocer cómo se denominan las partes que lo componen así como todos los conceptos relacionados. Sin un claro entendimiento de todo esto se pueden ocasionar confusiones a la hora de resolver un problema con circuitos trifásicos.
Voltajes trifásicos balanceados Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°. Importante: En un sistema trifásico balanceado la suma de los voltajes es igual a
cero: Va + Vb + Vc = 0
Circuito trifásico balanceado Si las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas por los voltajes balanceados del circuito también están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado.
Voltajes de fase Cada bobina del generador puede ser representada como una fuente de voltaje senoidal. Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a, de la fase b y de la fase c.
Secuencia de fase positiva Por convención se toma siempre como voltaje de referencia al voltaje de fase a. Cuando el voltaje de fase b está retrasado del voltaje de fase a 120° y el voltaje de fase c está adelantado al de fase a por 120° se dice que la secuencia de fase es positiva. En esta secuencia de fase los voltajes alcanzan su valor pico en la secuencia a-b-c. Los voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes:
en donde Vm es la magnitud del voltaje de la fase a.
Secuencia de fase negativa En la secuencia de fase negativa el voltaje de fase b está adelantado 120° al de la fase a. y el voltaje de fase c está atrasado 120° al de la fase a.
Neutro
Normalmente los generadores trifásicos están conectados en Y para así tener un punto neutro en común a los tres voltajes. Raramente se conectan en delta los voltajes del generador ya que en conexión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.
CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS El cálculo de un circuito trifásico desbalanceado se lleva a cabo mediante unanálisis de nodos o de mallas, porque la simetría espacial, que permitereemplazar un problema trifásico equilibrado por otro monofásicorepresentativo, ya no existe. También es evidente que las ventajas del trifásicosobre el monofásico desaparecen si el circuito está muy desequilibrado.También es posible calcular este tipo de circuitos usando el método de lascomponentes trifásicas. Conexión en delta ( ( ) abierta : para estudiar la carga trifásica desequilibrada seemplea la de la figura 10.1., la cual es una carga en conexión deltadesbalanceada, ya que la tercera impedancia que cierra el triángulo se omite.La tercera impedancia se puede considerar como si fuera demasiado grande(infinita) : se trata como un circuito abierto.Circuito desbalanceado en conexión ( abiertaLas dos impedancias son iguales , pero falta la tercera, que si estuvieraconectada entre A y B daría lugar a que la carga total fuese un triánguloequilibrado. Las tensiones de línea en los terminales de la carga se suponenequilibradas y de secuencia ABC, por tanto :
El diagrama fasorial que representa el análisis anterior se muestra en la figura10.2.Diagrama fasorial del circuito desbalanceado en conexión ( abiertaPuesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga seconectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en elconductor C sería el triple de la perdida en A o en B. Además las tensiones enlas impedancias de los conductores serian desiguales y desequilibrados.Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga seconectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en elconductor C sería el triple de la perdida en A o en B. Además las tensiones enlas impedancias de los conductores serian desiguales y desequilibrados. Conexión en Y desequilibrada : en el estudio de la conexión en Y desequilibradase emplea el circuito de la figura 10.3.Circuito trifásico en conexión Y desequilibradoSuponiendo conocidas las tensiones de la fuente, puede calcularse la corrientede línea si se conocen también las tensiones de A, B y C con respecto al puntoneutro de la carga. La tensión (V NN¶ ) se calcula empleando el método de losnodos. Puede obtenerse un circuito equivalente con respecto a los terminales Ny N¶
Equivalente de fuentes de corriente, con respecto a N-N¶La aplicación de la ley de corrientes de Kirchhoff a la unión da : Si los neutros N y N¶ se unen por medio de una impedancia nula (admitanciainfinita), V NN¶ será cero y la tensión en cada impedancia de fase no dependeráde las otras impedancias. Si, por el contrario Z NN¶ es apreciable, la tensión encada impedancia de fase influirá en las otras.
Medición de Potencia Trifásica con dos wattmetros
Este método es apropiado para medir factor de potencia KVAR, KW, KVA en cargas conectadas en delta o en estrella que estén balanceados. Todos los wattmetros monofásicos están construidos de acuerdo a su principio de operación, con dos bobinas una bobina que es de corriente (B. C) que se conecta en serie y una bobina de potencia (B. P) qu e se conecta en paralelo, la lectura que nos da un sistema monofásico es:
Donde V es el voltaje aplicado en las terminales de la carga. I es l a corriente que pasa la carga y es el ángulo de defasamiento entre V e I que es el mismo ángulo de la impedancia de carga Z=R± jX LC. Puede observar en el circuito anterior que la B.P. del wattmetro esta en paralelo con carga y mide el voltaje de fase y que la B.C. esta en serie con la carga y mide la corriente de fase. Ahora bien cuando conectamos uno o más wattmetro monofásicos en una carga trifásica, las corrientes que medirán las B.C. serán de línea o de fase y los voltajes que medirán las B.P serán de línea o de fase según sea la conexión de la carga (delta o estrella)
Si la carga es estrella (los resultados que obtendremos en delta serían los mismos). La corriente que mide la B. C es de fase, que es igual a la de línea. La B.P esta midiendo el voltaje de línea, que es igual a raíz de tres veces mayor que el de fase y con 30°de defasamiento.
Como se ve en la figura la lectura de wattmetro 1 y 2 será:
