PROYECTO TRIFASICOS

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL

ELECTRICIDAD II CUARTO SEMESTRE

GRUPO#2

TEMA: CIRCUITOS TRIFÁSICOS

INTEGRANTES: 

VALERIA JAPÓN GONZALEZ

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SOFIA ALBÁN GONZALEZ

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SERGIO CANTOS RODRÍGUEZ

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VALERY MOREIRA CANTOS

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KEVIN PEÑAFIEL FRIAS

PROFESOR: ING. LUIS CASTRO CHICA MSc.

PERIODO: CII 2017-2018

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OBJETIVO GENERAL: 

Investigar de manera manera adecuada adecuada todo lo lo relacionado relacionado con con las fundiciones para exponerlas antes la clase.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 

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Buscar en las fuentes adecuadas de internet, internet, libros y revistas, información que nos ayude a su explicación. Exponer la información información buscada, buscada, ante la clase para su comprensión en la misma. Proporcionar de manera digital y física la información investigada.







INTRODUCCIÓN 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 el sistema de motores y generadores de corriente de corriente alterna polifásica que da energía al planeta. Sin sus inventos sus inventos el día de hoy no sería posible la electrificación que impulsa al crecimiento de la industria la industria y al desarrollo al desarrollo de las comunidades. Los circuitos trifásicos debido a su mayor economía y perfeccionamiento técnico se emplean ampliamente en la electroenergética. Una línea de transmisión trifásica requiere menos cobre que una línea monofásica de igual potencia, lo cual implica la disminución del costo en instalación, transporte, mano de obra, mantenimiento etc. Una maquina trifásica es mucho más económica que una monofásica. La generación, transmisión y distribución de energía eléctrica se efectúa a través tr avés de sistemas trifásicos de corriente alterna. Las ventajas que se obtienen en los sistemas trifásicos con respecto a los monofásicos son: Ahorro de materiales en equipos, líneas de transmisión y distribución. Generación de campos magnéticos rotantes (Principio de funcionamiento de los motores) Potencia instantánea constante.

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INDICE







CORRIENTE ALTERNA Se denomina Corriente alterna (CA ó AC en inglés) a la corriente eléctrica que cambia cíclicamente de polaridad. Esto es, su voltaje instantáneo va cambiando en el tiempo desde 0 a un máximo positivo, vuelve a cero y continúa hasta otro máximo negativo y así sucesivamente. La corriente alterna más comúnmente utilizada, cambia sus valores instantáneos de acuerdo con la función trigonométrica seno, de ahí su denominación de corriente alterna sinusoidal. A la derecha derecha en la figura 1 se muestra la forma de onda de esta corriente: V: voltaje T: tiempo

Figura 1. Forma de la onda de la corriente alterna sinusoidal. El suministro comercial de energía eléctrica, tanto para los hogares como para la industria, utilizado de manera generalizada en nuestros días se efectúa en corriente alterna. El físico William Stanley Jr. diseñó uno de los primeros dispositivos prácticos para producir corrientes alternas. Su diseño, de la llamada bobina de inducción, fue precursor de los modernos transformadores. modernos transformadores. El diseño usado en nuestros días fue concebido por Nikola Tesla en 1882 y superaba las limitaciones encontradas por Edison para la distribución comercial de energía eléctrica como corriente como corriente continua. El primer transporte de energía a larga distancia empleando corriente alterna tuvo lugar en 1891 en Estados Unidos, cerca de Telluride (Colorado), seguido por otro en Alemania unos meses más tarde. Edison abogaba enérgicamente por el uso de la corriente continua, ya que tenía muchas patentes en esa tecnología pero al final el uso de la corriente alterna se impuso de manera general. Charles Proteus Steinmetz de General Electric resolvió muchos de los problemas asociados con la generación y transmisión de la electricidad utilizando corriente alterna. Al contrario que la corriente continua, el voltaje de una corriente alterna puede ser elevado mediante un transformador. De acuerdo con la Ley de Ohm, las







corriente y por tanto con bajas pérdidas. Una vez en el punto de utilización o en sus cercanías el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso doméstico de forma segura. La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y que provee un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayormente para uso en industrias donde muchos motores están diseñados para su uso. Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables. El sistema trifásico es una clase dentro de los sistemas polifásicos de generación eléctrica, aunque con mucho, el más utilizado. Cuando solo se necesita suministro de una sola fase, como sucede con el suministro doméstico, y la red de distribución es trifásica, esta consta de cuatro conductores, uno por cada fase y otro para el neutro. En este caso lo que se hace es ir repartiendo la conexión de los diferentes hogares entre las tres fases, de forma que las cargas de cada una de ellas queden lo más igualadas (equilibradas) posible cuando se conectan muchos consumidores. SISTEMAS TRIFÁSICOS En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por 3 corrientes alternas monofásica de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120º, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásica que forma el sistema se designa con el nombre de fase. f ase.









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. 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. 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°.







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 r eferencia 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.







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.

¿CÓMO SE GENERA LA ENERGÍA TRIFÁSICA? Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación En cambio, En cambio, si si colocamos tres bobinas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno .







En los alternadores antiguos sucedía al revés, es decir, las bobinas se encontraban en el rotor y eran la parte móvil, esto tenía un inconveniente y es que se necesitaba un complejo sistema de colectores y escobillas para poder recoger las tensiones producidas. Los alternadores modernos, con las bobinas soportadas en el estartor son más económicos y fiables que los alternadores antiguos. Los alternadores cuyo rotor lleva un electroimán, son alimentados con una fuente de corriente continua para activar el electroimán y poder generar el campo magnético. Como se puede observar en el dibujo, del alternador de arriba, la distancia entre los centros de las bobinas es de 120°, gracias a ello tenemos tres señales alternas diferentes y distanciadas entre si 120°, como se puede ver en el siguiente dibujo:

Ahora bien, de cada bobina, dibujo del alternador, se obtienen dos cables (no







Como se puede observar en el dibujo, tenemos un alternador conectado de forma independiente, es decir, cada bobina del alternador o generador se comporta como un generador monofásico. Con este sistema tenemos un sistema trifásico de 6 conductores. En el supuesto que las resistencias o cargas sean iguales, tendremos que las tensiones estarán en fase con sus intensidades respectivas, y que habrá 120° de desfase entre las tensiones o intensidades. GENERADOR TRIFÁSICO Estos generadores en su principio de funcionamiento no difieren de los generadores los generadores monofásicos. Su monofásicos. Su diferencia básica radica, en que tienen por lo menos tres zapatas polares dotadas de bobinas para la inducción. Cuando el rotor magnetizado, que genera un campo un campo magnético variable, gira, generará voltajes alternos inducidos en cada bobina separados en tiempo un tercio de vuelta, o lo que es lo mismo 120 grados de giro. Algo así como si existieran tres generadores monofásicos en un mismo cuerpo, cuyos voltajes instantáneos se separan 120 grados del giro.









Nuestro generador anterior tiene seis cables de salida, un par por cada una de las bobinas de generación, generación, si suponemos las las tres bobinas iguales iguales y colocamos un voltímetro un voltímetro entre los extremos de cada par, obtendremos voltajes exactamente iguales en magnitud y forma, pero separados un tercio del giro del generador. Representados por las tres sinusoides de la figura 2 a la derecha.

Figura 3. Desfasaje de los

voltajes trifásicos Los 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







Para convertir esos tres generadores monofásicos a un circuito trifásico necesitamos conectarlos. La conexión puede ser de dos formas diferentes conocidas como conexión en estrella y conexión en delta (o triángulo). Conexión en estrella. En la conexión en estrella se conectan juntos en un punto común uno de los extremos (X, Y y Z) de las bobinas, por lo que solo quedan tres cables de salida del generador (R, S, y T), llamados fases. Un cuarto cable adicional puede sacarse partiendo del punto de unión (M p). No es difícil demostrar que el punto común siempre tiene voltaje cero con respecto a tierra, por lo que se le llama neutro . Convencionalmente, llamaremos tensión entre fases a la diferencia de voltaje entre dos cualquiera de las fases, y tensión a neutro a la diferencia de voltaje entre una fase cualquiera y el neutro. En la conexión estrella se cumple que: La tensión entre fases es 1.73 veces mayor que la tensión a neutro. Esta tensión a neutro sería equivalente al voltaje producido por cada bobina generadora







En la conexión en delta, o triangulo se unen los extremos de las bobinas generadoras formando un triángulo como se muestra en la figura 4. De esta conexión solo tres cables pueden salir al exterior (fases). No es muy difícil darse cuenta que la tensión entre fases es equivalente a la tensión de cada bobina generadora.

¿POR QUÉ SE USAN LOS CIRCUITOS TRIFÁSICOS?







VENTAJAS DE LOS SISTEMAS TRIFÁSICOS CON RESPECTO A LOS SISTEMAS MONOFÁSICOS

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Para transmitir la misma misma potencia y a la misma tensión, tensión, las corrientes en los conductores son menores, por lo que pueden usarse conductores más delgados lo cual reduce la cantidad de cobre requerido, típicamente cerca de un 25% menos con lo que se reducen los costos de construcción y mantenimiento Se reduce el peso peso de los conductores, conductores, lo que los hace más fáciles de de instalar y las estructuras de soporte requeridas son de menor tamaño y pueden situarse a mayor distancia una de otra Para una misma potencia, las maquinas maquinas eléctricas trifásicas trifásicas son de menor menor tamaño y tienen mejores características de funcionamiento y arranque comparadas con las de los sistemas monofásicos debido a que presentan un flujo de potencia más uniforme







Algunas de las razones por las que la energía trifásica es superior a la monofásica son: 1. La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico. 2. En un sistema trifásico balanceado balanceado los conductores conductores necesitan ser ser el 75% del tamaño que necesitarían necesitarían para un sistema sistema monofásico con la misma potencia en VA. 3. Por lo que esto ayuda ayuda a disminuir disminuir los costos y por lo tanto a justificar el el tercer cable requerido. 4. La potencia proporcionada proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces veces por ciclo. 5. La potencia proporcionada proporcionada por un sistema trifásico trifásico nunca cae a cero cero por lo que la potencia enviada a la carga carga es siempre la misma. 6. Si rotamos un campo magnético a través de una bobina entonces se produce un voltaje monofásico como se ve a continuación: 7. En cambio, si colocamos colocamos tres bobinas bobinas separadas separadas por ángulos de 120° se estarán produciendo tres voltajes con una diferencia de f ase de 120° cada uno.

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