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 ue la secuencia de fase es positiva. !n esta secuencia de fase los voltajes alcan"an su valor pico en la secuencia a#b#c. $os voltajes de a, b y c representados con fasores son los siguientes%
en donde &m es la magnitud del voltaje de la fase a. Secuencia de fase negativa
!n 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
'ormalmente los generadores trifásicos están conectados en ( para as) tener un punto neutro en com*n a los tres voltajes. +aramente se conectan en delta los voltajes del generador ya ue en coneión en delta los voltajes no están perfectamente balanceados provocando un voltaje neto entre ellos y en consecuencia una corriente circulando en la delta.
C-+C-/ /+-3-C 4!56$6'C!64% !l cálculo de un circuito trifásico desbalanceado se lleva a cabo mediante un análisis de nodos o de mallas, porue la simetr)a espacial, ue permite reempla"ar un problema trifásico euilibrado por otro monofásico representativo, ya no eiste. /ambi7n es evidente ue las ventajas del trifásico sobre el monofásico desaparecen si el circuito está muy deseuilibrado. /ambi7n es posible calcular este tipo de circuitos usando el m7todo de las componentes trifásicas. Coneión en delta 849 abierta% para estudiar la carga trifásica deseuilibrada se emplea la de la figura 10.1., la cual es una carga en coneión delta desbalanceada, ya ue la tercera impedancia ue cierra el triángulo se omite. $a tercera impedancia se puede considerar como si fuera demasiado grande 8infinita9% se trata como un circuito abierto.
igura 10.1. Circuito desbalanceado en coneión 4 abierta $as dos impedancias son iguales , pero falta la tercera, ue si estuviera conectada entre 6 y 5 dar)a lugar a ue la carga total fuese un triángulo euilibrado. $as tensiones de l)nea en los terminales de la carga se suponen euilibradas y de secuencia 65C, por tanto%
!l diagrama fasorial ue representa el análisis anterior se muestra en la figura 10.2.
igura 10.2 4iagrama fasorial del circuito desbalanceado en coneión 4 abierta Puesto ue las tres corrientes de l)nea no son iguales, si esta carga se conectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C ser)a el triple de la perdida en 6 o en 5. 6demás las tensiones en las impedancias de los conductores serian desiguales y deseuilibrados. Puesto ue las tres corrientes de l)nea no son iguales, si esta carga se conectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C ser)a el triple de la perdida en 6 o en 5. 6demás las tensiones en las impedancias de los conductores serian desiguales y deseuilibrados. Coneión en ( deseuilibrada% en el estudio de la coneión en ( deseuilibrada se emplea el circuito de la figura 10.:.
igura 10.: Circuito trifásico en coneión ( deseuilibrado uponiendo conocidas las tensiones de la fuente, puede calcularse la corriente de l)nea si se conocen tambi7n las tensiones de 6, 5 y C con respecto al punto neutro de la carga. $a tensión 8&'';9 se calcula empleando el m7todo de los nodos. Puede obtenerse un circuito euivalente con respecto a los terminales ' y ';, convirtiendo cada fuente de tensión en fuente de corriente, este circuito se muestra en la figura 10.<.
igura 10.<. !uivalente de fuentes de corriente, con respecto a '#'; $a aplicación de la ley de corrientes de =irc>>off a la unión da%
i los neutros ' y '; se unen por medio de una impedancia nula 8admitancia infinita9, &''; será cero y la tensión en cada impedancia de fase no dependerá de las otras impedancias. i, por el contrario ?''; es apreciable, la tensión en cada impedancia de fase influirá en las otras.
Representación gráfca de la descomposición en componentes simétricas En la siguiente gráfca vemos una terna desbalanceada con tensión de neutro (respecto de tierra). Ésta coincide en módulo con la tensión homopolar del sistema de tensiones de ase. La secuencia positiva guarda el mismo orden de giro de los asores secuencia !"#"$. En cambio la secuencia negativa tiene el sentido asorial invertido !"$"#. La suma (respetando la ase) de cada asor de secuencia es igual a la tensión de ase de la terna presente en las cargas.
Medición de Desbalance de Tensión
El concepto de medición de desbalance e%presa la relación entre la tensión de secuencia negativa respecto de la positiva. En la práctica esta relación puede encontrarse e%presada de varios modos. En general se utili&an las tensiones de l'nea a modo de eliminar la componente homopolar a ue in*uir'a en la medición del actor de desbalance.
Causas de desbalance de tensiones
La principal causa son las cargas monoásicas sobre el sistema triásico debido a una distribución no homogénea en especial la de consumidores de ba+a tensión de 'ndole monoásicos. ,ara igual dispersión de cargas monoásicas la confguración del tipo de red de distribución transmisión incide sobre la propagación del desbalance. La confguración de red radial mostrará niveles maores ue una red mallada. Las impedancias propias mutuas entre ases no balanceadas presentarán desbalances en las ca'das de tensión a-n con cargas simétricas. El eecto de un banco triásico de capacitores con una ase uera de servicio presentará un desbalance de compensación de corriente reactiva capacitiva. Los hornos de arcos triásicos por su naturale&a de uncionamiento presentan desbalances de carga variable a lo largo del proceso de undición
Consecuencias En general los eectos se resumen en la aparición de componentes de corriente de secuencia inversa homopolar ue dan como resultado / ,érdidas adicionales de potencia energ'a. / $alentamiento adicional de máuinas limitándose la capacidad de carga nominal. / Reducción de los sistemas de distribución en el de transporte de potencia. / ,ropagación de desbalance a otros nodos de cone%ión de la red.
Efectos sobre motores asincrónicos Los bobinados del estator tanto en cone%ión delta como estrella carecen de neutro por lo ue un sistema desbalanceado provocará corrientes de secuencia negativa. El torue total transmitido uedará compuesto por un torue positivo (directo) más un torue de menor intensidad en sentido contrario euivalente a un reno eléctrico. El *u+o magnético con sentido rotacional inverso provoca / $alentamiento adicional en el bobinado del estator. / ,érdidas adicionales de potencia activa en el estator. / 0orue adicional en dirección opuesta al producido por el *u+o magnético en sentido positivo (recuencia de red). / !umento de corrientes inducidas en los arrollamientos rotor provocando aumento de pérdidas también en rotor. / 1ibraciones mecánicas.
