c) sistemas trifásicos

8/4/2019 c) Sistemas trifsicos

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Sistemas Trifsicos

Resea histricaPor qu los sistemas trifsicos?

Sistemas trifsicos balanceadosConexiones trifsicasComponentes de secuenciaRelaciones de potenciaAplicaciones

1


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Resea histrica

Charles Proteus SteinmetzNikola TeslaEstos dos personajes son lospioneros en el uso de los sistemas de

corriente alterna y en los sistemas dedistribucin trifsicos.

Primera Central en el mundo:

Niagara Falls, 1896

2

Nikola Tesla1856-1943

Charles ProteusSteinmetz

1865-1923

Nota: Averiguar un poco masacerca de estos personajes y de

la central en Niagara Falls.


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Por qu los sistemas trifsicos?

3

En primer lugar los sistemastrifsicos se utilizan para moverbloques de alta potencia (desdelos kW hasta miles de MW).

Central Nueva Renca

Generador 3 de

Central Rapel


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VENTAJAS EN GENERACION:

Un generador trifsico produce potencia constante, entanto uno monofsico produce potencia pulsante.

Un generador trifsico aprovecha mejor el espacio fsico,por lo que resulta de un tamao mas reducido.

El generador trifsico es mas barato a igualdad depotencia.

4

Porque ofrecen ventajas en la GENERACION, TRANSMISION,DISTRIBUCION y CONSUMO.



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VENTAJAS EN TRANSMISION:

Una lnea monofsica necesita de dos conductores.Una lnea trifsica perfectamente balanceada necesita

tres, pero conduce tres veces mas potencia que laprimera. Esto significa en teora que hay unaeconoma de 50% en conductores, aisladores yequipos anexos.

En la prctica, debido a pequeos desbalancesinevitables, los sistemas trifsicos cuentan con uncuarto conductor: el neutro.

5



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VENTAJAS EN LA DISTRIBUCIN:

En sistemas trifsicos se tienen las dos alternativas dedistribucin: monofsica y trifsica, permitiendo laalimentacin de consumos domiciliarios e industriales.

VENTAJAS EN LOS CONSUMOS:

En ciertos consumos como motores, los motores trifsicosson superiores a los monofsicos en caractersticas talescomo rendimiento, tamao, factor de potencia y capacidadde sobrecarga. Tambin entregan un torque uniforme.

Los consumos trifsicos en general mantienen balanceadoel sistema.

Tambin la rectificacin trifsica resulta ms limpia que la

monofsica 6



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+_+_

+_

Van= VM0

Vbn= VM-120

Vcn= VM-240

a

b

c

n

Fuentes de Tensin Balanceadas: IVanI=IVbnI=IVcnI y Van+Vbn+Vcn=0

Re

Im

Van

Vcn

Vbn

VM

wt

v

(t)

van vbn vcn

0 240120

VMvan

Sistemas trifsicos balanceados


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8

Van= VM0

Vbn= VM-120

Vcn= VM-240

Cargas Balanceadas: se cumple cuandoZa=Zb=Zc

+_+

_Zc

Za+_ Zb

Cuando la fuente de tensin es balanceada y la carga es balanceada, la

corriente por el neutro es nula (ia+ ib+ ic= in= 0). Demostrar

ia

ic

ib

in

a

b

c

n

Cuando la fuente de tensin es balanceada y la carga es balanceada, la

potencia trifsica instantnea es constante (p(t)=P = cte.). Demostrar

Si la fuente de alimentacin es fuente de corriente balanceada y la carga es

balanceada, entonces las caidas de tensin en la carga son balanceadas.

Demostrar

Sistemas trifsicos balanceados


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Conexiones trifsicas

9

a

bc

Conexiones en D(delta o tringulo)

a

c b

Conexiones en Y(i griega o estrella)

En las trasparencias anteriores, la fuente y la carga,estabanen estrella o en tringulo?


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10

Van = VM0

Vbn = VM-120Vcn

= VM-240

+

_

+

_

ia

ib

ic

Za

Zb

Zc

Re

Im

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan



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11

Van = VM0+

_

ia

ib

ic

Za

Zb

Zc

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

Re

Im

Vcn

= VM-240

Vbn = VM-120



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12

Van = VM0

Vbn = VM-120Vcn

= VM-240

ia

ib

ic

+

_

Zab

Zbc

Zca

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

Re

Im

iD?

Cunto vale la corriente dentro de la delta?

Cunto valen las corrientes iab, ibc e ica ?

iab

ica

ibc



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13

ia

ib

ic

Zab

Zbc

Zca

Van = VM0

Vab = VM330

Vbc

= VM3-90

VM3-210 =

VcaiD ?

2

3

2

1240

2

3

2

1120

0

jVVV

jVVV

VVV

MMcn

MMbn

MMan

Cmo se determinan Vab, Vbc y Vcaen funcin de Van, Vbny Vcn?



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14

+

_

ia

ib

ic

Za

Zb

Zc

Van = VM?

Vbc

= VM3-120

VM3-240 = Vca Vab = VM30

Si se toma Vab como referencia, cmo se determina Van?

Las fuentes en D siempre pueden reducirsea fuentes en Y.


a


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Componentes de secuencia

15

Im

ReVan

Vcn

Vbn

VMa) Secuencia positiva

(a-b-c), (b-c-a), (c-a-b)

=0wt

v

(t)

van vbn vcn

0 240120

VMvan

Re

Im

Van

Vbn

Vcn

VMb) Secuencia negativa

(a-c-b), (c-b-a), (b-a-c)

=0wt

v

(t)

van vcn vbn

0 240120

VMvan

Idem para las corrientes

Re

Im

VanVcn

Vbnwt

v

(t)

van, vbn, vcn

0 240120

VMVMc) Secuencia cero

(tensiones en fase)

=3.v

a

c

b


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Relaciones de potencia

16

a) Potencia monofsica

instantnea:

OSCILANTE o

PULSANTE

w

w

ww

2

22

aOSCILANTEcosIV

)tcos(cos

IV

)tcos(ItcosV)t(i)t(v)t(p

efef

MM

MMaana

wt

pa

(t)

van

0

VMvan

ia

van

vcnvbn

n

ia

ib

ic


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Relaciones de potencia

17

wt

pa

(t)0

pcpbb) Potencia trifsica

instantnea:NO

OSCILANTE o

CONSTANTE

CONSTANTEPcosefIefV

)tcos(cos)tcos(cos)tcos(cosIV

)tcos()tcos()tcos()tcos()tcos(tcosIV

)t(i)t(v)t(i)t(v)t(i)t(v)t(p)t(p)t(pp

MM

MM

ccnbbnaancba

www

wwwwww

3

2402120222

240240120120

3

P=CTE.


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Aplicaciones

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- La generacin de energa elctrica se lleva a cabo casiexclusivamente con generadores trifsicos, principalmentedel tipo sncrono o sincrnico.

- La industria se mueve casi exclusivamente con motorestrifsicos por su mejor rendimiento y menor costo.

- Los nuevos trenes del metro se mueven con motorestrifsicos por las mismas razones anteriores. Entonces por

qu se alimentan con corriente continua (750 Vcc)?- La alimentacin trifsica permite tener tambin tensin para

cargas monofsicas y, mediante rectificacin electrnica,tensin continua de alta calidad para cargas como sistemaselectrolticos y motores de corriente continua.


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FIN

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