CIRCUITOS

POLIFSICOSING. BOLVAR GARRIDO MSC.

ESPE

Generador Polifsico

Generador constituido por dos o ms bobinas

Sus devanados producen dos o ms circuitos separados que

entregan corriente a los terminales

Ventajas:

Generacin de energa ms eficiente que los sistemas monofsicos

Potencia transmitida al circuito es constante (No pulsante)

Los motores trifsicos operan mejor que los motores monofsicos

Sistemas Trifsicos

Constan de tres componentes

Fuente trifsica

Tres fuentes senoidales conectadas en Y o

Carga trifsica

Tres elementos de carga conectados en Y o

Lnea de transmisin

Conecta la fuente a la carga

Consta de tres o cuatro cables

Anlisis de circuitos trifsicos

Se analizar el circuito en estado estable

Se trabajar en el dominio de la frecuencia (Fasores)

Las fuentes de entrada son senoidales

La corriente y voltaje de salida ser tambin senoidal

La frecuencia de salida se mantiene igual que la frecuencia de

entrada

Se determinar la potencia que la fuente trifsica entregar a la

carga trifsica

Se considera que la lnea de transmisin es un corto circuito para el

anlisis

Voltajes trifsicos

Un sistema trifsico emplea tres voltajes balanceados con un

desfasamiento de 120

El voltaje de los fasores depende de:

Velocidad con que giran las bobinas

Nmero de vueltas

Flujo en las bobinas

Los voltajes trifsicos se denotan en trminos RMS (Valor efectivo)

Secuencia de Fase

La secuencia de fase depende del sentido de giro de las bobinas.

Normalmente se utiliza la convencin de nombrar abc a la secuencia positiva y acb a la secuencia negativa

Al tener los voltajes una misma amplitud y frecuencia se dice que

estn balanceados

El circuito Y a Y con Neutro

En el anlisis del circuito se tiene que:

Las tres fuentes estn balanceadas

Si las tres cargas son iguales, es decir Z1 = Z2 = Z3, la carga est balanceada

El voltaje de lnea tiene un adelanto de 30 con respecto a los voltajes de fase

No hay paso de corriente en el cable que conecta los dos neutros

Circuito balanceado: La potencia promedio absorbida por cada una de las cargas es igual

Solo basta con calcular la potencia promedio de una de las cargas y multiplicar por 3

Circuito Y a Y sin neutro

Existe un voltaje VNn entre los neutros de cada estrella.

Analizando el nodo n, se puede determinar este voltaje.

El circuito Y a Y balanceado son neutro, acta como un circuito

balanceado con neutro

Ejercicio

Una fuente trifsica con secuencia positiva, de 208 V, est

dispuesta en el laboratorio. Encontrar los voltajes de lnea y de fase.

Dibujar el diagrama fasorial.

Ejercicio

Determinar la potencia compleja entregada a la carga trifsica de

un circuito Y a Y con neutro. Los voltajes de fase son Va=110

Ejercicio

Determinar la potencia compleja entregada a la carga trifsica de

un circuito Y a Y de tres cables. Los voltajes de fase de la fuente

conectada en Y son Va= 110

Circuito

Esta conexin casi no se utiliza en la prctica

El nodo n (Neutro) de la conexin Y mantiene simtricos los voltajes de fase en las cargas.

En esta conexin, un ligero desbalance en magnitud o fase de los voltajes trifsicos causa una elevada corriente.

Una corriente elevada produce calentamiento en las bobinas y por lo tanto reduccin de eficiencia y vida til

Por lo tanto, se considerar la conexin en tringulo solo para la carga trifsica

Circuito Y

Los voltajes Va, Vb y Vc son los voltajes de fase de la fuente (Igual que en el circuito Y Y)

A los voltajes VAB, VBC y VCA se les denomina voltajes de lnea a lnea.

Las corrientes IaA, IbB e IcC se les sigue denominando corrientes de lnea

A las corrientes IAB, IBC e ICA se les denomina corrientes de fase.

El objetivo del anlisis del circuito consiste en determinar las expresiones para cada una de las variables anteriores.

Circuito Y

Cuando la carga est balanceada, las corrientes de fase en la cargatienen la misma magnitud con un desfase de 120

Se demuestra que el mdulo de la corriente de lnea es 3 veces elvalor del mdulo de la corriente de fase sea cual fuera la secuenciadel sistema si la carga es balanceada

Si la secuencia del sistema es negativa, las corrientes de lneaadelantan 30 a las respectivas corrientes de fase (Sumo 30) si lacarga est balanceada

Si la secuencia es positiva, las corrientes de lnea atrasan 30 a lasrespectivas corrientes de fase (Resto 30) si la carga est balanceada

Conversiones Y--Y

Convierten las cargas conectadas en a cargas equivalentes conectadas en Y y viceversa.

En la prctica, cualquier circuito trifsico conectado en puede convertirse a su equivalente conectado en Y con el fin de facilitar

su anlisis.

Si el circuito est balanceado se cumplen las relaciones entre

corrientes de lnea y fase en los circuitos con carga , as como las relaciones de voltajes de lnea y de fase para los circuitos con

carga Y.

Conversiones Y--Y

Para un circuito conectado en Y, las corrientes de fase de la carga son iguales a las corrientes de lnea.

Para un circuito conectado en , los voltajes de fase de la carga son iguales a los voltajes de lnea a lnea.

Para circuitos balanceados las relaciones son:

Si Z1 = Z2 = Z3 = Z entonces ZA = ZB = ZC = Z/3

Si ZA = ZB = ZC = ZY entonces Z1= Z2 = Z3 = 3ZY

Aplicaciones

En un circuito trifsico Y , secuencia directa, los voltajes de faseson Va = 110 0 Vrms, Vb = 110 -120 Vrms y Vc = 110 120 Vrms. Lasimpedancias de lnea son iguales con un valor Zlinea = 10+j5 mientras que las impedancias de carga estn balanceadas y

tienen un valor de Z = 75+j225 . Determinar las corrientes de faseen la carga conectada en y los voltajes de lnea a lnea.

Claves: Al tener una impedancia de lnea, se facilita el circuito si se

transforma la carga a Y, de modo que las impedancias de carga

quedan en paralelo con las impedancias de lnea.

Una vez obtenido el circuito en Y, se puede analizar el circuito equivalente

monofsico.

Potencia en una carga trifsica

balanceada

Una ventaja de la potencia trifsica es el flujo uniforme de la

energa que llega a la carga.

Ej: La potencia instantnea se define como p(t)= v2(t)/R. Demostrar

que la potencia instantnea entregada a una carga trifsica es

constante.

Potencia Promedio y Factor de

Potencia trifsica

La potencia promedio en general se define como:

P = VrmsIrms*cos (v i)

La potencia promedio total entregada a la carga trifsica es igual a la suma de la potencia promedio entregada a cada una de las carga

La potencia promedio se conoce tambin como potencia activa, siendo la parte real de la potencia compleja S

El trmino cos (v i), se conoce como factor de potencia fp

Potencia Promedio y Factor de

Potencia trifsica

Ej: Un motor trifsico puede considerarse como una carga en Y

balanceada. Este motor consume 5.6 kW cuando el voltaje de lnea

es de 220 V y la corriente de lnea es de 18.2 A. Determine el factor de potencia del motor.

Para los valores de fp:

Si fp es positivo, se dice que el factor de potencia est en retraso

Si fp es negativo, se dice que el factor de potencia est en adelanto

Correccin del factor de potencia

trifsico

El objetivo es reducir la potencia que se pierde en la lnea de

transmisin.

En la prctica, es difcil cambiar los valores de las impedancias de

lnea. Adems la carga necesita valores determinados de V y P por

lo que tampoco se puede modificar.

As, se ver que es posible ajustar el factor de potencia agregando

una impedancia de compensacin a la carga.

Correccin del factor de potencia

trifsico Lo ideal es que la impedancia de compensacin no absorba

potencia, por lo que se debe considerar una impedancia de compensacin reactiva Z = jX

Se demuestra que para reducir la potencia absorbida de la lnea de transmisin, el fp debe ser cercano a 1 (que es su mximo valor)

Generalmente se encuentra que la carga es inductiva, por lo que se considera una impedancia capacitiva como compensacin

Z = -j/wC

Mediante el tringulo de potencia se puede analizar las ecuaciones para encontrar el valor de C.