Relé de Asimetría

Juan Ruiz ArratiaDavid Cárcamo IgorAntonio Horn Cruz

Asimetría en Redes Eléctricas• La forma usual de la red en nuestro sistema de corriente trifásica con 380V está constituido por 3

tensiones alternas, desplazadas entre sí por 120º. Así un esquema elemental de cargas vistas desde el secundario de un transformador conectado en estrella para cargas resistivas y para el conexionado de una motor se expresan en las figuras 1a y 1b. El punto de falla, como puede verse, es distinto para cada caso.

Asimetría Voltajes• Las Tensiones de fase forman, a su vez, tensiones de línea . Las tensiones son representadas en un

diagrama fasorial y dan por resultado un triángulo equilátero . Esta manera de representación, es generalmente la usual en la electrotecnia para visualizar las sinusoides de manera fácil y clara. Las tres tensiones hacia el punto central del transformador forman las tensiones UL1-N, UL2-N, UL3-N y se puede dibujar en forma de un triángulo equilátero. Bajo operación normal, todas las amplitudes de las tensiones en el sistema de corriente trifásica son iguales y se muestran en forma de un ángulo de separación de 120 grados. En el caso de una discrepancia de esta forma se habla de una asimetría

Causas de la Asimetría• Se puede distinguir dos causas de asimetría:• Primera causa: Debajo de la suposición de tensiones de línea constantes, las tensiones en

estrella pueden cambiar sin cambiar la simetría de las tensiones de línea (imagen 4). Esto es la causa de una carga asimétrica en conexión en estrella y un conductor neutro interrumpido.

• Segunda causa: Si las tensiones de los conductores de línea cambian, resulta un cambio de las tensiones en estrella (imagen 5). Esto sucede por ejemplo con consumidores como motores y con pérdida de una fase.

Solución Teórica

• Para lograr una asimetría en la red, las tres tensiones de fase deben ser medidas en el primer caso contra el neutro del arrollamiento (conductor neutro N) y comparadas una contra la otra. Las más pequeñas diferencias de tensión causan una asimetría. Eso se define como:

• En el segundo caso es suficiente comparar las tensiones de

línea de los conductores y averiguar la asimetría según la formula.

Otras Asimetrías

Pueden presentarse otras asimetrías entre las que pueden señalarse:• Falla o Ausencia de fase• Secuencia alterada de fases. (Desfase angular impropio).• Asimetría de fases (rango de voltajes distintos)• Caída de voltaje.

Ejemplo de falla.

Conexión de cargas monofásicas dentro de una red trifásica por ejemplo: Una lavadora (2000W) conectada en L1; Ampolletas incandescentes (100W) en L2 y Una radio (20W) En la fase tres.

Bajo uso normal las cargas trabajan con una tensión nominal correcta de 220V. En el caso de que por descuido no se ha conectado el conductor neutro después de obras en la instalación y se pone bajo carga, las tensiones de las cargas pequeñas aumentan fuertemente. En nuestro ejemplo se dañará la fuente de alimentación de la radio y se queman las ampolletas. La meta debe ser que un relé detecta las mínimas asimetrías y apaga el circuito antes de que resulten situaciones peligrosas.

Consecuencias de las Asimetrías• En Motores:• La componente de secuencia negativa de corriente produce falta de torque en la Máquina. Es

más, produce un pequeño par negativo en condiciones nominales. El principal efecto de la corriente de secuencia negativa es el incremento en las pérdidas del motor, en particular en las del cobre, reduciendo, por ende, la potencia de salida de la máquina por sobrecalentamiento y considerando las corrientes inducidas en el rotor de frecuencias superiores a 50Hz. Este fenómeno se presenta sin un incremento directo apreciable de las corrientes de fase del motor, por lo que el sistema de protección de sobrecarga o sobrecorriente del motor no es una protección adecuada para evitar éste fenómeno.

• En el caso de Generadores que usen para alimentar a un SEP, es ineludible la igualdad de frecuencias entre ellos, igualdad de factor de potencia, y voltajes por fase idénticos. Si no cumplen estas condiciones de sincronismo, no pueden conectarse en paralelo y menos servir de inyectores de energía a la red. Para tal efecto, es común encontrar relés de asimetría que impidan la entrada en funcionamiento de los generadores antes de que alcancen estos estándares mínimos.

El Relé de AsimetríaConsiste en un dispositivo Electromecánico cuya forma más elemental consta de los siguientes elementos:

• Componentes de estado sólido y etapa de salida formada por un SCR + RELÉ. El SCR, cumplida la condición de falla , dispara una señal que tendrá por efecto cortar el suministro a la carga, minimizando el daño. El tiempo de acción es configurable y muchos dispositivos tiene rangos comprendidos entre los 0 y los 30 segundos.

• La mayoría posee la función de regular el voltaje máximo y mínimo admisible entorno a un + o – 5% del voltaje nominal, siendo también ajustable tal tolerancia en mayor o menor porcentaje.

Relés de Asimetría: Cuadro Comparativo