Sistemas Polifásicos y Trifásicos: Fundamentos y Aplicaciones
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Sistemas Polifásicos
Un sistema polifásico es un conjunto de señales alternas monofásicas con frecuencias y valores eficaces iguales, desfasadas entre sí el mismo ángulo respecto a la señal que le precede y que forman parte del mismo sistema.
Ventajas de los Sistemas Polifásicos
- Las líneas para sistemas trifásicos son más pequeñas.
- Los receptores trifásicos poseen mayores rendimientos.
- Se puede seleccionar entre dos tensiones: de fase y de línea.
Sistema Trifásico Equilibrado
Un sistema trifásico equilibrado se caracteriza porque las tensiones de fase y de línea, así como sus corrientes, poseen los mismos valores y están desfasadas entre sí 120º.
Se llama fase a cada una de las corrientes alternas senoidales monofásicas que forman la señal trifásica. Esta divide la circunferencia en tres partes (3 vectores) que generarán tres señales alternas desfasadas entre sí 120º.
Sistema Trifásico en Estrella
El sistema trifásico en estrella tiene la ventaja de permitir dos valores diferentes de tensiones. Implica que las cargas en cada fase han de tener valores de impedancia iguales, generando así valores equilibrados de corriente, y las corrientes de fase y de línea son iguales.
Origen de la Raíz de Tres (√3)
La relación entre la tensión de línea y la tensión de fase en un sistema trifásico en estrella se deriva de la siguiente manera:
UBC = Ucn · cos 30º + Ubn · cos 30º = Uf · cos 30º = 2 ·(Uf · cos 30º) = 2Uf · 0,86 = Uf= 1,73 = raíz de tres
2 Uf · cos 30º = 2Uf · Raíz de tres / 2 = raíz de tres · UF
Sistemas Trifásicos Desequilibrados
Sistema Trifásico Desequilibrado en Estrella y Sin Neutro
En este sistema, las cargas están compuestas por tres impedancias de diferente módulo y ángulo de fase, lo que genera desequilibrios en las tensiones y las corrientes del sistema.
Sistema Desequilibrado Trifásico en Estrella y Con Neutro
En este caso, las impedancias de la carga son diferentes. En un sistema en estrella, la tensión de fase y las corrientes no se anulan, sin embargo, sí se cumple que la tensión teórica en el punto neutro es nula.
Sistema Trifásico Desequilibrado en Triángulo
Este sistema presenta tres impedancias de valor diferente dispuestas en conexión en triángulo.
Teorema de Kennelly
El teorema de Kennelly permite pasar de una configuración en estrella a su equivalente en triángulo y viceversa:
Zab= Zcn+Zbn+ (Zan·Zbn/Zcn)
Potencia en los Sistemas Trifásicos
La potencia es la medida de la energía por unidad de tiempo. Cuando esta potencia es muy elevada, resulta interesante dividirla en varias líneas de alimentación, por lo que en un sistema trifásico la potencia total será dividida por tres.
Potencia en un Sistema Desequilibrado
La potencia de una fase no puede tomarse como referencia para las demás, por lo que es necesario calcularla por fase y sumar los resultados para obtener la total de la carga desequilibrada.
Corrección del Factor de Potencia
La potencia aparente (S) está formada por dos potencias que cumplen funciones determinadas y diferentes entre sí. Estas son la potencia reactiva (Q), que puede ser para la creación de campos eléctricos o magnéticos, y la potencia activa (P), que sí se aprovecha en trabajo. Cuanto más cercano esté P respecto a S, mejor funcionará el sistema.
Se puede mejorar el factor de potencia de dos formas:
- Mediante motores que trabajen en vacío.
- Mediante baterías de condensadores conectadas en el origen de la instalación.