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Conocer la energía trifásica

Autor: a_bellorini
Curso:
7,67/10 (6 opiniones) |26801 alumnos|Fecha publicación: 02/03/2006
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Capítulo 10:

 Las Cargas y tensiones del balanceadas

Hasta aquí hemos razonado suponiendo que el sistema es trifásico, simétrico y equilibrado, esto es lo normal en sistemas de potencia, donde las cargas son comunes, e iguales, para las tres fases.

Nuestro sistema trifásico podría ser construido con tres sistemas monofásicos desfasados 120 grados eléctricos, tendríamos un sistema de seis conductores, y nuestras cargas podrían no ser equilibradas (tres sistemas monofásicos).

Conectando los generadores en un punto común si las cargas son equilibradas, las corrientes (de frecuencia fundamental, de 50, o 60 ciclos, o Hz),  en los conductores de retorno suman cero, el sistema es balanceado.

Por lo que, la corriente en el conductor es muy pequeña, el conductor de retorno puede ser de sección mínima o directamente eliminarse, ya que solo por el mismo, circularía la corriente fuera del balaceo, de las fases, o sea la diferencia.

Por ejemplo, si las cargas individuales, de cada fases, tienen una cargas de 25 Amperes cada una, por el neutro no hay circulación de corriente.

En cambio, si una de ellas tiene meno, 5 amperes,  ( o sea 20 A ), o mas de 5 A, ( es decir 30), en el neutro solo circulara, 5 amperes, y el sentido, lo da la polaridad de la fase desbalanceada

Si se presenta desequilibrio en las cargas, y no hay neutro, se forzara la suma de corrientes de fases a ser cero, entonces se modificaran las tensiones sobre las cargas para cumplir esta condición, ya que las energías buscan un balance

Por ley de ohm, sabemos que para la misma potencia, si baja la corriente, de una fase, Tiene que aumentar la tension, y en cambio si aumenta la intensidad, disminuye, para mantener la igualdad de potencia, y esto nos cambia la magnitud de las tensiones de la cargas.

POTENCIA ELECTRICA = TENSION  X  CORRIENTE

        WATT =   VOLT    X  AMPERE

               W =   E   X   I

Por lo que,  las cargas tendrán tensiones aplicadas distintas en cada fase, como si el sistema no fuera simétrico, obsérvese que el neutro de las cargas presenta tensión respecto del centro estrella de los generadores.

Las Cargas y tensiones del balanceadas

Si se desea alimentar cargas monofásicas con 3 hilos estas se deben conectar entre fases, en esta forma la suma de corrientes sigue siendo cero.

 Por razones de seguridad, entre otras, un punto del sistema de distribución se pone a tierra, nuestro sistema en y, o en ESTRELLA, tendrá el punto medio, a tierra, si se desea que las cargas monofásicas estén conectadas, a este punto, tendremos que colocar un conductor, es decir el llamado Neutro.

  Se tienen distintas formas de distribución de energía eléctrica en baja tensión, repasemos la clasificación de los sistemas

·         Tres fases, cuatro hilos (siendo Y la forma habitualen nuestro medio)

Tres fases, 3 hilos (aplicable en instalaciones industriales)

Las Cargas y tensiones del balanceadas

 Estos sistemas se originan desde una red de media tensión, estando conectados a través de transformadores (trifásicos o bancos monofásicos), que reciven la energia en media tension, (MT ), alrededor de 15 KV, segun la potencia que tiene que proveer.

·         transformador D / Ypuede originar el sistema trifásico de 4 hilos o 3 hilos permite conexion, 3 / 220, y tambien 3 / 380 volt. la salida del trasformador reductor, es de 4 hilos, por lo que es en estrella.

transformador Y / Yaunque equivalente al anterior, puede presentar algunas dificultades transformador Y / Dpueden originar sistemas trifásico de 3 hilos, sin neutro, se puede aplicar, para transportar, energia, por ejemplo de un generador, con solo 3 conductores ( sin posibilidad de tener el neutro), por lo que el CEM, no es derivado a tierra.    Monofásico alimentado con tensión línea  o fase, con neutro (a tierra - se encuentra en distribución rural), donde la tierra es estable, y grande distancia, se produce mucha caída por temperatura, el neutro se toma de la tierra, por medio de jabalinas.

Tenemos que recordar siempre. Cundo hablamos de corriente alternada, que en todas las fases, siempre tenemos todas las variables electromagnéticas iguales, con cualquier circuito, o carga, que este aplicada,

1.    Tenemos energia activa, con todas sus variables, que si la representáramos con su vector, este seria el del eje horizontal o eje x., y ene el eje estarían representados tambien, todas las demás variables, como: E, W, I, R, 

2.    En el eje vertical o (y ), van representada las energia reactivas, positiva y negativas.

3.    En el eje y, positivo esta representada, la energia reactiva positiva o inductiva,con todas sus variables, como: Wr ; ZL, XL, eL, iL, ect.

4.   En el eje y negativo, están expresadas las variables reactivas negativas. XC, Zc, EC, Ic.

Si recordamos el campo electromagnetico, de un generador, que es el mismo que podemos encontrar, en los conductores de las fases de c.a.

Como vemos, solo nos interesa conocer y controlar, el campo donde las reactancias, comparte el campo, conla resistencias positiva, o activa, que se representa, en sector del eje x positivo.

Por lo cual, se simplifica el analisis, del campo, ya que solo, nos quedan dos cuadrantes, o sea 180 grados, o 10 ms, para aprender a controlar las variables, electromagneticas, del campo.

Si lo representamos, graficamente, este campo, vemos que los dos cuadrante, que tenemos que aprender a controlarl las energias, uno es positivo, cuadrante uno, que podemos nombrarlo, como el GENERADOR, DEL CEM., cuyo pico maximo se alcanza a los 90 grados, o 5 ms, si la frecuencia, es de 50 Hz, o, 4 ms, si es de 60 Hz.

                                 Las Cargas y tensiones del balanceadas

El otro cuadrante, es el cuarto, que podemos definirlo, como ALMACENADOR, DE LA ENERGIA del cuadrante, uno, cuando, esta a los 10ms, perdio velocidad, y se transforma en electrica,''encerrada, o aprisionada'', entre los dos aislante del neutro, y fase.

Por eso, a la energia reactiva negativa, tambien se la denomina capacitiva, por la capacidad, de recibir, toda la generada, en el cuadrante uno.

Si observamos, el grafico del campo anterior, nos damos, cuenta, que si no ''distorsionamos, con distintas cargas, el ciclo'', los dos cuadrante siempre son iguales, ya que el El MOVIMIENTO ES SENOIDAL, y siempre esl cuadrante positivo, es igual al negativo.

Es decir, cuando cargamos, la instalacion, con cargas no activas, sino inductivas, necesitamos aumentar, la energia del cuadrante GENERADOR,o sea, el  UNO, para transformarla en potencia, o FEM, para algun trabajo, mecanico, o movimientocomo; motor, tubo, ventilador, ect.

Las Cargas y tensiones del balanceadas

Aqui es donde producimos nosotros, un desfasaque, entre la energia reactiva positiva( cuadrante uno), y la negativa, (cuadrante cuatro), este queda mas chico, y no puede almacenar, toda la energia reactiva positiva, adicional, generada., que mas adelante veremos como solucionar, este problema, con un '' herramienta '' llamada factor de potencia.

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