sistemas trifásicos
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Sistemas Trifsicos
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01 Sistemas Polifsicos 02 Sistemas Trifsicos 03 Conexin estrella y polgono (tringulo) 04 Sistemas trifsicos equilibrados 05 Potencia en sistemas trifsicos
equilibrados 06 Sistemas trifsicos desequilibrados
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Sistemas polifsicos
Un par de polos magnticos (imn) que gira (rotor) convelocidad angular constante g genera un campo magntico sinusoidal de frecuencia visto desde un puntof ijo en su entorno (esttor)
En una espira fija respecto de los polos que giran se induce una tensin sinusoidal, debido al campo magntico variable
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Sistemas polifsicosSi existen p pares de polos (p imanes) girando convelocidad angular constante g, se induce una
tensin sinusoidal (fase) de frecuencia =pgSi existen n espiras (o bobinas) colocadas con un
ngulo determinado g entre ellas, se genera un sistema de tensiones polifsico de igual frecuencia, y desfase elctrico entre ellas de =pg
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Sistemas trifsicos Un sistema de tensiones polifsico de 3 fases es un
sistema trifsico
Presentan grandes ventajas en generacin, distribucin y consumo de energa elctrica ya que se consigue un mejor aprovechamiento de los generadores, de las lneas, de los transformadores, de los motores y facilitan la construccin de convertidores electrnicos de potencia
Cada una de las tensiones (fases) se puede conectar con las otras de dos maneras, en estrella y en polgono (tringulo)
Las cargas pueden ser trifsicas y pueden conectarse en estrella o en polgono (tringulo)
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Sistemas trifsicos Para evitar clculos complejos con funcionestrigonomtricas, los sistemas de tensiones
polifsicos se representan mediante diagramas vectoriales
A cada una de las tensiones (fase) se representavectorialmente en un instante, pero son vectores
rotatorios en sentido contrario a las agujas del reloj, por convencin
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Sistemas trifsicos
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Conexin en Estrella y Tringulo
La conexin en Estrella (Y) se obtiene uniendo en un punto comn N, llamado neutro, los terminales de polaridad de referencia negativa
La conexin en Polgono (tringulo) () se obtiene uniendo sucesivamente los terminales de distinta polaridad
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Conexin en Estrella y Tringulo
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Conexin en Estrella Y tringulo D
La conexin en Estrella o en Triangulo reduce el nmero de conductores necesarios para alimentar una carga respecto de tres conexiones monofsicas
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Conexin en Estrella y tringulo
Tensin de fase: entre un terminal y el punto neutro,VaN
Intensidad de fase: la que suministra el generador o consume la carga, I ab
Tensin de lnea: entre dos conductores o fases, Vab
Intensidad de lnea: la que circula por los conductores de conexin, Ia
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Conexin en Estrella y tringulo
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Conexin en Estrella y Tringulo
En los sistemas en estrella, la intensidad de lnea ILcoincide con la de fase IF
En los sistemas en tringulo, la tensin de lnea VL coincide con la tensin de fase VF
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Conexin en Estrella y Tringulo
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Sistemas trifsicos equilibrados Un sistema (circuito) trifsico es equilibrado cuando
loes el generador (fuentes de igual amplitud y frecuencia y fase entre ellas constante) y la carga (impedancias iguales entre s).
La impedancia de la lnea debe ser la misma en todas las Fases
Las magnitudes de fase y de lnea en sistemas equilibrados estn relacionadas entre s
Relaciones entre tensiones de lnea y de fase en sistemas conectados en estrella Y
Relaciones entre intensidades de lnea y de fase en sistemas conectados en tringulo (polgono)
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Sistemas trifsicos equilibradosLa tensin de lnea adelanta 30 respecto de la tensin de fase (Sentido de giroantihorario)
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Sistemas trifsicos equilibradosLa intensidad de lnea retrasa 30 respecto de la intensidad de fase (Sentido degiro antihorario
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Sistemas trifsicos equilibrados
El clculo de sistemas o circuitos trifsicos equilibrados se simplifica reduciendo el mismo a un problema monofsico equivalente
Los sistemas posibles son: Sistemas con conexin Estrella-Estrella Y-Y Sistemas con conexin Tringulo-Tringulo - Sistemas con conexin Estrella-Tringulo Y- Sistemas con conexin Tringulo-Estrella -Y
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Sistemas trifsicos equilibrados
Conexin Estrella-Estrella Y-Y
El neutro N de la fuente y N de la carga estn a igual potencial, exista hilo de neutro o no, por lo que no circula corriente por l
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Sistemas trifsicos equilibrados
El sistema se puede reducir a tres circuitos monofsicos
Resolviendo uno de ellos, se obtienen los dems
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Sistemas trifsicos equilibrados
Conexin Tringulo-Tringulo -. Se puede reducir a un su equivalente Y-Y
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Sistemas trifsicos equilibrados
Conexin Tringulo-Estrella -Y. Se puede reducir a un su equivalente Estrella-Estrella Y-Y
Conexin Estrella-Tringulo Y-. Se puede reducir a un su equivalente Estrella-Estrella Y-Y
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Potencia en sistemas trifsicos equilibrados
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Potencia en sistemas trifsicos equilibrados
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Potencia en sistemas trifsicos equilibrados
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Potencia en sistemas trifsicos equilibrados
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Sistemas trifsicos desequilibrados
Ms complejos de estudiar si el generador, la lnea o lacarga presentan acoplamiento entre las fases, ya queaparecen inductancias mutuas, por ejemplo en cargas quesean motores Se emplea el mtodo de las componentes simtricas,que reduce el problema a estudiar 3 sistemas equilibrados Si no hay acoplamiento entre fases ni en el generador, nien la lnea ni en la carga, se puede realizar un anlisismediante el mtodo general
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Cargas Trifsicas Desbalanceadas
Carga Desbalanceada Delta
ANBCAB ZZZ
A
B
C
ABV
BCVCAV
AI
BI
CI
ABI
BCI
CAI
Corrientes de Lnea
CA
CACA
BC
BCBC
AB
ABAB
ZVI
ZVI
ZVI
Corrientes de Fase
BCCAC
ABBCB
CAABA
III
III
III
Potencia Trifsica
CACACACA
BCBCBCBC
ABABABAB
IVP
IVP
IVP
cos
cos
cos
CABCABT PPPP 3
-
32
Carga Desbalanceada Y- 4 hilos
A
N
B
C
AI
NI
BI
CI
1
2
3
Y
CNC
Y
BNB
Y
ANA
ZVI
ZVI
ZVI
CBAN IIII
11 YYZ
33 YYZ 22 YYZ
Corrientes de Lnea Potencia Trifsica Activa
3
2
1
cos
cos
cos
YCCNCN
YBBNBN
YAANAN
IVP
IVP
IVP
CNBNANT PPPP 3
Potencia Trifsica Reactiva
3
2
1
YCCNC
YBBNB
YAANA
senIVQ
senIVQ
senIVQ
CBAT QQQQ 3
Potencia Trifsica Aparente
TTT JQPS 3
-
33
Carga Desbalanceada Y- 3 hilos
AY
CYBY
o
A
N
B
C
n
AI
BI
CI
AoV
noV
0 CBA III
CCoC
BBoB
AAoA
YVI
YVI
YVI
(1) 0 CCoBBoAAo YVYVYV (2)
0 onAoAN VVV
onCNCo
onBNBo
onANAo
VVV
VVV
VVV
En (2)
)(
)(
0)()()(
CBA
CCNBBNAANon
CBAonCCNBBNAAN
ConCNBonBNAonAN
YYYYVYVYVV
YYYVYVYVYV
YVVYVVYVV
Voltaje del desplazamiento del Neutro
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Anlisis de Sistemas trifsicos balanceados
Fuente Balanceadaconexin Y o D
Z linea
Z linea
Z linea
Carga Bal. 1 Y o
Carga Bal k Y o
Z linea
a
b
c
A
B
C
Z Y 1 Z Y k+
V an
-
a A
Nn
I aA
303
abanVV
3
ZZY
I AN L1 I AN Lk
Z Leq
LNANLANLeqlinea
anaA IIZZ
1VI
Leqlinea
LeqAN ZZ
ZVanV
I AN L1 I AN Lk
Circuito Equivalente por fase
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Relacin entre Is de lneay corrientes de fase Conexin D
Anlisis de Sistemas trifsicos balanceados
*3 aAANC IVS *3 aAanF IVS lineaaA Z23 IS SSS CF
LllF IV3S
LLLC IV3S
cabcabllV VVV
CABCABLLV VVV
cCbBaALI III
Potencia aparentePotencia compleja
Relacin entre Vs lnea-lneay lnea-neutro Conexin Y
Una vez calculadas las condiciones de operacin de la fase a, se puede calcular las condiciones en las otras fases (con ayuda de los siguientes diags fasoriales. Tambin es posible relacioanr los Voltajes de lnea a lnea con los voltajes
de lnea a neutro (conexin Y) o bien las corrientes de fase con las de lnea(conexin D)
30
120
120
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Anlisis de Sistemas trifsicos desbalanceadosEl desbalance puede ser debido a la fuente, la carga o la lnea.Basta con que uno de estos elementos no est balanceado, para que el sistema se considere desbalanceado
En un sistema desbalanceado, se puede aplicar el mtodo de nodos o de mallas para encontrarlos voltajes de los nodos o las corrientes de mallas. Para obtener las corrientes de lnea o de fase a partir de los voltajes de nodos o los voltajes de los nodosa partir de las corrientes de lnea o de fase, se pueden utilizar las leyes bsicas (Ohm, CK, VK)
El clculo voltajes y corrientes se debe hacer de manera individual para cada unade las fases y a partir de estos valores, calcular las potencias complejas por faseLa suma de las potencias complejas da como resultado la potencia compleja total.
El problema se simplifica cuando las cargas y las fuente se encuentran cerca (Zlinea = 0), ya que los voltajes de lnea a lnea en la carga y en la fuente son iguales
Fuenteconexin Y o D
Z linea
Z linea
Z linea
Carga 1 Y o
Carga n Y o
a
b
c
A
B
C
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