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10.1.- VENTAJAS DEL USO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS.
• Se usan 3 ó 4 hilos (3 fases + neutro).• Posibilidad de 2 tensiones.
• Tensiones entre fases es 3 veces mayor que entre fase y neutro.
3230400
TEMA 10SISTEMAS TRIFSISTEMAS TRIFÁÁSICOS.SICOS.
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• Motores alternadores y transformadores trifásicos:
• Tienen mayor rendimiento que los monofásicos.• Son más sencillos.• Son más económicos.
• Los motores además:• Tienen un mayor par de arranque.• Aumenta el rendimiento.• Tienen mejor Factor de Potencia.
• El transporte de la Energía es más barato porque la sección de los conductores disminuye
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GENERACIÓN DE UN SISTEMA DE C.A. TRIFÁSICA
• En C.A. monofásica se hacía girar una espira en el seno de un campo magnético.
• En un sistema trifásico se giran 3 espiras en un campo magnético.
• Las espiras se sitúan a 120º cada una.
º1203
º360
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• Se genera una f.e.m. inducida en cada bobina pero desfasadas 120º eléctricos.
Valor instantáneo de las f.e.m. => e1 = Emax · sen (·t)
e2 = Emax · sen (·t – 120º)
e3 = Emax · sen (·t – 240º)0321 eee
La suma vectorial será:
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En los alternadores reales el electroimán con C.C. se coloca en el rotor y en el estator se colocan las tres bobinas a 120º cada una.
•De las bobinas se consiguen 6terminales. Se conectarán en Estrella (Y) o en Triángulo ().
La conexión Estrella es la más usada porque:• Permite sacar el Neutro.• Permite 2 tensiones diferentes.
El neutro a tierra junto al chasis del generador para la seguridad
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CONEXIÓN DEL ALTERNADOR EN ESTRELLA.
• De la unión de 3 bobinas sale el conductor Neutro.• De las otras partes de las bobinas salen fases.
Se han conectado en Y tres cargas iguales ( impedancias inductivas )
10.2.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS. CONEXIÓN - Y
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TENSIONES DE FASE (VF).• Cada bobina es un generador monofásico.• Genera una tensión de Fase => V10 , V20 , V30
INTENSIDAD DE LÍNEA (IL)• Las VF están aplicadas a cada carga, por lo que aparece una
intensidad por cada conductor de línea (IL): I1 , I2 , I3• La suma vectorial será la Intensidad de retorno del Neutro.
N321 IIII Si las cargas son equilibradas => IN = 0
TENSIONES DE LÍNEA (VL).• Tensiones entre Fases.V12 , V23 , V31
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Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a cada una de las mallas que se forman entre las tensiones de fase y las de línea tendremos:
Al ser las cargas de
carácter inductivo
10
12
2º30cosV
VTriángulo isósceles
fL V3V
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10.2. CONEXIÓN DE LOS RECEPTORES• Las cargas pueden conectarse en:
• Estrella (Y).• Triángulo ().• Monofásico entre fase y neutro.• Monofásico entre fase y fase.
• En cargas monofásicas se debe repartir entre cada una de las fases para evitar desequilibrios de intensidad entre las fases.
cosIV3P LL
P = Potencia activa de la carga trifásica.
VL = Tensión de línea.
IL = Intensidad de línea.
Cos = Factor de Potencia de la carga.
• Potencias Equilibradas.
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CARGA EQUILIBRADA EN ESTRELLA (Y)
Sistema equilibrado.
Aplicando la ley de Ohm a cada una de las cargas tenemos las corrientes por cada fase
Desfasadas entre si 120º
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• Tensiones desfasadas 120º• Intensidades desfasadas 120º• Intensidades desfasadas un ángulo
respecto de la tensión.• Valor modular => I1= I2= I3= IL
• Se cumple que:N321 IIII
Se puede eliminar el conductor Neutro, porque las cargas están equilibradas.
Se forma un neutro artificial
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POTENCIA DEL SISTEMA TRIFÁSICO.• Es la suma de las potencias de cada carga monofásica.
En los sistema equilibrados tendremos:
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CARGA EQUILIBRADA EN TRIÁNGULO.Al conectar las cargas en triángulo, éstas quedan sometidas a cada una de las respectivas tensiones de línea. Por cada una de las cargas aparece una corriente I12 , I23 , I31, que llamaremos corriente de fase (If).
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• Si el sistema está equilibrado tendremos:Z12 12 = Z23 23 = Z31 31 = ZTT
• Por lo tanto tendremos:
1212
1212
ZVI
2323
2323
ZVI
3131
3131
ZVI
Las intensidades también están desfasadas entre sí120º y un ángulo respecto de las tensiones.
Valores modulares: I12= I23= I31= If
Intensidades de línea (IL) => I1, I2, I3
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• Si aplicamos la primera ley de Kirchhoff a cada
uno de los nudos obtenemos:
31121 III1Nudo 12232 III2Nudo
23313 III3Nudo
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10
12
2º30cosV
V
Triángulo isósceles
fL I3I
31121 III1Nudo
12232 III2Nudo
23313 III3Nudo
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POTENCIA DE UN SISTEMA TRIFÁSICO
P = V12· I12· cos12 + V23· I23· cos23 + V31· I31· cos31
• En sistema equilibrados tenemos:cos12 = cos23 = cos31
cosIV3P fL cosIV3P LL
senIV3Q LL LL IV3S
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10.3.- MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA.
• Mediante baterías de condensadores en Estrella (Y) o en Triángulo (), conectados en paralelo con la carga.
• Cálculo igual que para monofásicos.• Se usan baterías automáticas de condensadores.
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INSTALACIONES TRIFÁSICAS DE VARIOS RECEPTORES.
• Se trata de calcular la potencia total instalada, el factor de potencia y la intensidad total de la instalación trifásica de la que se conectan varias cargas de potencia activa y FP conocidas.
• Primero se calculan las Potencias Activas (P) y las Potencias Reactivas (Q) de cada carga y se obtiene Ptotal , Qtotal , cos total y la Itotal.
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CAIDA DE TENSIÓN EN LAS LÍNEAS TRIFÁSICAS DE C.A.
• Caída de tensión debido a la resistencia de los conductores.
Vf = RL · IL · cos
La Vf se resta a la tensión simple.
fL ΔV3ΔV cosIR3ΔV LLL
Sección mínima del conductor:
L
L
ΔVcosILρ3S