SISTEMAS POLIFÁSICOS

INFORME DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

1.-TEMA: SISTEMAS POLIFÁSICOS

2.- OBJETIVOS:

Reconocer cuales son las intensidades de línea, de fase y los voltajes de línea y de fase en un circuito polifásico.

Calcular la potencia activa y la potencia reactiva de un circuito polifásico.

Observar que sucede con los datos obtenidos en la práctica y con los datos obtenidos en los cálculos.

3.- MARCO TEÓRICO

3.1.- Sistemas Polifásicos

Un sistema polifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por dos o más tensiones iguales con diferencia de fase constante, que suministran energía a las cargas conectadas a las líneas.[1]

3.1.1.-Sistema Monofásico

Un sistema monofásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma.[2]

Figura.1. Sistema Monofásico

3.1.2.-Sistema Bifásico

Un sistema bifásico es un sistema de producción y distribución de energía eléctrica basado en dos tensiones eléctricas alternas desfasadas en su frecuencia 90º. En un generador bifásico, el sistema está equilibrado y simétrico cuando la suma vectorial de las tensiones es nula (punto neutro).[3]

V_f= √2 V_L

De la misma forma, designando con I a la intensidad de corriente del conductor de fase y con I0 a la del neutro, es válida la relación:

I_0= √2 I

En una línea bifásica se necesitan cuatro conductores, dos por cada una de las fases.

Figura 2. Sistema Bifásico

3.1.3.-Sistema trifásico

Un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.[4]

Figura 3. Sistemas trifásico

Ventajas de los sistemas Trifásicos:

La posibilidad de disponer de dos tensiones distintas, la más alta para receptores de mucho consumo (ascensores, bombas y aparatos industriales) y la otra menor para consumos domésticos y de alumbrado en los que prima la seguridad.

Permite la utilización de receptores monofásicos y trifásicos

Menores pérdidas en el transporte de energía y por tanto uso de conductores de menor sección

Mejor rendimiento en los receptores y de los generadores trifásicos que en los monofásicos

3.2 Conexión en Y

Conexión en estrella o conexión Y en la que todas las bobinas se conectan por un extremo a un punto común llamado neutro, quedando el otro extremo de cada una accesible junto con el neutro.[5]

Figura 4. Conexión Y

3.2.1- Cargas desequilibradas en Estrella ó Y

Es este caso I_F= I_L , por lo que en un sistema equilibrado en estrella se cumple que la suma vectorial de las intensidades de línea es igual a cero y por lo tanto IN = 0 ; se podría prescindir del hilo de neutro.[5]

Para determinar la potencia del sistema será suficiente con sumar las potencias de cada fase.

P= √3 V_L I_L cos⁡φ

Y lo mismo para potencia reactiva y aparente.

Q= √3 V_L I_L sen⁡φ

S= √3 V_L I_L

3.2.2.-Cargas desequilibradas en Estrella ó Y

Cuando hay neutro se cumple que la corriente IN es la suma vectorial de las corrientes de fase.[5]

3.3.- Conexión en triángulo

Conexión en triángulo o conexión D, en la que cada uno de los extremos de una bobina está conectado a un extremo de una bobina distinta.[5]

Figura 5. Conexión Triángulo

3.3.1.-Cargas equilibradas en Triángulo

La Il llega a un nudo de donde se distribuye entre las 2 fases conectadas al nudo, resultando:[5]

I_L= √3 I_F

La potencia:

P= √3 V_L I_L cos⁡φ

Q= √3 V_L I_L sen⁡φ

S= √3 V_L I_L

En definitiva, la potencia consumida por una carga trifásica equilibrada es igual tanto si la conexión es en estrella como en triángulo.

3.3.2.-Cargas desequilibradas en Triángulo

Las VL son iguales pero las impedancias son distintas en cada fase lo que provoca que las corrientes de líneas no sean iguales.[5]

3.4.- Intensidad de línea e Intensidad de Fase

Intensidad de fase: es la que recorre una fase en un sistema trifásico, o sea, la fase de un alternador o la de una carga.[5]

Intensidad de línea: es la que sale de los bornes del alternador y entra en los de una fase.[5]

3.5 Voltaje de línea y Voltaje de Fase

Voltaje de fase: es la diferencia de potencial que existe en cada una de las ramas monofásicas de un sistema trifásico. Para las cargas en estrella, la tensión de fase es la que aparece en la correspondiente impedancia, y coincide con la tensión simple. [5]

Figura 6. Voltajes de Fase para Secuencias Positiva y Negativa

Voltaje compuesto o de línea: es la diferencia de potencial que existe entre dos conductores de línea. Si se considera que es nula la impedancia ofrecida por esos conductores, las tensiones de línea en la carga son idénticas a las que se tienen en la salida del generador.[5]

En resumen

Estrella

V_L= √3 V_F I_L= I_F

Triángulo

V_L= V_(F|) I_L= √3 I_F

Tabla. 1. Voltajes de línea y de fase en Conexión Triangulo y Estrella

4.- MATERIALES

Una fuente de 120 V.

Un Vatímetro

Un voltímetro

Un amperímetro

Resistencias de 300 Ω

Inductancias de 300

5.- DATOS OBTENIDOS

V_L(V) V_F(V) I_L(A) I_F(A) P(W) Q(VAR)

Estrella 206

118 0.6 0.6 167 145

Triángulo

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