CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS POLIFÁSICOS

CIRCUITOS POLIFÁSICOS

1. INTRODUCCIÓN

Los circuitos o sistemas en los que las fuentes de ca operan a la misma frecuencia, pero en diferentes fases se conocen como polifásicos. se producen a menudo con un generador trifásico de ca, el cual consta básicamente de un imán giratorio (llamado rotor) rodeado por un devanado estacionario (llamado estator). Existen cuatro maneras estándar de conectar tres transformadores monofásicos o un transformador trifásico para operaciones trifásicas:   Y-Y, Δ - Δ, Y- Δ y Δ -Y.

II. CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS POLIFÁSICOS.

Los sistemas trifásicos son importantes por al menos dos razones:

• casi toda la potencia eléctrica se genera y distribuye en forma trifásica, a una frecuencia de utilización de 60 Hz (o w = 377 rad/s).
• El sistema trifásico es más económico que el monofásico, ya que la cantidad de alambre conductor requerida para un sistema trifásico es menor que la requerida para un sistema monofásico equivalente. [1]

DISEÑO DEL CIRCUITO

Todos los diseño de circuito se realizaron en el entorno de simulación MULTISIM 13 y constará de los siguientes elementos:

• Fuente ac.
• Resistencias, condensadores, bobinas.
• Multímetro

los pasos para analizar las mediciones del circuito es observar cada una de las características que presenta su diseño y configuración como lo son:

• Una fuente trifásica que tiene una misma amplitud para todas las tensiones, igual frecuencia y están desfasadas 120º entre cada una de ellas.

• Una impedancia de carga que tiene igual magnitud y fase.
• Analizar las secuencia a la que está configurada las fuentes de tensiones.

Sistema balanceado en Y -Y

Un sistema Y-Y balanceado es un sistema trifásico con fuente balanceada conectada en Y y carga balanceada conectada en Y.

[pic 1]

Figura 1. Diseño para la conexión de un circuito en Y -Y.

Posteriormente calculamos las tensiones de fase del circuito, teniendo en cuenta su secuencia.

[pic 2]

Figura 2. Mediciones para las tensiones de fase de una fuente trifásica en Y-Y.

Es posible establecer entonces, que la secuencia característica en el diseño del circuito de la figura 3 será negativa:

Van = 120∠ 0º; Vcn = 120∠ -120º; Vbn = 120∠ 120º.

Luego, en el circuito de la figura 3, obtenemos las tensiones de línea a línea:

[pic 3]

Figura 3. Mediciones para las tensiones de línea a línea de un circuito Y-Y en multisim.

Para estas mediciones es posible emplear en el análisis matemático la ley de tensiones de Kirchhoff y así obtener que:

  Vac = Van – Vcn = 120∠ 0º - 120∠ -120º = 207.84∠ 30º.

Vcb = Vcn – Vbn = 120∠ -120º - 120∠ 120º = 207.84∠ -90º.

Vba = Vbn – Van = 120∠ 120º - 120∠ 0º =207.84∠ 150º.

Posteriormente, podemos analizar las tensiones que están en la carga como circuitos individuales por fase debido a que el circuito consta de una conexión a neutro en cada una de las fases lo que hace valido esta técnica, redibujando obtenemos:

[pic 4]

Figura 4. Circuitos individuales por fase y con sus cargas.

Vemos que la diferencia estará en el ángulo de fase de cada una de las tensiones individuales. Dentro de la impedancia total estarán incluidas; la impedancia de fase, línea y carga, las cuales estarán representada como ZY.

ZL1 = j*w*L= j*377*0.1= j37.7 Ω = ZL2 = ZL3.

ZY1 = 10 + j37.7 Ω = ZY2 = ZY3.

IZY1 =  =   = 3.0766∠ -75. 1442º.[pic 5][pic 6]

IZY2 =  =   = 3.0766∠ 44. 8557º.[pic 7][pic 8]

IZY3 =  =   = 3.0766∠ 164. 8557º.[pic 9][pic 10]

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