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Los Sistemas Trifásicos.

Los sistemas de transmisión y distribución de mayor utilización son los sistemas trifásicos, los cuales están constituidos por tres tensiones de igual magnitud, desfasadas 120° entre sí. Las ventajas de usar este tipo de distribución son las siguientes:

Para alimentar una carga de igual potencia eléctrica, las corrientes en los conductores son menores que las que se presentan en un sistema monofásico.

Para una misma potencia, las maquinas eléctricas son de menor tamaño que las maquinas eléctricas monofásicas.

La diferencia entre un sistema monofásico y uno trifásico se presenta en la figura No.4.

Se puede ver que en un sistema trifásico es posible conectar cargas monofásicas y trifásicas simultáneamente. Por ejemplo, en la figura No. 4 b) el esquema muestra un generador trifásico que alimenta a través de tres conductores alimentadores una única carga trifásica de 45 kW y las demás son cargas monofásicas.

Configuraciones de los circuitos trifásicos.

Los circuitos trifásicos presentan dos configuraciones básicas en función de la conexión del generador, las que se pueden ver en la figura No.5

En ambos sistemas se requiere de las 3 líneas activas, denominadas R,S y T, para la alimentación de las cargas trifásicas, la conexión interna de las cargas puede ser en estrella o triángulo indistintamente, tal como se muestra en la figura No. 6.

En la figura No.6, la línea neutra N nos indica que la fuente trifásica del sistema de distribución es un generador conectado en estrella, sin embargo no se requiere para alimentar las cargas trifásicas. Si la línea neutra "N", no existiera como es el caso de un sistema de distribución alimentado por un generador conectado en triángulo, las cargas trifásicas seguirían funcionando.

Las variables eléctricas de un sistema trifásico.

El estudio del consumo de energía eléctrica en un sistema trifásico requiere estudiar las variables eléctricas que se presentan en este tipo de circuito, las variables trifásicas más importantes son:

La corriente en las líneas. Si las tres corrientes de línea son iguales, se dice que el sistema esta balanceado, como ocurre con un motor eléctrico, en caso contrario se dice que esta desbalanceado.

IR, IS, IT (denominadas actualmente IL1, IL2, IL3 según la IEC)

Las tensiones entre las líneas.

URS, UST, UTR (denominadas actualmente U12 ,U23 , U31 según IEC)

Las corrientes de línea y tensiones entre líneas son mostradas en la figura No.7 Observe que las corrientes de línea pueden ser medidas para cada carga; así como para todo el sistema.

En el análisis del consumo de energía eléctrica de una carga balanceada, se requiere conocer el voltaje entre líneas, las corrientes de línea y el factor de potencia de la carga trifásica.

Las potencias eléctricas trifásicas que para una carga balanceada se puede calcular mediante las expresiones siguientes:

Donde:

P3f _ = Potencia trifásica, en kW

Q3f = Potencia reactiva trifásica, en kVAR

S3f = Potencia aparente trifásica, en kVA

Ulinea = Tensión entre líneas, en Voltios (V)

Ilinea = Corriente de línea, en Ampere (A)

cosf = Coseno del ángulo de desfase o factor de potencia de la carga trifásica.

Si la carga es desbalanceada, se requiere el factor de potencia por fase. Aunque en estos casos, se trata de manejar un factor de potencia promedio, especialmente cuando se diseña sistemas de compensación de energía reactiva.

Las tensiones y corrientes presentan una distribución en el tiempo como la mostrada en la figura No.8.

Si las plantas A y B del ejemplo anterior hubieran tenido una alimentación trifásica, suponiendo que las corrientes de línea eran iguales (carga balanceada) y manteniendo los mismos datos, las potencias serían:

Planta A

S = Ö 3*380V*200 A /1000 = 131,6 kVA

P = Ö 3*380*200*cos53°/1000= 78,9 kW

Q= Ö 3*380*200*sen53°/1000= 105,3 kVAR

 

Planta B

S = Ö 3*380*200/1000 = 131,6 kVA

P = Ö 3*380*200*cos30°/1000 = 113,9 kW

Q = Ö 3*380*200*sen30°/1000 = 65,8 kVAR

 

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