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ESCUELA TÉCNICA NTRA SRA DE LA GUARDIA
INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS ELECTRICOS
TRABAJO PRÁCTICO
CORRIENTE TRIFÁSICA
HISTORIA DE LOS CIRCUITOS TRIFÁSICOS
Nikola Tesla, un inventor Serbio-Americano fue quien descubrió el principio del campo
magnético rotatorio en 1882, el cual es la base de la maquinaria de corriente alterna.
Él inventó el sistema de motores y generadores de corriente alterna polifásica que da
energía al planeta. Sin sus inventos el día de hoy no sería posible la electrificación que
impulsa al crecimiento de la industria y al desarrollo de las comunidades.
El descubrimiento de el campo magnético rotatorio producido por las interacciones de
corrientes de dos y tres fases en un motor fue uno de sus más grandes logros y fue la
base para la creación de su motor de inducción y el sistema polifásico de generación y
distribución de electricidad. Gracias a esto, grandes cantidades de energía eléctrica
pueden ser generadas y distribuidas eficientemente a lo largo de grandes distancias,
desde las plantas generadoras hasta las poblaciones que alimentan. Aún en estos días se
continúa utilizando la forma trifásica de el sistema polifásico de Tesla para la
transmisión de la electricidad, además la conversión de electricidad en energía mecánica
es posible debido a versiones mejoradas de los motores trifásicos de Tesla.
En Mayo de 1885, George Westinghouse, cabeza de la compañía de electricidad
Westinhouse compró las patentes del sistema polifásico de generadores,
transformadores y motores de corriente alterna de Tesla.
En octubre de 1893 la comisión de las cataratas del Niagara otorgó a Westinghouse un
contrato para construir la planta generadora en las cataratas, la cual sería alimentada por
los primeros dos de diez generadores que Tesla diseñó. Dichos dinamos de 5000
caballos de fuerza fueron los más grandes construidos hasta el momento. General
Electric registró algunas de las patentes de Tesla y recibió un contrato para construir 22
millas de líneas de transmisión hasta Buffalo. Para este proyecto se utilizo el sistema
polifásico de Tesla. Los primeros tres generadores de corriente alterna en el Niagara
fueron puestos en marcha el 16 de noviembre de 1896.
NATURALEZA Y APLICACIONES
La tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas,
acopladas, (se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º
entre si (o sea un tercio del Periodo).
Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro
(tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R , S, T, y N para el
conductor neutro si existe.
Sistema de tres tensiones trifásicas
Este sistema de producción y transporte de energía , en forma trifásica, desde el
generador a los receptores esta universalmente adoptado, debido a que presenta
economía en el material de los conductores, para la misma potencia eléctrica
transmitida, y además permite el funcionamiento de motores eléctricos muy simples
duraderos y económicos, de campo rotatorio, como los motores asíncronos de rotor en
cortocircuito (motores de "jaula de ardilla"), que son los empleados en la mayoría de las
aplicaciones de baja y mediana potencia.
Los receptores monofásicos, se conectan entre dos conductores del sistema de 3 o 4
conductores, y los motores y receptores trifásicos, a las 3 fases simultáneamente.
En el caso de un edificio de viviendas, por ejemplo, se reparten las cargas de cada planta
entre las distintas fases, de forma que las 3 fases queden aproximadamente con la
misma carga (sistema equilibrado)
Los transformadores para la corriente trifásica son análogos a los monobásicos, salvo
que tienen 3 devanados primarios y 3 secundarios.
GENERADORES Y CONEXIONES ESTRELLA Y TRIANGULO
Los generadores constan esencialmente de tres devanados (fases) , o sea disponen de 6
bornes , dos por cada fase, y las bornas activas de salida se denominan U , V, W, y van
conectados a los conductores activos R, S, T
Generador trifásico con tres devanados estatóricos
Conexiones de un alternador trifásico
Según se observa en la figura, las conexiones del generador pueden efectuarse en
estrella (mayor tensión entre fases) , o en triangulo (menor tensión entre fases). Cuanto
mayor es la tensión en los conductores activos, menor es la intensidad para igualdad de
potencia transportada por la línea, y menor por tanto la sección necesaria de los
conductores.
Conexiones en estrella y en triangulo
Las tensiones normalizadas para la distribución a los usuarios finales para aplicaciones
generales, son de 220V y 380V . (la tensión de 125 V está a extinguir) Ambas dos
tensiones, se pueden transportar utilizando las 3 fases y el neutro, conectando el
generador en estrella.
Por composición vectorial de las tensiones se observa que la tensión de fase
380V = 31/2 x 220 V = 1,73 x 220V
Análogamente, por composición vectorial puede demostrarse que la corriente que pasa
por el conductor neutro si las cargas aplicadas a cada fase son iguales, es nula. De ahí el
interés en distribuir en lo posible las cargas por igual entre todas las fases
TENSIONES E INTENSIDADES EN LAS LINEAS Y EN LAS FASES
En general, es mas fácil medir las intensidades en las líneas que en las fases. Además, es
necesario saber la intensidad de línea ya que ésta es la que condiciona la sección del
conductor de la misma
Con carga simétrica en cada fase, se cumple
1-CONEXIÓN DE RECEPTORES EN ESTRELLA
composición vectorial de tensiones en conexión estrella
intensidad de fase =intensidad de línea
tensión de fase =tensión de estrella
Tensión de linea=1,73 x tensión de fase
2-CONEXIÓN DE RECEPTORES EN TRIANGULO
composición vectorial de tensiones e intensidades en conexión triangulo
Tensión de línea = tensión de fase
Intensidad de linea= 1,73 Intensidad de fase
POTENCIAS EN UN SISTEMA TRIFASICO EQUILIBRADO
Como cada una de las 3 fases del devanado o resistencia del receptor está sometida a la
tensión de fase Uf y circula una intensidad de fase If , la potencia total aparente es:
S= 3x Uf . If
Pero como es mas fácil medir los valores de línea, generalmente se calcula la potencia
en función de estos valores:
Siendo U la tensión de línea e I la intensidad de línea;
Potencia aparente (la que carga la línea) S = 1,73 U x I
Potencia activa (la útil) P= 1,73 U x I x cos j
Potencia reactiva (inútil) Q= 1,73 U x I x sen j
Siendo el ángulo de retraso de la intensidad respecto a la tensión, debido a las
inductancias de los receptores. cos j = XL/ Z (reactancia inductiva /impedancia).