1 1 Sistemas Trifásicos. La mayor parte de la generación y transmisión de energía eléctrica de potencia se realiza a través de circuitos trifásicos de c.a. La potencia entregada a una carga trifásica es constante en todo momento, en vez de ser pulsatoria como en los sistemas monofásicos. Una carga balanceada consume la misma cantidad de potencia en cada una de sus tres fases.
2 Generación, Transmisión y Distribución de Energía Eléctrica.
3 Descripción sistema eléctrico desde los puntos de producción de la energía hasta los de consumo. CENTRALES GENERADAS: – Plantas Hidroeléctricas – Plantas GeoTérmicas y Térmicas (combustibles líquidos, vapor) – Plantas Eólicas – Nucleares ESTACIONES ELEVADORA: Elevan la tensión desde el valor de generación hasta el de transporte a grandes distancias. Típico, Generación de 20KV se eleva a niveles de 138KV – 550KV para la transmisión. SISTEMA DE TRANSMISIÓN: Transporte de energía eléctrica a grandes distancias. SUBESTACIONES DE TRANSFORMACIÓN: (Plantas de producción industriales) Reducen la tensión del transporte para interconexión, a tensiones de reparto, en los grandes centros de consumo. SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN Transforman la tensión desde el nivel de la red de transmisión hasta el de la red de distribución en media tensión para centros de consumo industriales, comercial y población. Tensiones típicas de 13,800 V y 34,500V. RED DE DISTRIBUCIÓN DE BAJA TENSIÓN Alimentan directamente los distintos receptores, siendo, el último escalón en la distribución de la energía eléctrica. Tensiones típicas de 120/220V, 480/240V.
4 Fuentes de Tensión Trifásicas.
5 Secuencia de fase en tensiones Trifásicas.
6 Conexiones básicas en Sistema Trifásico.
7 Representación fuentes de Voltajeen Circuitos Trifásicos.
8 Sistema Trifásico Equilibrado.
9 2 Conexiones en Y (estrella) y ? (delta).
10 La Conexión en Y (estrella).Circuito con carga resistiva equilibrada.
11 Conexión en Y , secuencia de fase.
12 La Conexión en ? (delta).Circuito con carga resistiva equilibrada.
13 Conexión en ?, secuencia de fase.
14 3 Relaciones de Potencia en Circuitos Trifásicos.
15 Relaciones de Potencia en Circuitos Trifásicos.
16 Expresiones de Potencia en términos de magnitudes de Línea para cargas trifásicas balanceadas.
17 Ejemplo, Circuito trifásico en Y-Y. Dado un sistema trifásico conectado en Y–Y, con un voltaje por fase de Vfase=120 Vrms, La impedancia por fase tiene una valor |Z|=15 ?, y ?= 35°. Obtenga: La magnitud del Voltaje y la Corriente de Línea. La Potencia Aparente, Media y Reactiva, consumida por la carga trifásica. El factor de Potencia.
18 Solución: Circuito trifásico en Y-Y.
19 4 Medida de la Potencia Media en circuitos trifásicos. Para la medición de Potencia, se utiliza un instrumento denominado Vatímetro (Wattímetro). Proporciona el valor medio de la potencia del circuito. El Vatímetro contiene dos bobinas independientes: Bobina de Corriente: elaborada con alambre grueso y muy baja resistencia. Conexión en serie con uno de los conductores conectados a la carga. Conduce una corriente proporcional a la corriente de carga. Bobina de Potencial: número elevado de espiras de alambre delgado, con resistencia relativa alta. Conexión entre los conductores hacia la carga. Conduce una corriente proporcional a la tensión de la carga.
20 Medición de Potencia en un sistema trifásico. Para medir la potencia total en un sistema de n líneas conductoras es necesario conocer n-1 corrientes y tensiones. Esto es así, dado que uno de los terminales es seleccionado como referencia, quedando sólo n-1 tensiones y corrientes independientes en los n conductores. La potencia total es la suma de n-1 términos producto, es decir, p=v1i1 + v2i2 + … + vn-1in-1.
21 Medición de Potencia en un sistema trifásico. Para el circuito trifásico en Y, con carga balanceada, la medida de la potencia media, utilizando el método de los dos vatímetros, puede expresarse como: Donde: ?1: ángulo de fase entre VAB e IaA. ?2: ángulo de fase entre VCB e IcC. Para calcular W1 y W2 se expresa ?1 y ?2 por medio del ángulo de la impedancia de fase, |Z|??°, que es igual al ángulo entre la tensión y la corriente de fase. Para una secuencia de fase positiva: ?1 = ? + 30° = ?fase+ 30°. ?2 = ? ? 30° = ?fase ? 30°.
22 Medición de Potencia en un sistema trifásico. Así, la Potencia Media Total del circuito trifásico será: La suma de las lecturas indica la potencia media total, independientemente del desbalance de la carga y/o el desbalance de la fuente, trifásicos. Consideraciones: a) Lecturas iguales de los vatímetros indica una carga de FP unitario. b) Si el FP es superior a 0.5, ambos vatímetros darán una lectura positiva. c) Lecturas iguales y opuestas señalan una carga puramente reactiva. d) Si el FP es igual a 0.5, uno de los dos vatímeros dará un valor cero. e) Si el FP es inferior a 0.5, uno de los dos vatímeros dará un valor negativo. f) Una lectura W2 mayor que W1 indica una impedancia Inductiva. g) Una lectura W2 menor que W1 significa una carga Capacitiva.