Circuitos Basicos Balanceados y Desbalanceados

 

OBJETIVO GENERAL Profundizar el estudio de circuitos desbalanceados y balanceados, mediante el uso uso de de inf información ormación textual relacionados al tema en cuestión, cuestión, para comprender conceptos de su funcionamiento y estructura.

OBJETIVOS ESPECIFICOS   Buscar

información bibliográfica, referentes a circuitos balanceados y desbalanceados, que contribuyan a comprender mejor los fenómenos eléctricos en este tipo de circuitos.     Analizar un circuito balanceado de un desbalanceado, a través través de conceptos, gráficos que afiancen un estudio significativo del mismo.   Definir conceptos claros de circuitos balanceados y desbalanceados,  para formar nuevos conocimientos de estos temas estudiados.

INTRODUCCIÓN Los circuitos balanceados y desbalanceados se llevan a cabo su estudio en la energía trifásica, generalmente es utilizada en industrias para motores trifásicos; en los automóviles este tipo de energía se genera en los alternadores, las principales razones de porqué la energía trifásica es más eficiente a la monofásica son: -la potencia de un motor trifásico, los cables son 150% mayor al de uno monofásico. - En un sistema de distribución trifásico, los cables son 75% menores a los de un sistema monofásico con la misma potencia. Esto ayuda a la disminución de disipación de potencia en el alumbrado. - la potencia instantánea en un sistema monofásico cae tres veces por ciclo, mientras que la potencia trifásica nunca es cero, esto se lora siempre y cuando los voltajes y las corrientes se encuentran en la fase. La mayor parte de la generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica se efectúa por medio de sistemas polifásicos; por razones económicas y operativas los sistemas trifásicos son los más difundidos. Una fuente trifásica de tensión está constituida por tres fuentes monofásicas de igual valor eficaz pero desfasadas des fasadas 120º entre ellas.

 

La siguiente figura ilustra lo expuesto.

Fasorialmente:

CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS El cálculo de un circuito c ircuito trifásico desbalanceado desbalanceado se lleva a cabo mediante un análisis de nodos o de mallas, porque la simetría espacial, que permite reemplazar un problema trifásico equilibrado por otro monofásico representativo, ya no existe. También es evidente que las ventajas del trifásico sobre el monofásico desaparecen si el circuito está muy desequilibrado. También es posible calcular este tipo de circuitos circuitos usando el método de las componentes trifásicas.

Conexión en delta ( ) abierta: Es una carga en conexión delta desbalanceada, ya que la tercera impedancia que cierra el triángulo se omite. La tercera impedancia se puede considerar como si fuera demasiado demasiado grande (infinita): se tr trata ata como un circui circuito to abierto.

 

  Figura. Circuito desbalanceado en conexión  abierta Las dos impedancias son iguales, pero falta la tercera, que si estuviera conectada entre A y B daría lugar a que la carga total fuese un triángulo equilibrado. Las tensiones de línea en los terminales de la carga se suponen equilibradas y de secuencia ABC, por tanto:

El diagrama factorial que representa el análisis anterior se muestra en la figura

 

Figura. Diagrama fasorial del circuito desbalanceado en conexión  abierta Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga se conectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C sería el triple de la perdida en A o en B. Además las tensiones en las impedancias de los conductores serian desiguales y desequilibrados. Puesto que las tres corrientes de línea no son iguales, si esta carga se conectará a una fuente por medio de conductores, la potencia perdida en el conductor C sería el triple de la perdida en A o en B. Además las tensiones en las impedancias de los conductores serian desiguales y desequilibrados.

CONEXIÓN EN Y DESEQUILIBRADA: En el estudio de la conexión en Y desequilibrada se emplea el circuito de la figura.

Figura. Circuito trifásico en conexión Y desequilibrado Suponiendo conocidas las tensiones de la fuente, puede calcularse la corriente de línea si se conocen también las tensiones de A, B y C con respecto al punto neutro de la carga. La tensión (V NN’) se calcula empleando el método de los nodos. Puede obtenerse un circuito equivalente con respecto a los terminales N y N’, convirtiendo cada fuente de tensión

en fuente de corriente, este circuito se muestra en la figura.

Figura. Equivalente de fuentes de corriente, con respecto a N- N’  La aplicación de la ley de corrientes de Kirchhoff a la unión da:

 

nula (admitancia infinita), V NN’ será cero y la tensión en cada impedancia de fase no dependerá de las otras impedancias. Si, por el contrario Z NN’ es apreciable, la tensión en cada impedancia de fase influirá en las otras.

Si los neutros N y N’ se unen por medio de una impedancia

CIRCUITOS TRIFÁSICOS BALANCEADOS

Las fuentes de voltaje monofásicas, se originan como parte de un sistema trifásico. Un sistema de voltajes trifásico balanceado se compone de tres voltajes monofásicos que tienen la misma amplitud y la misma frecuencia de variación, pero están desfasados en el tiempo 120  cada uno con respecto a los otros dos. En la figura 6.1. a, se da una representación esquemática de tal sistema en una configuración Y. En la figura 6.1. b,  puede verse fasorial del sistema voltajesmonofásico trifásico. se El diagrama en el diagrama tiempo correspondiente de cadadevoltaje muestra en la figura 6.1. c; el valor máximo positivo ocurre primero en la fase A y luego sucesivamente en las fases B y C. Por esta razón se describe el voltaje trifásico de la figura 6.1. Indicando que tiene una secuencia de fases ABC.

 

  Figura 6.1. Sistema de voltajes trifásico balanceado

RELACIONES ENTRE CORRIENTES Y VOLTAJES DE LA CONEXIÓN EN Y Cada sistema trifásico balanceado se puede  procedimientos que se aplicaron a cada fase. experimentado en prácticas previas son aplicables simétricos. La disposición de tres voltajes

analizar mediante los De aquí que todo lo a los sistemas trifásicos monofásicos en una

configuración Y requiere de alguna modificación efectos totales. en Existen dos conjuntos de voltajes (figura para 6.2.):tratar con los

1.  Voltajes de línea (VAB, VBC, VCA) Es el voltaje efectivo entre dos líneas, se representa por V LL. 2.  Voltajes de fase (VNA, VNB, VNC):  Es el voltaje efectivo entre una línea y el neutro, se representa por V NL. Estos dos conjuntos de voltajes están relacionados así

Cualquier corriente que fluya desde la terminal de línea A (o B o C) debe ser de la misma que aquella que fluye a través del voltaje fuente de fase que aparece entre las terminales N y A (o N y B, o N y C). Por lo tanto, el generador trifásico conectado en Y la corriente de línea es igual a la corriente de fase, es decir:

ILL valor efectivo de la corriente de línea. I NL valor efectivo de la corriente de fase.

 

El comportamiento descrito anteriormente es igual para las cargas  balanceadas conectadas en Y.

Figura. Relación de fase y magnitud entre los voltajes V LL y V NL

RELACIONES ENTRE CORRIENTES Y VOLTAJES DE LA CONEXIÓN EN DELTA ( )  La relación entre las corrientes de línea y de fase son:

Figura. Diagrama fasorial de corrientes de línea y corrientes de fase IL Corriente efectiva de línea IF Corriente efectiva de fase Las corrientes por cada una de las fases de una carga trifásica equilibrada son iguales en magnitud y desfasadas 120  una con respecto a la otra. Como consecuencia las tres corrientes de línea son también iguales en magnitud y desfasadas 120 una con respecto de la otra.

 

 CONCLUSIONES

-  Un sistema puede estar desbalanceado cuando las tensiones de la fuente no son iguales en magnitud y/o difieren en fase por ángulos distintos. -  Si las cargas se encuentran de manera que las corrientes producidas  por los voltajes balanceados del circuito ta también mbién están balanceadas entonces todo el circuito está balanceado -  Para que los tres voltajes de un sistema trifásico estén balanceados deberán tener amplitudes y frecuencias idénticas y estar fuera de fase entre sí exactamente 120°, es importante en un sistema trifásico  balanceado la suma de los voltajes sea igual a cero: Va + Vb + Vc = 0 

RECOMENDACIONES

-  Para comprender como funcionan los circuitos trifásicos es necesarios primero conocer cómo se denominan las partes que lo componen así como todos los conceptos relacionados.   -  Sin un claro entendimiento de estos dos temas, se pueden ocasionar confusiones a la hora de conceptualizarlos o posteriormente resolver un problema con circuitos trifásicos.   -  Se sugiere practicar el tema tratado ya que es muy importante importa nte en nutra especialidad ya que con el e l tiempo este tema nos va a hacer de mucha ayuda.

BIBLIOGRAFIA EMIRO-ARDILA, CIRCUITOS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOS, BALANCEADOS, OCTUBRE 25-2009