VENTAJAS Y APLICACIONES DE LOS SISTEMAS TRIFÁSICOS

VENTAJAS Y APLICACIONES DE LOS SISTEMAS TRIFÁSICOS SISTEMAS MONOFÁSICOS Los sistemas monofásicos pueden generarse haciendo rotar dos conductores curvados en un campo magnético. Tales máquinas se llaman alternadores monofásicos. Pero el voltaje producido por una sola curva es muy pequeño y no es suficiente como para abastecer cargas prácticas. Por ello se conectan numerosas curvas en serie para formar un devanado en un alternador práctico. La suma de los voltajes inducidos en todas las curvas esta ahora disponible como voltaje en corriente alterna monofásica, que es suficiente para impulsar cargas prácticas. Pero en la práctica hay ciertas cargas que requieren alimentación polifásica. Fase significa ramal, circuito o del devanado de la armadura. Muchas aplicaciones necesitan ser abastecidas por muchos voltajes AC presentes en él simultáneamente. Tales sistemas se denominan sistemas polifásicos. Para desarrollar sistemas polifásicos, el devanado es un alternador dividido en el número de fases requeridas. En tales secciones, se induce un voltaje AC separado. Así que hay muchos voltajes AC independientes presentes iguales al número de fases del devanado de la armadura. Varias fases del devanado de la armadura están dispuestos de tal forma que las magnitudes y frecuencias de todos estos voltajes son la misma pero tienen una diferencia de fase definida con respecto a las otras. La diferencia de fase depende del número de fases en los que la armadura se divide. Por ejemplo, si la armadura se divide en tres bobinados entonces tendremos disponibles tres voltajes AC separados que tendrán la misma frecuencia pero tendrían una diferencia de fase de 360º/3 = 120 º con respecto a las otras. Los tres voltajes con una diferencia de fase de 120 º están disponibles para suministrar una carga trifásica. Los tres voltajes con una diferencia de voltaje de 120 º están disponibles para suministrar una carga trifásica. Tales sistemas se llaman sistemas trifásicos. Similarmente dividiendo la armadura en varios números de fases, en un sistema de dos fases, puede obtenerse un sistema de alimentación de seis fases. Una diferencia de fases entre tales voltajes es 360º/n donde n es el número de fases.

Circuitos Trifásicos La mayor parte de la generación, generac ión, transmisión, trans misión, distribución distribuci ón y utilización utilizació n de la energía eléctrica se efectúa por medio de sistemas polifásicos; poli fásicos; 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 120º entre ellas. La siguiente figura ilustra lo expuesto.

APLICACIÓN DE LOS CIRCUITOS TRIFÁSICOS La principal aplicación para los circuitos trifásicos se encuentra en la distribución de la energía eléctrica por parte de la compañía de luz a la población. Nikola Tesla probó que la mejor manera de producir, transmitir y consumir energía eléctrica era usando circuitos trifásicos. Algunas de las razones por las que la ene rgía trifásica es superior a la monofásica son: La potencia en KVA (Kilovoltio amperio) de un motor trifásico es aproximadamente 150%  mayor que la de un motor monofásico. En un sistema trifásico balanceado los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que  necesitarían para un sistema monofásico con la misma potencia en VA por lo que esto ayuda a disminuir los costos y por lo tanto a justificar el tercer cable requerido. La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia  proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero por lo que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.

Figura 2. Gráfica de potencia en un sistema monofásico.

Figura 3. Gráfica de potencia en un sistema trifásico. 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. En la práctica un sistema trifásico es más e conómico y tiene ciertas ventajas sobre otros sistemas polifásicos. Por ello los sistemas trifásicos son muy populares y ampliamente usados.

Ventajas de los Sistemas Trifásicos En los sistemas trifásicos, la armadura del alternador tiene tres devanados y produce tres voltajes alternos independientes. La magnitud y frecuencia de todos ellos es igual pero tienen una diferencia de fase de 120 º entre sí. Tales sistemas trifásicos tienen las siguientes ventajas sobre los sistemas monofásicos. 1. La producción de las máquinas trifásicas es siempre mayor que las de las máquinas monofásicas del mismo tamaño, aproximadamente 1,5 más. Así para un tamaño y vo ltaje dado un alternador trifásico ocupa menos espacio y es menos costoso t ambién que los monofásicos del mismo tamaño. 2. Para una transmisión y distribución, los sistemas trifásicos necesitan menos cobre o menos material conductor que un sistema monofásico simple dado en voltio amperios y voltaje por lo que la transmisión es mucho más económica. 3. Es posible producir campos magnéticos rotatorios con bobinados estacionarios usando el sistema trifásico. Por ello los motores trifásicos son de autoarranque. 4. En un sistema monofásico, la potencia instantánea es una función del tiempo y fluctúa w.r.t. veces Esta fluctuación de potencia causa vibraciones considerables en los motores monofásicos. Por ello el rendimiento de los sistemas monofásicos es pobre. Sin embargo, la potencia instantánea en los sistemas trifásicos es constante. 5. Los sistemas trifásicos dan una salida estable. 6. Una alimentación monofásica puede obtenerse de los circuitos trifásicos pero trifásica no puede obtenerse de un motor monofásico.

7. El factor de potencia de los motor es monofásicos es pobre en relación a los motores trifásicos equivalentes. 8. Para máquinas convertidoras como los rectificadores, el voltaje de salida en corriente continua es más uniforme si el número de fases se incrementa.