corriente_alterna



Conexión de fuentes en un sistema trifásico

Conexión de fuentes en estrella
Conexión de fuentes en triángulo

En un sistema trifásico tenemos tres fuentes de tensión, que en realidad son las tres bobinas de un alternador. Para su transporte se conectan entre sí en estrella o en triángulo. De esta forma utilizaremos tres conductores para su transporte en vez de los seis que utilizaríamos si enviásemos las tres corrientes generadas de forma independiente.
Si los valores eficaces y las frecuencias son iguales y están desfasado entre sí un ángulo γ= 120º el sistema trifásico será equilibrado.
Se establecen las siguiente definiciones:

Tensión de fase o tensión simple es la tensión entre un conductor de fase y el punto neutro o tierra. Para las fases a, b y c tendremos las correspondientes tensiones de fase
Tensión de línea o tensión compuesta es la tensión entre dos fases. Tendremos que:

Intensidad de línea es la intensidad que circula por cada uno de los conductores que unen el generador con la carga.
Intensidad de fase es la intensidad que suministra cada generador o que se consume en cada una de las tres cargas.

1. Conexión de fuentes en estrella

En la conexión en estrella se unen los terminales negativos de los tres generadores (o de las tres bobinas de un alternador) a un punt

o común N, llamado punto neutro y los terminales positivos se conectan a las líneas de distribución.
El neutro se suele conectar a tierra como mediada de protección. Del punto neutro se puede sacar un hilo neutro por el que, si el sistema es equilibrado, circulará una intensidad igual a la suma de la intensidad en las tres fases, que será igual a cero.
La red de distribución quedará formada por los tres conductores de fase y por el neutro, si se utiliza. En las líneas de baja tensión se suele utilizar el neutro, mientras que en alta tensión se pone el neutro a tierra sin que forme parte de la línea. Las tensiones de fase serán:

La tensión de línea o tensión compuesta que tendremos entre cada dos conductores de fase será la diferencia vectorial de dos generadores monofásicos, por lo que:

El diagrama vectorial de la figura 1 nos muestra las tres tensiones de línea y las de fase. Como podemos observar, para un sistema equilibrado, las tres tensiones de línea son iguales entre sí en módulo y están desfasadas 120º entre sí.

Figura 1: Diagrama vectorial de fuerzas electromotrices para un generador en estrella equilibrado en secuencia de fases directa.

Analizando el diagrama vectorial de la figura 1 podemos observar que la tensión de línea se obtiene a partir de un triángulo isósceles cuyos dos lados iguales se corresponden con las tensiones de fase. Dividiendo este triángulo isósceles en dos triángulos rectángulos iguales, nos que dará el triángulo de la figura 2.

Figura 2: Triángulo isósceles.

De esta figura podemos deducir:

Y como las tres tensiones de línea tienen el mismo módulo, podemos generalizar que, en una conexión de generadores en estrella:

También podemos comprobar en el diagrama que, en caso de secuencia directa, cada una de las tensiones de línea adelanta 30º respecto a la tensión de fase de origen. Es decir, Uab está adelantada 30º respecto a U_a, U_bc está adelantada 30º respecto a U_b y U_ca está adelantada 30º respecto a U_c.

	En caso de que la secuencia fuese inversa, las tensiones de línea estarían retrasadas 30º respecto a las tensiones de fase correspondiente.
Figura 3: Diagrama vectorial de fuerzas electromotrices para un generador en estrella equilibrado en secuencia de fases inversa

Las líneas se identifican por el valor de la fuerza electromotriz de línea (o compuesta). Así, si decimos que un alternador trifásico genera 100 KV, sus devanados conectados en estrella proporcionan 100/√3 KV, que es la tensión de fase.
Respecto a las intensidades, como cada generador monofásico (o cada devanado del alternador) se encuentra en serie con el conductor de línea, las intensidades de línea y de fase serán iguales.

2. Conexión de fuentes en triángulo

Se une el final de cada bobina con el principio de las siguiente, formando un sistema cerrado. En este caso no hay punto neutro. De los vértices del triángulo parten las líneas de distribución.

De esta forma las líneas procedentes de un alternador en triángulo sólo pueden tener tres conductores de fase, no hay neutro posible.
Las tensiones de línea coinciden con las fuerzas electromotrices de las bobinas del alternador, siendo:

Es decir, el valor eficaz de las tensiones de línea coincide con el valor de las tensiones de fase:

En cuanto a las intensidades, se cumplirá que:

Figura 3: Diagrama vectorial de fuerzas electromotrices para un generador en triángulo equilibrado en secuencia de fases directa

En el diagrama vectorial de la figura 4 podemos observar que la intensidad de línea se obtiene a partir de un triángulo isósceles cuyos dos lados iguales se corresponden con las intensidades de fase. Dividiendo este triángulo isósceles en dos triángulos rectángulos iguales, nos quedará un triángulo semejante al que de la figura 2 pero con los valores de intensidades de línea y de fase de la conexión en triángulo podremos deducir que:

Y como las tres intensidades de línea tienen el mismo módulo, podemos generalizar que, en una conexión de generadores en triángulo: