4: Introducción a los componentes simétricos

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James Kirtley
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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Introducción

La entrega 3 de estas notas se refería principalmente a redes que están equilibradas, en las que los tres voltajes (y tres corrientes) son idénticos pero para desplazamientos de fase exactos de 120 ^o. Las condiciones desequilibradas pueden surgir de fuentes o cargas de voltaje desiguales. Es posible analizar algunos tipos simples de redes desequilibradas utilizando técnicas de solución directa y transformaciones wye-delta. Sin embargo, las redes de energía pueden llegar a ser bastante complejas y muchas situaciones serían muy difíciles de manejar usando el análisis de red ordinario. Por esta razón, se ha desarrollado una técnica que ha llegado a denominarse componentes simétricos.

Los componentes simétricos, además de ser una poderosa herramienta analítica, también son conceptualmente útiles. Los propios componentes simétricos, que se obtienen de una transformación de las tensiones y corrientes de línea ordinarias, son útiles por derecho propio. Los componentes simétricos se han aceptado como una forma de describir las propiedades de muchos tipos de elementos de red como líneas de transmisión, motores y generadores.

4.1: La transformación de componentes simétricos
La base de esta técnica de transformación de componentes simétricos es una transformación de los tres voltajes y tres corrientes en un segundo conjunto de voltajes y corrientes. Este segundo conjunto se conoce como los componentes simétricos.
4.2: Impedancias de secuencia
Muchos tipos diferentes de elementos de red exhiben un comportamiento diferente a los diferentes componentes simétricos. Por ejemplo, como veremos en breve, las líneas de transmisión tienen una impedancia para la secuencia positiva y negativa, pero una impedancia completamente diferente a la secuencia cero. Las máquinas giratorias tienen diferentes impedancias para las tres secuencias.
4.3: Fuentes desequilibradas
Considera la red que se muestra en la Figura 4. Una resistencia trifásica balanceada es alimentada por una línea balanceada (con acoplamiento mutuo entre fases). Supongamos que solo una fase de la fuente de voltaje está funcionando, de manera que:
4.4: Máquinas giratorias
Algunos elementos de red se representan más fácilmente por redes de secuencia que por redes de fase ordinarias. Este es el caso, por ejemplo, para máquinas síncronas. Los motores y generadores síncronos producen una secuencia positiva de voltaje interno y tienen impedancia terminal.
4.5: Transformadores
Los transformadores proporcionan algunas características interesantes en la configuración de redes de secuencia. El primero de ellos surge del hecho de que las conexiones de transformadores wye-delta o delta-wye producen cambios de fase de primaria a secundaria. Dependiendo de la conexión, este desplazamiento de fase puede ser más o menos 30o de primario a secundario para tensiones y corrientes de secuencia positiva.
4.6: Fallos desequilibrados
Una aplicación muy común de componentes simétricos es en el cálculo de las corrientes que surgen de cortocircuitos no blancados. Para los sistemas trifásicos, las posibles fallas desequilibradas son: