3: Redes polifásicas

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 85529

James Kirtley
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

La mayoría de las aplicaciones de energía eléctrica emplean tres fases. Es decir, se utilizan tres circuitos portadores de energía separados, con tensiones y corrientes escalonadas simétricamente en el tiempo. Dos razones principales para el uso de energía trifásica son el uso económico de conductores y un flujo de potencia casi constante.

Los sistemas con más de una fase generalmente se conocen como polifásicos. Los sistemas trifásicos son los más comunes, pero hay situaciones en las que se puede utilizar un número diferente de fases. Los sistemas bifásicos tienen una simplicidad que los hace útiles para la enseñanza de vehículos y para ciertos servomecanismos. Es por ello que las máquinas bifásicas aparecen en laboratorios y libros de texto. Los sistemas con un número relativamente grande de fases se utilizan para ciertas aplicaciones especializadas como rectificadores controlados para fundiciones de aluminio. Se han propuesto sistemas de seis fases para aplicaciones de transmisión de muy alta potencia.

Los sistemas polifásicos son cualitativamente diferentes de los sistemas monofásicos. En cierto sentido, los sistemas polifásicos son más complejos, pero muchas veces mucho más fáciles de analizar. Esta pequeña paradoja se hará evidente durante la discusión de las máquinas eléctricas. Es interesante señalar que la conversión física entre sistemas polifásicos de diferente número de fase siempre es posible.

Este capítulo inicia con una discusión elemental sobre las redes polifásicas y demuestra algunas de sus características básicas. Termina con una breve discusión sobre los sistemas por unidad y la representación del sistema de potencia.

3.1: Dos Fases
El sistema bifásico es el más simple de todos los sistemas polifásicos de describir.
3.2: Sistemas trifásicos
3.3: Voltajes de línea
3.4: Transformadores
3.5: Transformadores trifásicos
3.6: Líneas polifásicas y equivalentes monofásicos
Por ahora, uno podría sospechar que un sistema polifásico equilibrado puede considerarse simplemente como tres sistemas monofásicos, a pesar de que las tres fases están físicamente interconectadas. Esta sensación se ve reforzada por la equivalencia entre fuentes e impedancias conectadas wye y delta. Se requiere un paso más para demostrar que la equivalencia monofásica es efectivamente útil, y esto se refiere a situaciones en las que las fases tienen acoplamiento mutuo.
3.7: Introducción a los sistemas por unidad
Estrictamente hablando, los sistemas por unidad no son más que normalizaciones de voltaje, corriente, impedancia y potencia. Estas normalizaciones de los parámetros del sistema porque proporcionan simplificaciones en muchos cálculos de red. Como descubriremos, mientras que ciertos parámetros ordinarios tienen rangos de valor muy amplios, los parámetros equivalentes por unidad caen en un rango mucho más estrecho. Esto ayuda a comprender cómo se comportan ciertos tipos de sistemas.