9.1: Introducción a la energía polifásica

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En este capítulo vamos a introducir el concepto de sistemas polifásicos. Los sistemas polifásicos se pueden visualizar como un grupo de fuentes individuales de la misma magnitud que están separadas por un cierto ángulo de fase de tal manera que se dividen uniformemente en un solo período. La carga polifásica se divide de manera similar en secciones o patas individuales. Al dividir las fuentes, la aplicación de la energía puede ser mucho más fluida. Además, para la misma potencia de carga total, la corriente suministrada por cada uno de los segmentos se reduce en comparación con un sistema monofásico. Para una analogía podríamos mirar una bicicleta. Un sistema monofásico es como pedalear con una sola pierna. Es decir, la potencia se aplica en una sola ráfaga por revolución del pedal. Tener dos pedales es como un sistema bifásico; la potencia se entrega dos veces por revolución, una para la pierna derecha y otra para la izquierda. Debido a que hay dos pedales, tiene sentido separarlos físicamente por 180 grados o la mitad de una revolución, de lo contrario la entrega de energía no será suave. Debería ser obvio para cualquiera que haya pedaleado una bicicleta que debes bombear un solo pedal mucho más fuerte usando solo una pierna para lograr la misma velocidad que se obtiene al bombear con ambas piernas.

Las cargas polifásicas pueden equilibrarse o desequilibrarse. Una carga equilibrada significa que todas las patas o secciones de la carga exhiben la misma impedancia. En consecuencia, las corrientes suministradas por las fuentes serán las mismas a excepción de los desplazamientos de fase entre ellas. Es posible crear un sistema polifásico utilizando cualquier número de fases, sin embargo, cuantas más fases agreguemos, más compleja será la construcción de la fuente polifásica y la carga. Además, el número de conductores requeridos entre la fuente y la carga aumenta (uno por fase). Todos estos aumentan los costos de construcción, instalación y mantenimiento. Los sistemas polifásicos que utilizan tres secciones (en adelante, simplemente denominados sistemas trifásicos) son populares porque ofrecen los beneficios de la polifase al tiempo que limitan la complejidad y minimizan los costos. Por lo tanto, limitaremos nuestra discusión a sistemas trifásicos que utilizan cargas balanceadas.

Los sistemas trifásicos se pueden cablear en configuraciones delta o Y, o una combinación. Estos recuerdan a los constructos delta e Y vistos en capítulos anteriores. Investigaremos todas las combinaciones para determinar los parámetros del sistema como el voltaje de línea, la corriente de línea y la potencia de carga. También investigaremos la corrección del factor de potencia para cargas equilibradas que tengan un ángulo de fase no despreciable.