Continuamos con el analisis de la importancia del aterrizamiento del neutro de un sistema trifasico.
CARGA DESEQUILIBRADA CONECTADA EN ESTRELLA
En el ejemplo siguiente vamos a analizar un sistema que presenta una carga desequilibrada en estrella de tres hilos. Determinar las lecturas de los tres amperímetros para el circuito de la figura 1. El circuito está alimentado por una fuente trifásica de 240 V, 60 Hz.
Los voltajes Van, Vbn y Vcn son desconocidos ya que no hay conexión del neutro del generador a la carga. Por lo tanto no pueden determinarse los voltajes de fase directamente aplicando la ley de Ohm. El problema se puede resolver utilizando el método de mallas o transformando la estrella a una delta equivalente. Los ángulos de fase de los tres voltajes de línea, tal como se muestra en la figura 2. Son:
Vab = 240∠0˚V, Vbc = 240∠-120˚V, Vca = 240∠120˚V
Utilizando el análisis de mallas y las corrientes de malla que se muestra en la figura 2,
Vab = (3∠0˚ + 4∠60˚) I1 - 4∠60˚I2
Vbc = -4∠60I1 + (5∠90˚ + 4∠60˚) I2
Simplificando
240∠0˚ = 6.08∠34.72˚I1 - 4∠60˚I2
240∠-120˚ = - 4∠60I1 + 8.7∠76.71˚I2
Resolviendo el sistema por determinante o sustitución encontramos que:
I1 = Ia = 41.4∠-56.4˚ Arms
Ic = - I2 = 23.3∠26.2˚ Arms
Ib = I2 – I1 = - 50∠-28.88 Arms
Por lo tanto,
El amperímetro A1 lee 41.4 A
El amperímetro A2 lee 50 A
El amperímetro A3 lee 23.3 A
Continuando con el análisis del circuito, una vez conocidas las corrientes de línea se pueden conocer los voltajes de fase de tal manera que:
VAN = Ia ZAN = 41.4∠-56.4˚ x 3∠0˚ = 124.2∠-56.4 Vrms
VBN = Ib ZBN = - 50∠-28.88˚ x 4∠60˚ = - 200.5∠31.12˚ Vrms
VCN = Ic ZCN = 23.3∠-26.2 x 5∠90˚ = 116.5∠116.2˚ Vrms
Al observar y comparar las magnitudes tanto de los voltajes de fase con olas corrientes de línea, concluimos que en un sistema totalmente desequilibrado en la carga principalmente, el punto N de la carga se encuentra desplazado del neutro de la fuente por fasor de voltaje denotado por:
VNn = Van – VAN = ((240∠-30˚)/√3) = 124.2∠-56.4˚ = 61.6∠33.67 Vrms
Ese mismo valor se puede obtener considerando las otras relaciones de voltaje, tal como se indica a continuación:
VNn = Vbn - VBN y VNn = Vcn - VCN
Este corrimiento del neutro de la carga con relación al neutro de Lafuente establece una diferencia de tensión entre los puntos N y n. El estudio de los sistemas trifásicos desequilibrados es de gran interés para el análisis de un sistema eléctrico de potencia, en el caso concreto de que ocurra una falla, que puede ser un corto circuito entre líneas o entre línea y tierra, porque dicha falla ocasiona un desequilibrio en el sistema. En este curso no es el propósito profundizar en los sistemas de esta característica.
Federico Gonzalez.
Ingeniero Electricista - Electronico
FG Wilson Latin America And Caribbean.
Las cargas desequilibradas son cosas que nunca he conseguido entender, asi que te agradezco que nos lo hayas dejado por aqui.
Publicado por: Hoteles Santander | jueves, 13 octubre 2011 en 04:34 p.m.