Sistemas polifásicos: conexiones estrella y triángulo

Definición de Sistema Polifásico

Un sistema polifásico es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por dos o más tensiones iguales con diferencia de fase constante, que suministran energía a las cargas conectadas a las líneas. Los sistemas polifásicos tienen igual frecuencia e igual módulo. El ángulo de desfase entre cada una de las fases en un sistema polifásico es 2π/n = 360°/n.

Esto significa que en un sistema trifásico el ángulo de fase va a ser 2/3 π = 120°.

Ventajas del Sistema Trifásico

El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de transporte de energía y de los transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Tipos de Conexiones: Estrella y Triángulo

Existen dos tipos de conexión: en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las fases.

Configuración Estrella

En un generador en configuración estrella, las intensidades de fase coinciden con las correspondientes de línea. Si se conectan entre sí las fases del generador o de la carga, conectando el principio de cada fase con el final de la siguiente, se obtiene la configuración triángulo.

Conexión Estrella-Estrella

Conexión de un generador y receptor estrella mediante una línea trifásica con neutro. Si las 3 corrientes fueran independientes, harían falta 6 conductores para su transporte. Debido a que hay una interdependencia entre cada fase, hay que establecer entre ellas alguna conexión.

• En cada uno de los conductores L1, L2 y L3 (anteriormente R, S y T) circula solo la corriente producida en el devanado del generador.
• En el conductor N (neutro) circulan conjuntamente las corrientes de los 3 conductores L1, L2 y L3, cuya resultante es 0 si las cargas de cada uno son exactamente iguales y el sistema está equilibrado también en tensión.

Valores de Fase y Línea

En la actualidad, a la tradicional simbología RST se la ha sustituido por L1, L2 y L3. A los valores de tensión U_L10, U_L20 y U_L30, y las corrientes I1, I2 e I3, se los llama valores de fase.

A las tensiones entre líneas U_(L1-L2), U_(L2-L3) y U_(L3-L1) también se las llama U_RS, U_ST, U_TR. La potencia de una fase de un sistema equilibrado será P_f = U_f * I_f * cos(φ).

Conexión Triángulo: Tensiones e Intensidades

En el caso de la conexión en triángulo, el valor de la tensión o fem del arrollamiento de fase coincide con el de línea, por lo que U_f = U_L.

Respecto de la intensidad, como en este sistema no existe neutro, el transporte es trifilar. En un nodo cualquiera de los que forman el conductor de línea con dos arrollamientos tenemos:

I_R = I_TR - I_RS

Y la intensidad de línea:

I_L = 2 * I_F * √(3) / 2

I_L = √(3) * I_F