Sistemas Trifásicos: Fundamentos, Ventajas y Tipos de Conexión Eléctrica

Ventajas y Fundamentos de los Sistemas Trifásicos

Lo más característico en los sistemas trifásicos es que las líneas utilizan tres fases más el neutro, y se pueden obtener dos tensiones diferentes: una de 230 V (entre fase y neutro) y otra de 400 V (entre fase y fase).

Es ventajoso trabajar con líneas trifásicas porque en el sector industrial se requiere una tensión más elevada, mientras que en el sector doméstico, por seguridad, se utiliza una tensión más baja. Tanto los alternadores, como los transformadores y motores de corriente alterna (CA) trifásica, poseen un mejor rendimiento y son más sencillos y económicos a diferencia de los monofásicos.

Los sistemas trifásicos logran transportar la energía eléctrica con un ahorro considerable en la sección de los conductores. Para conseguir una corriente alterna (CA) trifásica, se hacen girar tres espiras en torno a un eje común en el seno de un campo magnético, a diferencia de la monofásica que utiliza una sola. Estas espiras se sitúan repartidas equitativamente sobre un núcleo cilíndrico de chapas de hierro.

Tipos de Conexiones Trifásicas

Conexión Estrella (Y)

En esta conexión, se han unido tres terminales libres de las bobinas del alternador a un punto común, y de ahí se puede extraer el neutro. Las otras partes activas (las tres fases) forman los conductores de cada una de las fases del sistema trifásico.

Tensión de Fase

La tensión de fase en cada bobina del alternador se comporta como un generador monofásico que genera entre sus terminales una tensión denominada simple o de fase.

Intensidad de Línea

Las tensiones de fase quedan aplicadas a cada una de las cargas del receptor y aparece una corriente por cada conductor de la línea (I1, I2, I3). La suma vectorial de estas tres corrientes será la corriente de retorno.

Tensión de Línea

Son las tensiones que aparecen entre cada una de las fases. Estas tensiones se producen gracias a la composición de las tensiones de fase. Solo se podría eliminar el neutro en el caso de que la carga esté equilibrada. Al hacerlo, se forma un neutro artificial en el punto común de las cargas que permite que se mantenga la tensión de fase entre las fases sin necesidad de un neutro. Esto solo ocurre si las cargas están equilibradas.

Conexión Triángulo (Δ)

Al conectar cargas en triángulo, estas quedan sometidas a cada una de las tensiones de fase. Por cada una de las cargas aparece una corriente (I1, I2, I3) que se llama corriente de fase. No se puede extraer hilo neutro porque las fases no están unidas a un mismo punto común.

Corrección del Factor de Potencia

El factor de potencia se corrige con baterías de condensadores conectados en estrella o triángulo, que se acoplan en derivación a la red eléctrica para compensar.

Fórmulas Clave de Conexiones

• Características en Estrella (Y): I_L = I_F y V_L = √3 × V_F
• Características en Triángulo (Δ): V_L = V_F y I_L = √3 × I_F