Sistema Trifásico

Definición e Características dos Sistemas Trifásicos

Un sistema trifásico define un sistema eléctrico composto por tres fases. Nesta configuración, a corrente eléctrica fluye a través de tres cables distintos, mentres que un cable neutro serve como vía para que a corrente de fallo se descargue de forma segura na terra. Alternativamente, pódese describir como un sistema que utiliza tres cables para os procesos de xeración, transmisión e distribución de enerxía eléctrica. Ademais, un sistema trifásico pode funcionar como un sistema monofásico extrayendo unha das súas fases xunto co cable neutro. Num sistema trifásico equilibrado, a suma das correntes de liña é precisamente cero, e as fases están separadas por un desprazamento angular de 120º.

Un sistema trifásico típico emprega catro cables: tres conductores portadores de corrente e un cable neutro. Notablemente, a sección transversal do conductor neutro é xeralmente a metade da dos cables activos. A corrente no cable neutro é igual á suma vectorial das correntes de liña das tres fases. Matematicamente, é equivalente a √3 veces o compoñente de secuencia de fase cero da corrente.

Os sistemas trifásicos ofrecen numerosas vantaxes significativas. En comparación cos sistemas monofásicos, requiren menos conductores, reducindo os custos de infraestrutura. Tamén aseguran un suministro de enerxía ininterrumpido á carga, mellorando a fiabilidade do servizo eléctrico. Ademais, os sistemas trifásicos son coñecidos pola súa maior eficiencia e minimización das perdas de potencia durante a transmisión e operación.

As voltaxes trifásicas xéranse dentro dun xerador, producindo tres voltaxes sinusoidais de igual magnitude e frecuencia, pero desprazadas en fase 120º entre si. Esta configuración proporciona un suministro de enerxía ininterrumpido. No caso de que unha fase do sistema sufra unha perturbación, as outras dúas fases poden continuar fornecendo enerxía, mantendo os servizos eléctricos esenciais. É importante destacar que nun sistema trifásico equilibrado, a magnitude da corrente en calquera fase é igual á suma vectorial das correntes nas outras dúas fases, adhiriéndose aos principios da teoría de circuitos eléctricos.

Un desprazamento de fase de 120º entre as tres fases é crucial para o correcto e fiable funcionamento dun sistema trifásico. Sen esta relación de fase precisa, o sistema é altamente vulnerábel a danos, que poden levar a interrupcións no suministro de enerxía, fallos de equipos e potenciais riscos de seguridade.

Tipos de Conexións nos Sistemas Trifásicos

Os sistemas trifásicos poden configurarse de dúas formas principais: conexión estrela e conexión delta. Cada un destes métodos de conexión ten características e aplicacións distintas, que se detallan a continuación.

Conexión Estrela

A conexión estrela, tamén coñecida como conexión Y, utilíza catro cables: tres conductores de fase e un conductor neutro. Este tipo de conexión é particularmente adecuado para a transmisión eléctrica a gran distancia. A presenza do punto neutro é unha ventaxe clave. Serve como vía para as correntes desequilibradas, permitindo que fluían de forma segura á terra. Ao manexar eficazmente estas correntes desequilibradas, a conexión estrela axuda a manter o equilibrio global do sistema eléctrico, reducindo o risco de sobrecargas e asegurando un suministro estable de enerxía a grandes distancias.

Num sistema trifásico conectado en estrela, hai dous niveis de voltaxe distintos: 230 V e 440 V. Especificamente, a tensión medida entre un condutor de fase e o neutro é de 230 V, mentres que a tensión entre calquera dos dous conductores de fase ascende a 440 V. Esta característica de dobre voltaxe fai que a conexión estrela sexa versátil para varias aplicacións eléctricas, atendendo tanto a requisitos domésticos de baixa tensión como a requisitos industriais de alta tensión.

Conexión Delta

A conexión delta, por contra, emprega só tres cables e carece dun punto neutro, como se ilustra na figura a seguir. Unha das características definitorias da conexión delta é que a tensión de liña é idéntica á tensión de fase. Esta configuración simplifica a instalación eléctrica en determinados escenarios, especialmente cando a ausencia dun cable neutro é aceptable e cando o deseño do sistema beneficia da equivalencia directa entre as tensións de liña e de fase.

Conexión de Cargas nos Sistemas Trifásicos

Num sistema eléctrico trifásico, as cargas poden conectarse en configuración estrela (Y) ou delta (Δ). Estes dous métodos de conexión teñen características eléctricas e aplicacións distintas. As diagramas a seguir ilustran como se conectan as cargas trifásicas tanto en as configuracións delta como en estrela, proporcionando unha representación visual clara das súas diferenzas estructurais e comportamentos eléctricos.

Num sistema eléctrico trifásico, a carga pode categorizarse como equilibrada ou desequilibrada. Unha carga trifásica considerase equilibrada cando as tres cargas individuais (representadas por impedancias) Z1, Z2 e Z3 exhiben tanto magnitudes como ángulos de fase idénticos. Baxas estas condicións equilibradas, non só todas as tensións de fase mantén iguais magnitudes, senón que as tensións de liña tamén comparten esta característica de ser iguais en magnitud. Esta simetría en valores de tensión e impedancia resulta nun funcionamento eléctrico máis estable e eficiente, minimizando as perdas de potencia e asegurando unha distribución uniforme da enerxía eléctrica a través do sistema.