PW-A1 · Corriente trifásica

Conexiones trifásicas: Y y Δ

Una fuente trifásica equilibrada se convierte en una conexión en Y o en una conexión en triángulo (Δ) según cómo se unan las mismas tres bobinas. Asimila de forma intuitiva que las dos conexiones no son fuentes distintas, sino dos maneras de cablear las mismas tres FEM.

Sumar las tres FEM hasta llegar a 0

Los tres fasores giran juntos a la misma velocidad, y la flecha roja es su suma. Cambia la separación de fase con las pestañas y busca la separación en la que la suma desaparece.

Las tres pestañas cambian la separación de fase. La línea discontinua tenue es el camino que se forma al unir las tres flechas punta con cola, y su final es la punta de la flecha roja de la suma.

Módulo de la suma de las tres FEM

|E_a + E_b + E_c| ≈ 0.00 E

Exactamente 120 grados, así que las tres FEM se abren por igual como una estrella y su suma es 0. Por eso, al cerrar el lazo del triángulo no circula corriente.

Lazo Δ seguro · neutro Y estable

Equilibrado · suma 0 ·

Conexión Y · unidas en un punto

Si se reúne un extremo de cada una de las tres bobinas (a, b, c) en un solo punto, ese punto común es el neutro N, y los otros tres extremos salen hacia fuera como líneas. Cuando la fuente y la carga están equilibradas, las tres corrientes que llegan al neutro también suman 0, así que el potencial del neutro no se mueve aunque se quite el conductor neutro. Con cargas desiguales esa suma queda, y por eso donde las cargas son desparejas, como en la distribución, se lleva también el conductor neutro.

Conexión Δ · cerrada en un lazo

Se une el final de cada bobina con el comienzo de la siguiente: el final de a con el comienzo de b, el de b con el comienzo de c y el de c con el comienzo de a, de modo que las tres bobinas forman un lazo triangular cerrado, sin neutro. En el momento de cerrar el lazo, las tres FEM se suman en serie a lo largo de él, así que su suma debe ser 0 para que no circule corriente. En generadores y transformadores reales, las tensiones del 3.er armónico están en fase en las tres fases y no suman 0, por lo que circulan dentro del lazo Δ y no aparecen en las líneas de fuera.

Por qué la suma es 0

Vistas como flechas en un plano, las tres FEM tienen la misma longitud y apuntan separadas 120 grados. Al sumar las componentes horizontales entre sí y las verticales entre sí, ambas se anulan exactamente, que es lo mismo que muestra la línea discontinua tenue de la figura: unidas punta con cola, las flechas cierran un triángulo equilátero y vuelven al punto de partida. Por eso la corriente del neutro en una Y es 0, y por eso el lazo del triángulo puede cerrarse con tranquilidad.

ObservaRe = 1 − ½ − ½ = 0

Las partes reales suman 0.

EligeIm = 0 − √3/2 + ? = 0

Las partes imaginarias también suman 0.

CompletaE_a + E_b + E_c = ?

Así que la suma de las tres FEM es 0.

Por tu cuentaI_N = I_a + I_b + I_c = ?

Por la misma razón, la corriente del neutro de una Y equilibrada es 0.

De vuelta a la primera pantalla

La flecha roja de la suma desapareció cuando la separación de fase era exactamente de 120 grados. Si ese conjunto equilibrado se une en un punto es una conexión en Y, y si se cierra en un lazo es una conexión en triángulo (Δ); las dos no son fuentes distintas, sino dos formas de unir las mismas tres FEM. El hecho único de que la suma sea 0 estabiliza el neutro en la Y e impide la corriente de circulación dentro del lazo en el triángulo.

Un conjunto trifásico equilibrado son tres FEM de igual módulo separadas 120 grados, y las tres FEM suman 0. Uniendo un extremo de cada una en un punto común se obtiene la conexión en Y (estrella), con neutro; uniendo final con comienzo en un lazo se obtiene la conexión en Δ (triángulo), sin corriente de circulación porque la suma es 0. Las dos son dos cableados de las mismas tres fuentes.

El siguiente paso

Con el conjunto equilibrado en la mano, la siguiente unidad (PW-A2) estudia cómo se manifiesta la conexión en la tensión y la corriente. En la Y la tensión de línea es √3 veces la tensión de fase, y en el triángulo la corriente de línea es √3 veces la corriente de fase; ese √3 sale precisamente de la diferencia de los dos fasores que aquí se sumaron.