Causas del desequilibrio de voltaje fase
Los
transformadores de distribución pueden ser conectados de fase a neutro para
abastecer cargas monofásicas. Las variaciones en las cargas monofásicas. Las
variaciones en las cargas monofásicas causan que las corrientes en los
conductores trifásicos sean diferentes, produciendo diferentes caídas de
voltaje diferentes y causan que los voltajes de fase lleguen a estar
desequilibrados. Normalmente el máximo desequilibrio de voltaje fase ocurrirá
al final del sistema de distribución primaria, pero la cantidad actual
dependería de cómo las cargas monofásicas están equilibradas entre las fases
del sistema.
El
equilibrio perfecto no puede nunca mantenerse ya que las cargas están cambiando
continuamente, causando un desequilibrio de voltaje de fase variando
continuamente. Los fusibles estropeados en bancos de condensadores trifásicos
también desequilibrarán la carga y causarán un desequilibrio del voltaje de
fase.
En las plantas
industriales está extendido el uso de voltajes de alimentación que pueden ser
por ejemplo 480Y/277 V para suministrar a cargas de fase a neutro. Es necesario
el apropiado equilibrio de cargas monofásicas entre las tres fases en ambos
circuitos de derivación y alimentadores para mantener el desequilibrio de carga
y el desequilibrio de fase correspondiente dentro de unos límites razonables.
Medición del desequilibrio de fase-voltaje
El método
más simple para expresar el desequilibrio de fase es medir los voltajes en cada
una de las tres fases:
La cantidad
de desequilibrio de voltaje se expresa mejor en componentes simétricos como
componente de secuencia negativa del voltaje.
Efecto de desequilibrio de voltaje de fase
Cuando se
aplican voltajes desequilibrados a los motores trifásicos, el desequilibrio de
fases causa corrientes de secuencia negativa para circular en el motor,
incrementando las pérdidas térmicas primariamente en el rotor. La condición más
severa ocurre cuando una fase se abre y el motor funciona con una sola fase. El motor verá reducida su potencia como una
función del porcentaje de desequilibrio de fase. Un desequilibrio del 5 %
originará una reducción de potencia del 25 %
Aunque habrá
generalmente un incremento en la corriente de carga del motor cuando el voltaje
de fase está desequilibrado, el incremento es insuficiente para indicar la
elevación de temperatura actual que ocurre debido a que los dispositivos de
carga magnética o térmica sólo proporcionan una característica de disparo que
se correlaciona con el daño térmico del motor debido a la corriente de
sobrecarga (secuencia positiva) y corriente de secuencia no negativa.
Todos los
motores son sensibles al desequilibrio de voltaje-fase, pero los compresores
herméticos usados en los acondicionadores de aire son más susceptibles a esta
condición. Estos motores operan con altas densidades de corriente en los
devanados debido al efecto de enfriamiento añadido del refrigerante. Así el
mismo incremento porcentual en la pérdida de calor debido a las corrientes
circulantes, causados por el desequilibrio de fase, tendrán un mayor efecto en
el motor de compresor hermético de lo que tendrá en un motor refrigerado por
aire estándar.
Ya que los
devanados en los motores de compresor hermético son inaccesibles, normalmente
estarán protegidos por interruptores embebidos en los devanados, ajustados para
operar y desconectar el motor cuando la temperatura del devanado excede el
valor ajustado. El motor no puede rearrancarse hasta que el devanado se ha
enfriado al punto en el que el interruptor térmico se volverá a cerrar.
Cuando un
motor se dispara, el primer paso en determinar la causa es controlar la
corriente de funcionamiento después de que ha rearrancado para estar seguro que
el motor no está sobrecargado. El primer paso es medir los voltajes trifásicos
para determinar la cantidad de desequilibrio de fase. Donde el desequilibrio
del voltaje de fase excede el 2 %, el motor es probable que llegue a
sobrecalentarse si está operando cerca de la carga nominal.
Algunos
equipos electrónicos, tales como las computadoras, pueden ser afectados por
desequilibrios de más de 2 ó 2 ½ %. El fabricante de equipo puede suministrar
la información necesaria.
En general,
las cargas monofásicas no se conectarán a los circuitos trifásicos
suministrando a equipos sensibles al desequilibrio de voltaje. Se usará un
equipo separado para suministrar energía a este equipo.
Hundimiento (sags) y parpadeo (flicker) del voltaje
La discusión
previa ha cubierto cambios relativamente lentos en el voltaje asociado con la
propagación del voltaje y los límites de tolerancia. Sin embargo, los cambios
de voltaje repentinos deben tenerse en especial consideración.
La salida
del equipo de iluminación es sensible al voltaje aplicado, y la gente es
sensible a cambios repentinos de iluminación. Un cambio de voltaje de 0,25 a
0,5 % causará una reducción notable en la salida de luz de una lámpara
incandescente y reducción menos destacable en la salida de luz del equipo de
iluminación HID. La operación de equipos intermitentes tales como soldadores,
arranque de motores y hornos de arco
pueden afectar el voltaje suministrado al equipo de iluminación de forma que
mucha gente se quejaría del parpadeo de la iluminación.
El arranque
del motor y cortocircuitos en líneas próximas pueden causar parpadeo de la
lámpara e incluso hundimientos de voltaje repentinos que distorsionen el uso de
equipos sensibles. Los hornos de arco y soldadores pueden hacer parpadear el
voltaje varias veces en un segundo. Esto produce un efecto estroboscópico y
puede ser particularmente irritante para las personas.
Ver 2ª PARTE
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