Fisica General Burbano

MÁQUINAS ELÉCTRICAS. GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA 537
XXII – 42. Corrientes bifásicas
Se llaman «CORRIENTES BIFÁSICAS» al sistema formado por dos corrientes alternas de la misma
frecuencia, cuyas FEM están desfasadas en 1/4 de su período (diferencia de fase p/2).
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Si dos circuitos independientes, perpendiculares entre sí, giran en un campo magnético, en
cada uno de ellos se origina una corriente alterna (Fig. XXII-63): pero cuando uno de ellos está en
posición perpendicular a las líneas de campo (FEM cero) el otro es paralelo a ellas (FEM máxima).
Las corrientes así producidas se llaman bifásicas.
Un alternador bifásico es igual al esquematizado en la Fig. XXII-61, intercalando entre las piezas
polares del inducido, otras tantas piezas polares (ocho en la figura), en las que se arrolla otro
conductor de forma idéntica al dibujado en tal esquema. De esta manera existirán dos circuitos independientes,
en los que circularán corrientes bifásicas. En realidad es como si tuviéramos dos alternadores
exactamente iguales, pero desfasados un cuarto de período en sus movimientos.
En la Fig. XXII-64 se han dibujado una pareja de polos por cada fase, en realidad son más, se
ha esquematizado así por simplicidad.
Las FEM están «EN CUADRATURA» es decir, su diferencia de fase
es p/2 o, lo que es lo mismo, una de ellas está «retrasada» con
respecto a la otra en 1/4 de período. En la Fig. XXII-65, representamos
la FEM suministrada por un alternador bifásico en función
del tiempo.
En general, la diferencia de fase entre las intensidades será
cualquiera de los ángulos de desfase entre la intensidad y la FEM
(j 1
y j 2
) dependen de las reactancias (X 1
y X 2
) y resistencias (R 1
y R 2
) de los circuitos: tg j 1
= X 1
/R 1
, tg j 2
= X 2
/R 2
. Para que
j 1
= j 2
, es necesario que: X 1
/R 2
= X 2
/R 2
. En tal caso, las intensidades
en los dos circuitos, tienen el mismo ángulo de desfase
con respecto a su FEM; y como éstas están desfasadas entre sí en
p/2, aquellas también tendrán una diferencia de fase entre sí de
p/2. En definitiva: si las reactancias y resistencias son proporcionales
en los circuitos de corrientes bifásicas, las intensidades
están en cuadratura, lo mismo que las FEM. En caso de que reactancias
y resistencias sean iguales, y los arrollamientos idénticos
(CIRCUITOS EQUILIBRADOS) las intensidades máximas de los dos circuitos,
así como las eficaces, serán iguales. La representación
gráfica de tales corrientes es idéntica a la de la Fig. XXII-65.
En la Fig. XXII-66a, bc y gf representan los inducidos del generador bifásico, ad y eh
son los circuitos de utilización, conectados al generador. En la práctica, en lugar de emplear
cuatro conductores (uno de «ida» y otro de «vuelta» para cada circuito) se emplean
solamente tres (dos de «ida» —uno para cada inducido— y uno sólo de «vuelta»; Fig.
XXII-66b).
La representación vectorial de las intensidades que se superponen en el hilo común,
con diferencia de fase de p/2, es la de la Fig. XXII-67, siendo I 01
= I 02
cuando los circuitos
están «equilibrados». El valor de la intensidad máxima en el hilo común, en tal caso,
es:
2
0
2
01
2
02
2
01
I = I + I = 2 I ⇒ I = I 2
0 01
El hilo común debe tener una sección 2 veces mayor que los hilos independientes,
obteniéndose así, una misma densidad de corriente en unos y otros.
POTENCIA. La potencia del conjunto es la suma de las potencias de los circuitos independientes.
Si éstos están equilibrados, la potencia es el doble de la potencia de cada
una de las corrientes monofásicas independientes.
XXII – 43. Corrientes trifásicas
Son las de mayor aplicación y se originan en el alternador trifásico, constituido por tres circuitos
independientes (generalmente idénticos) arrollados en tres sistemas de piezas polares equidistantes
entre sí. (En la Fig. XXII-68 hay solamente una pareja de polos por cada fase).
Las tensiones en bornes de cada uno de los circuitos independientes (abcd, efgh, ijkl, en la Fig.
XXII-68), que llamaremos V ad
, V eh
, V il
, quedan representados en el diagrama XXII-69, estando desfasadas
2 p/3; los valores máximos y eficaces son iguales en cada uno de los circuitos, si estos son
idénticos.
Si las reactancias y resistencias son proporcionales (X 1
/R 1
= X 2
/R 2
= X 3
/R 3
) las intensidades
están entre sí, también desfasadas en 2 p/3 y si los arrollamientos en los inducidos son idénticos,
también lo serán los potenciales e intensidades (CIRCUITOS EQUILIBRADOS). La representación gráfica
de las intensidades es análoga a la de las potenciales.
Fig. XXII – 63. Esquema del alternador
bifásico.
Fig. XXII – 64. Montaje práctico del alternador bifásico más sencillo.
Fig. XXII – 65. En los circuitos bifásicos las
FEM se encuentran en cuadratura.