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Centro Integrado de Formación Profesional (MSP)

En esta sección vamos a estudiar el caso de un sistema trif ásico de tensiones equilibrado, pero que trabajaalimentando a una carga desequilibrada. Se entiende que una carga es desequilibrada cuando las impedanciasde cada f ase no son iguales, situación que encontramos en la distribución de energía eléctrica en BT a losedif icios. En este caso, las intensidades absorbidas por la carga serán desequilibradas, con lo cual no tienenporque ser iguales en valor ef icaz ni estar desf asadas 120º.

Para conseguir un suministro de tensión constante a las instalaciones monof ásicas (viviendas, localescomerciales, etc) a partir de una red trif ásica, es imprescindible un cuarto conductor activo llamado conductorneutro, cuya interrupción puede causar sobretensiones que pueden derivar en grave riesgo para las personasy las instalaciones.

Carga desequilibrada en estrella. Necesidad del conductor neutro

Si repasas lo que vimos hasta ahora y vuelves a Fig., puedes ver que para una carga equilibrada enestrella, el punto neutro de la alimentación y el de la carga son eléctricamente el mismo, por lo que cadaimpedancia soporta la tensión de f ase de la red y las corrientes absorbidas son equilibradas. Si la carga esdesequilibrada, no se cumple esta propiedad y los puntos neutros son eléctricamente distintos, por lo que latensión en cada impedancia dependerá de los valores óhmicos de las mismas y las corrientes absorbidasserán desequilibradas.

En Fig. puedes ver el resultado de una simulación mediante software electrotécnico, en la que se conectauna carga desequilibrada en estrella (resistencias por f ase de 43, 20 y 82 Ω) a una red trif ásica de 230 (V) detensión de f ase y 400 (V) de tensión de línea.

Las conclusiones de la simulación son las siguientes:

1. Los puntos neutros son eléctricamente distintos (N y N’), por lo que la tensión en las impedancias yano es 230 (V).

2. Las impedancias de 43 y 82 (Ω) suf ren sobretensiones de 266 y 302 (V) respectivamente, por lo que

pueden calentarse demasiado, quemarse y dañarse sus aislamientos.

3. La impedancia de 20 (Ω) suf re una caída de tensión que impedirá su correcto f uncionamiento. Si f uesepor ejemplo una lámpara, brillaría muy poco.

4. Las corrientes absorbidas son lógicamente desequilibradas (t ienen distinto valor ef icaz).

Para que la tensión de cada impedancia sea la tensión de f ase de la red, hay que conseguir que elpunto neutro de la carga sea el punto neutro de la alimentación de red. Para ello basta con conectar unconductor entre ambos puntos neutros, llamado conductor neutro. En Fig. podemos ver una simulación conconductor neutro, en la que puedes ver que las impedancias están a la tensión de f ase de la red (230 V) y nosuf ren sobretensiones ni pérdidas de tensión.

Por otra parte si hay un conductor más, hay una corriente más, llamada corriente de retorno por neutro (IN).Si aplicamos la LCK en el punto neutro de la estrella tenemos:

donde todas las corrientes son evidentemente f asores. Puedes comprobar f ácilmente,como la suma de los valores ef icaces de las corrientes de línea, no coincide con el valoref icaz de la corriente de retorno por neutro, puesto que se trata de una suma f asorial decorrientes desequilibradas.

Las conclusiones de la simulación son las siguientes:

1. Las impedancias soportan la tensión de f ase de la red, de f orma estable, pues los dos puntos neutrosson eléctricamente el mismo (N).

2. Las corrientes absorbidas son desquilibradas.

3. Existe corriente de retorno por neutro.

!! Si la carga trif ásica es desequilibrada, el conductor neutro es imprescindible para garantizar la estabilidadde las tensiones de f ase de la carga y evitar sobretensiones o caídas de tensión.

Finalmente y como curiosidad, ten en cuenta que en secciones anteriores se han estudiado las cargasequilibradas, y no se mencionó al conductor neutro. En Fig. puedes ver una simulación donde conectamos unneutro a una carga equilibrada:

Puedes ver que el conductor neutro no sirve para nada si la carga es equilibrada, pues no circula corriente porel, ya que la suma f asorial de las corrientes equilibradas de línea es nula.

Además los puntos neutros de la red y de la carga son eléctricamente idénticos aunque no halla conductorneutro. Este es el motivo por el que se estudiaron anteriormente las cargas equilibradas, sin considerar alconductor neutro.

!! Ante carga trif ásica equilibrada (motores, transf ormadores), el conductor neutro no se conecta porque no esnecesario.Carga desequilibrada en triángulo

Actualmente este tipo de conexión está en desuso debido a las exigencias reglamentarias de tensión.Las redes de BT normalizadas son:

220/380 (V), red antigua en proceso de sustitución.

230/400 (V), red actual desde la implantación del REBT 2002.

En estas redes puesto que los circuitos monof ásicos deben alimentarse a la tensión de f ase (220 o230 V, según la normativa en vigor), estos circuitos se distribuyen entre f ase y neutro, con lo que losreceptores f orman en su conjunto una carga trif ásica desequilibrada en estrella.

Si conectásemos estos circuitos monof ásicos en triángulo, cada receptor estaría conectado a 400 (V),superando con mucho su tensión nominal, con lo que la intensidad absorbida por estos también aumentaríapor encima de la nominal, produciéndose grandes calentamientos que pueden derivar en deterioro def inido delos receptores y ser además causa de incendio. Por este motivo, la conexión triángulo carece actualmentede aplicación práctica.

Sin embargo, todavía es posible encontrar en edif icios antiguos redes de 220 (V) de tensión de línea,con lo que los circuitos monof ásicos deben conectarse entre f ases y los receptores f orman en su conjuntouna carga desequilibrada en triángulo. El conductor neutro es por tanto innecesario.