Caracterización del desequilibrio de un sistema trifásico de tensiones

Los estudios muestran que, por lo general, el sistema de tensiones que alimenta al motor es desequilibrado [1], [2]. Las causas pueden ocurrir en la etapa de transmisión, distribución y en el interior de la instalación eléctrica industrial. En los sistemas de transmisión, la transposición incompleta de las líneas de transmisión eléctrica genera impedancias asimétricas que desequilibran la tensión. En los sistemas de distribución, la causa puede ser la conexión de bancos de transformadores conectados en triángulo abierto o fallas de contactos (malos o flojos). Al respecto, el estudio realizado por el Electric Power Research Institute mostró que en el sistema de distribución de Estados Unidos, el 32 % del sistema tiene un porcentaje de desequilibrio de tensiones (PVU) entre el 1 y el 3 %, y el 2 % del sistema presenta un PVU mayor al 3 % [1]. Pero las raíces principales del desequilibrio de tensiones, que afectan los motores eléctricos, ocurren en el interior de las instalaciones industriales y son: conexión asimétrica de cargas monofásicas, conexión de cargas asimétricas, instalación de cables de diferente calibre, etc. [2]. Por consiguiente, el sistema trifásico de tensiones que alimenta el motor presentará desequilibrios y su nivel de tensión dependerá de la ubicación del motor y del nivel de tensiones que sale del transformador; así, las magnitudes de tensión que llegan al motor pueden ser mayores a la tensión nominal (sobretensión), menores a la tensión nominal (subtensión) o una combinación de ambas. El efecto que tiene el sistema trifásico de tensiones en la operación del motor de inducción hace imprescindible su caracterización. En este aspecto, las normas técnicas caracterizan los sistemas de tensión simétricos por el valor eficaz de la tensión de línea, y en sistemas desequilibrados se usa un factor de desequilibrio de tensiones. En este capítulo se presenta un análisis del sistema trifásico de tensiones mediante el método de las componentes simétricas. Luego se realiza una evaluación crítica de los actuales índices de desequilibrio de tensiones, definidos por las normas internacionales IEC (factor de desequilibrio de tensiones [VUF]) y NEMA (PVU) y se presenta una comparación entre estos. También se evalúa el factor de desequilibrio de tensiones complejo (CVUF). Finalmente, se propone una forma de caracterización del desequilibrio de tensiones relacionada con los efectos sobre el motor trifásico de inducciónPrimera edició