«Descubre los secretos detrás de la carga de equilibrio y la carga desequilibrada, dos conceptos fundamentales que influyen en nuestro día a día. Si alguna vez te has preguntado por qué nos sentimos más o menos agotados en ciertos momentos, este artículo te revelará la importancia de mantener un equilibrio en nuestras actividades diarias. ¡Prepárate para desentrañar los misterios de la carga de equilibrio y la carga desequilibrada y tomar el control de tu energía!»
La carga se puede clasificar como carga de equilibrio y carga desequilibrada en un circuito eléctrico polifásico. La polifase tiene dos o más fases. Los circuitos polifásicos ampliamente utilizados son los sistemas trifásicos de 3 hilos y trifásicos de 4 hilos.
Ahora, discutiremos más el equilibrio y la carga desequilibrada.
¿Qué es el Equilibrio de Carga?
La carga eléctrica es la corriente eléctrica consumida por los dispositivos eléctricos que están conectados a la fuente de alimentación. Los dispositivos pueden ser un motor, un calentador, una bobina, una bombilla, un inductor, un condensador o cualquier dispositivo que tenga una resistencia, un condensador y un elemento inductor.
Cuando los dispositivos eléctricos o piezas de equipo eléctrico reciben energía de una fuente de voltaje, consumen corriente eléctrica. En un circuito de CA, la magnitud de la corriente eléctrica depende del voltaje aplicado y la impedancia del circuito. La carga que extrae la fase de equilibrio o corriente de línea de la fuente de voltaje constante se llama carga equilibrada.
Circuito de Equilibrio
De acuerdo con la ley de ohm, la corriente consumida se puede expresar mediante la siguiente relación.
De la ecuación (1), es claro que cada fase transporta una corriente igual si el voltaje de fase y la impedancia por fase son iguales con respecto a la magnitud y diferencia de fase. Un circuito de equilibrio tiene las siguientes características.
- Igual impedancia en cada fase
- Tensión igual en cada fase
- La suma algebraica de la corriente de todas las fases es igual a cero.
- Cuando la corriente en cada fase es igual, muestra que no hay falla a tierra o falla a tierra en un circuito balanceado.
Por lo tanto, podemos decir que la carga de equilibrio es la carga que extrae la misma corriente de la fuente de suministro. En otras palabras, cuando una carga trifásica consume la misma corriente en cada fase, se denomina carga balanceada y se dice que el circuito es un circuito balanceado
Cuando la carga consume una corriente igual, entonces la suma algebraica de todas las corrientes de fase es igual a cero.
Tomemos un ejemplo para entender el concepto de carga de equilibrio.
Ejemplo de circuito de equilibrio:
Cuando conectamos una carga trifásica equilibrada a un circuito de equilibrio trifásico, la corriente en cada fase será igual en términos de magnitud y ángulo de fase. El suministro trifásico de entrada tiene una secuencia de fase RYB con una diferencia de fase de 120 grados entre cada fase. Aquí, la fase Y está retrasada con respecto a la fase R en 120 grados, y la fase B está retrasada con respecto a la fase Y en 120 grados o adelanta a la fase R en 120 grados. El diagrama fasorial de voltaje trifásico se muestra en el siguiente diagrama.
Todos los voltajes de fase en el caso de un sistema de equilibrio son iguales.
La ecuación anterior muestra que el voltaje es igual y la diferencia de fase de cada fase es de 120 grados.
Podemos probar si un circuito tiene una carga balanceada o no sumando todas las corrientes de fase, y si la suma de todas las corrientes de fase es cero, entonces el circuito tiene una carga balanceada.
Deje que la corriente fluya a través de los circuitos de carga I1, I2 e I3
La suma algebraica de corriente es;
Si la suma de la corriente de todas las fases es igual a cero, significa que el circuito tiene una carga balanceada.
Diagrama de carga de equilibrio (circuito de equilibrio)
A continuación se muestra el diagrama de la carga de equilibrio y el circuito de equilibrio.
El circuito anterior tiene;
- Igual corriente en cada fase
- voltaje igual
- La igual impedancia
- La misma diferencia de fase en cada fase.
Factor que afecta el circuito de equilibrio:
- Variación en el voltaje de la fuente: el voltaje desequilibrado causa una corriente desequilibrada incluso cuando la impedancia de carga es constante. El efecto del desequilibrio de voltaje en el motor de inducción provoca el deterioro del rendimiento del motor.
- Conexiones defectuosas o sueltas en el circuito de fase de la carga conectada en estrella o triángulo. Por ejemplo, el devanado abierto del motor puede hacer que el motor consuma corriente de desequilibrio. De manera similar, un rotor abierto del motor de inducción provoca un desequilibrio en la corriente del estator.
- Carga monofásica conectada a un sistema trifásico
- Cualquier falla eléctrica en el sistema.
Carga de desequilibrio
Cuando hay variación en el voltaje o la impedancia o ambos, entonces la carga consume corriente de desequilibrio. Se dice que la carga es una carga desequilibrada y el circuito se llama circuito desequilibrado. Esto generalmente sucede durante una falla en la red eléctrica o falla en el equipo eléctrico. Bajo la condición de falla, la corriente de fase se vuelve desigual tanto en magnitud como en diferencia de fase.
Circuito de desequilibrio
En un sistema trifásico, si una o más corrientes de fase no son iguales en magnitud y diferencia de fase, se dice que el circuito es un circuito desequilibrado. La corriente de fase de cada fase es desigual, en términos de magnitud y diferencia de fase.
Las características del circuito de desequilibrio son las siguientes.
- La corriente en cada fase es desigual.
- El voltaje en cada fase es desigual.
- La impedancia de cada fase es diferente.
- La diferencia de fase de cada fase no es la misma.
- El circuito desequilibrado puede tener un flujo de corriente de fuga
Diagrama de Carga Desequilibrada (Circuito Desequilibrado)
El diagrama de circuito del circuito de desequilibrio y su diagrama fasorial se muestra en la siguiente imagen.
En un circuito desequilibrado, la corriente en cada fase no es idéntica. Además, el voltaje de fase no es idéntico.
Por lo tanto, la eficiencia del sistema de potencia y el rendimiento del equipo eléctrico dependen de los tipos de carga balanceada y desbalanceada conectada al sistema.
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