Cálculo de Componentes Simétricos

Ahora somos conscientes del concepto de componentes de secuencia de corriente/voltaje. Si no conoce este concepto, lea Concepto de componentes simétricos.

Ahora estamos en una etapa para calcular los componentes de secuencia cero, positiva y negativa de corriente/voltaje. Como ya se discutió, cualquier tensión / corriente desequilibrada trifásica se puede resolver en tres conjuntos de vectores equilibrados. Por lo tanto, utilizaremos este concepto para calcular los componentes de secuencia positiva, negativa y cero de los voltajes. Tenga en cuenta que la misma filosofía también es aplicable para la corriente.

Antes de entrar en la parte del cálculo, presentémonos con un operador λ. λ es un operador que, cuando se multiplica por cualquier cantidad vectorial, gira el vector en un ángulo de 120° en sentido antihorario sin cambiar la magnitud del vector. Esto significa que λ debe tener una unidad de magnitud. A partir de esta definición podemos escribir λ como se muestra a continuación. λ = ei2π/3 = Cos(2π/3) + jSin(2π/3) = -0.5 + j0.866 ¿Por qué no explorar más propiedades de λ? Claro, debemos… λ2 = ei4π/3 = Cos(4π/3) + jSin(4π/3) = Cos(2π – 2π/3) + jSin(2π – 2π/3) = Cos(2π/3) – jSin(2π/3) = -0.5 – j0.866 y λ3 = ei6π/3= ei2π = Cos(2π) + jSin(2π) = 1 ⇒ λ3– 1 = 0 ⇒ (λ + 1)(1 + λ2 + λ) = 0 Como (λ + 1) no puede ser cero, por lo tanto 1 + λ2 + λ = 0 Así, para resumir las propiedades del operador λ,

λ3= 1

λ4= λ3. λ = λ

1 + λ2 + λ = 0

Considere la siguiente figura donde los voltajes desequilibrados trifásicos Va, V y Vc se resuelven en tres conjuntos de voltajes equilibrados.

Según el concepto de componentes simétricos,

Va = Va1+ Va2 + Va0 …………………(1)

Vb = Vb1+ Vb2 + Vb0 ………………….(2)

Vc = Vc1+ Vc2 + Vc0 …………………..(3)

Pero tomando como referencia Va1 y aplicando el concepto de operador λ,

Vb1 = λ2Va1

Vc1 = λVa1

De manera similar, para la secuencia negativa podemos escribir como

Vb2 = λVa2

Vc2 = λ2Va2

Afortunadamente para Zero Sequence,

Va0 = Vb0= Vc0

Así, de la ecuación (2) y (3),

Vb = λ2Va1+ λVa2 + Vb0 ………………(4)

Vc = λVa1+ λ2Va2 + Vc0 ……………….(5)

Ahora, multiplicando la ecuación (4) por λ y (5) por λ2 y sumándolas a la ecuación (1), obtenemos

Va + λVb+ λ2Vc

= Va1(1+ λ3+ λ3) + Va2(1+ λ2+ λ4) + Va0(1+ λ + λ2)

= 3Va1 + Va2(1+ λ + λ2)

= 3Va1

⇒ Va1 = (Va+ λVb + λ2Vc ) / 3 …………………(6)

Para obtener el componente de secuencia negativa, multiplique la ecuación (4) por λ2 y (5) por λ y agréguelos a la ecuación (1),

Va + λ2Vb+ λVc

= Va1(1+ λ4+ λ2) + Va2(1+ λ3+ λ3) + Va0(1+ λ + λ2)

= 3Va2

⇒ Va2 = (Va+ λ2Vb + λVc) / 3 ……………………(7)

Para el componente de secuencia cero, agregue la ecuación (1), (4) y (5),

Va + Vb+ Vc

= Va1(1+ λ+ λ2) + Va2(1+ λ+ λ2) + 3Va0

= 3Va0

⇒ Va0 = (Va+ Vb + Vc) / 3 ……………………(8)

Por lo tanto, a partir de la ecuación (6), (7) y (8), hemos calculado completamente los voltajes de secuencia positiva, negativa y cero.

De la misma manera, podemos calcular las tres componentes de las corrientes. Para las corrientes podemos escribir de la siguiente manera.

Ia1= (Ia + λIb + λ2Ic ) / 3

Ia2= (Ia + λ2Ib + λIc) / 3

Ia0= (Ia + Ib + Ic) / 3

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