La corriente trifásica pertenece a un sistema de corriente alterna formado por tres magnitudes sinusoidales de la misma frecuencia y, en el caso equilibrado, igual amplitud, desplazadas 120° entre sí. Los cables permiten transportar esas magnitudes, pero no son la definición del sistema: lo esencial es la relación temporal y fasorial entre las tres fases.
La idea central
En lugar de una sola referencia alterna, un sistema trifásico dispone de tres: A, B y C. Cada una repite el mismo ciclo, pero alcanza sus cruces por cero y sus máximos 120° después de la anterior. Esa distribución uniforme permite transferir potencia de forma más regular y crear campos magnéticos giratorios en máquinas eléctricas.
Antes de empezar
Conviene dominar la diferencia entre corriente alterna y continua, la frecuencia y la onda senoidal, el valor RMS y el concepto de fase y desfase. Aquí reutilizamos esas ideas con tres señales relacionadas.
Qué es un sistema trifásico
Un sistema trifásico ideal puede describirse mediante tres tensiones de fase. Si tomamos A como referencia y usamos la secuencia A-B-C:
vA(t) = Vp sen(ωt)
vB(t) = Vp sen(ωt − 120°)
vC(t) = Vp sen(ωt + 120°)
Vp es el valor pico y ω = 2πf. Las tres expresiones tienen la misma amplitud y frecuencia; solo cambia la fase. También podríamos describir corrientes trifásicas, pero siempre debemos indicar de qué magnitud hablamos: no toda tensión trifásica implica automáticamente que cualquier corriente conectada esté equilibrada.
Por qué hay 120° entre fases
Un ciclo completo ocupa 360°. Al repartirlo uniformemente entre tres fases obtenemos 360°/3 = 120°. Esa separación no está “entre cables”: está entre magnitudes sinusoidales comparables, por ejemplo las tres tensiones fase-neutro de una fuente equilibrada.
La simetría tiene una consecuencia matemática importante. En cualquier instante:
sen θ + sen(θ − 120°) + sen(θ + 120°) = 0
Los tres valores instantáneos no son siempre cero por separado; es su suma algebraica la que se anula en el conjunto ideal. En representación fasorial ocurre lo mismo: tres vectores del mismo módulo separados 120° forman una suma vectorial nula.
Qué es la secuencia de fases
La secuencia indica el orden en que las fases alcanzan una misma posición del ciclo. En la secuencia A-B-C usada aquí, A alcanza primero su máximo positivo, B lo hace 120° después y C otros 120° más tarde. Una secuencia A-C-B invierte ese orden.
La secuencia importa en aplicaciones que responden al sentido del campo giratorio, como los motores trifásicos. Este artículo solo introduce esa consecuencia; el funcionamiento interno de los motores pertenece a otro bloque.
Sistema equilibrado y sistema desequilibrado
Fuente equilibrada
Las tres tensiones de fase tienen el mismo valor RMS, la misma frecuencia y separaciones de 120°. Es el modelo simétrico que utilizaremos para deducir relaciones y fórmulas compactas en las siguientes guías.
Carga equilibrada
Las tres ramas presentan impedancias iguales. Con una fuente equilibrada, las corrientes resultantes tienen el mismo valor RMS y conservan la separación de 120°. No es suficiente con que haya tres receptores: sus impedancias deben ser equivalentes fase por fase.
Desequilibrio
Aparece cuando las tensiones de alimentación o las impedancias de carga no forman un conjunto simétrico. Entonces las corrientes pueden tener módulos o ángulos diferentes. Las fórmulas compactas del sistema equilibrado no deben trasladarse automáticamente a este caso.
Fase-neutro y fase-fase: dos tensiones distintas
En un sistema con punto neutro podemos medir una tensión entre una fase y ese neutro. También podemos medir entre dos conductores de fase. Son magnitudes diferentes:
- Tensión de fase: se define respecto al punto neutro o a través de una rama de la fuente o carga, según la conexión.
- Tensión de línea: se mide entre dos conductores de línea.
La tensión entre A y B es la diferencia vectorial VAB = VAN − VBN; no se obtiene sumando dos valores RMS como escalares. La conexión de las ramas determina las relaciones exactas entre tensiones y corrientes. Se deducen paso a paso en la guía sobre conexión estrella y triángulo.
Qué papel cumple el neutro
El neutro puede aparecer cuando los tres elementos de una fuente o carga comparten un punto común. No todos los sistemas trifásicos lo distribuyen ni todas las cargas lo necesitan.
En una carga equilibrada ideal, las tres corrientes de fase suman vectorialmente cero y la corriente fundamental por el neutro es nula. Si la carga está desequilibrada, el neutro puede transportar la corriente resultante. Esta afirmación se refiere al modelo sinusoidal introductorio; situaciones con formas de onda distorsionadas requieren un análisis adicional.
Monofásica y trifásica: diferencia conceptual
Un sistema monofásico utiliza una referencia alterna principal. El trifásico combina tres referencias sincronizadas. En condiciones equilibradas, esto permite una transferencia total de potencia más uniforme, un uso eficiente de conductores para grandes potencias y la producción natural de un campo magnético giratorio.
La ventaja no consiste en que “cada fase entregue gratis una tercera parte”, sino en cómo se combinan temporalmente las magnitudes. El cálculo detallado se desarrolla más adelante a partir de la potencia en corriente alterna.
De la generación a las cargas
Conceptualmente, un alternador puede disponer tres conjuntos de devanados distribuidos espacialmente para producir tensiones separadas 120°. La energía se transporta y distribuye mediante redes trifásicas porque esta organización resulta adecuada para potencias elevadas y máquinas rotativas.
En el extremo de uso puede haber cargas trifásicas —por ejemplo, máquinas o equipos industriales— y cargas monofásicas repartidas entre fases y neutro. Que el sistema de alimentación sea trifásico no obliga a que cada receptor utilice las tres fases.
Errores frecuentes
- Definirlo por el número de cables: tres fases describen tres magnitudes alternas relacionadas; el número de conductores depende de la configuración.
- Situar 120° “entre cables”: el ángulo corresponde a tensiones o corrientes comparables.
- Confundir equilibrado con idéntico en cada instante: las ondas tienen igual forma y RMS, pero valores instantáneos distintos.
- Sumar valores RMS como escalares: entre fases interviene una diferencia fasorial.
- Suponer que el neutro siempre lleva corriente cero: eso exige las condiciones de equilibrio del modelo considerado.
- Aplicar fórmulas equilibradas a cualquier carga: un sistema desequilibrado requiere analizar cada fase.
Autoevaluación
Para el conjunto vA = Vpsen θ, vB = Vpsen(θ − 120°) y vC = Vpsen(θ + 120°), calcula los tres valores instantáneos cuando θ = 0° y comprueba su suma.
Ver solución
vA = 0; vB = Vpsen(−120°) = −0,866Vp; vC = Vpsen(+120°) = +0,866Vp. La suma es 0 − 0,866Vp + 0,866Vp = 0.
Ficha para continuar
- Tres fases: misma frecuencia y 120° de separación.
- Equilibrio: módulos iguales y simetría angular.
- Secuencia: orden temporal A-B-C o A-C-B.
- El neutro no define por sí solo un sistema trifásico.
- Fase-neutro y fase-fase son tensiones distintas.
- Las relaciones entre V e I dependen de la conexión.
Fuentes técnicas
La definición del conjunto trifásico y sus relaciones de fase se contrastaron con MIT OpenCourseWare: Three-Phase Systems, Part 1. La generación conceptual, el equilibrio y el comportamiento del neutro se comprobaron también en el capítulo técnico Three-phase Power Systems.
