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14-11-2017

Universidad Técnica de Cotopaxi Ciencias dela ingeniería y Aplicadas

Ingeniería Eléctrica

Protecciones Tema: Conexiones en un transformador trifasico Nombre: Erik Paneluisa Curso: 7mo “A” Latacunga-Ecuador

MARCO TEORICO En los transformadores de potencia trifasicos de potencia, se utilian varios tipos de conecciones en los debanados, estas conexiones son: la conexión en estrella, y la conexión en triangulo. Estas conexiones son las que se han estudiado a lo largo de la vida universitaria que llevamos. Sin embargo existe una conexión que es nueva para el estudiante, la conexxion en zig-zag. La conexión en zig-zag, que en la practica sólo se emplea en el lado de menor tension, consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas invertidas de las fases adyacentes, siguiendo un orden ciclico (Fraile, 2003). Las diferentes conexiones se designan con letras, y `por lo general en el lado de alta las letras son mayusculas, y en el lado de baja las letras son minusculas, tal y comio lo muestra la siguiente tabla. Tabla 1 Designación de la nomenclatura a usarse en las diferentes conexiones del transformador.

Estrella

Y (lado de AT) y (lado de BT)

Delta

D (lado de AT) d (lado de BT)

Zig-Zag Z (lado de AT)

z (lado de BT)

Por conocimiento se sabe que en un transformador tiene un desfasaje dependiendo de su conexión que por lo general es de 30º para conexiones estrella- delta o delta-estrella. Por lo general la norma america especifica que el debanado de mayor tension estara adelantado 30º respecto a su debanado de baja tension. En un transformador estrella-delta o delta-estrella, las cantidades en secuencia positiva del lado de alta tensión estarán adelantados respecto a suscantidades correspondientes del lado de baja tension en 30º (Glover & Sarma, 2004). Estos angulos no se miden en grados, sino en multiplos de 30º= 2𝜋/2 radianes, lo que permite identificar con los que forman entre sí las agujas de un relog cuando marca la hoa exacta, y eso da lugar al llamado “índice horario” del transformador (Fraile, 2003). Por ejemplo si se tiene un indice igual a 5 significa un retraso de 5 ∗ 30 = 150º de la tension menor con respecto a la superior o mayor.

En algunos casos al indice horario tambien se le denomina “cifra de hora”, que resulta de dividir el desfase por 30º. 𝐶𝑖𝑓𝑟𝑎 𝑑𝑒 ℎ𝑜𝑟𝑎 =

𝜃 30

El conocimiento de la cifra de hora del transformador es de suma importancia y se indica en la placa de caracteristicas junto a las letras que indican el conexionado (Norberto, 2014). Para determinar las conecciones a una dada cifra de hora, existen varios caminos. En este informe nos basaremos en un metodo un poco largo pero generico, el cual sirve para cualquier caso, elmetodo ha usar es razonablemente y paso a paso. El problema se puede encarar de distintas formas, aunque en todos los casos se parte de los mismos principios; como son muchas las posibilidades convienen acotarlas y proceder en forma mas bien automatica (Norberto, 2014). A continuacion se da a conocer el procedimiento para desarrolar las diferentes conecciones del transformador. a) Dibujar los arrollamientos de cada fase del primario y del secundario. Se procede a colocar alineados los arrollamientos que están en la misma colunma del transformador trifasico. Ya que dichos devabnados estan atravesados por el mismo flujo, y las tensiones inducidas estaran en fase o a 180º, dependiendo de como se considere. Con fines practicos se recomienda colocar el devanado de mayor tension en el lado superior (arriba) como se ilustra en la figura 1, ya que por lo general este viene siendo elprimario del transformador.

Figura 1 Manera de ubicar los arrollamientos. Fuente: (Norberto, 2014)

b) Realizar las conexiones en el lado de mayor tensión Ya que las únicas posibilidades del devanado de alta tensión son las conexiones en estrella o triangulo, se hacen las conexiones en la forma ya conocida dependiendo de la conexión a usar. Con fines de que la metodología indicada sea comprendida se realizara un ejemplo de conexión triangulo- estrella con cifra 11 o sea Dy11, como se muestra en la figura 2.

Figura 2 Conexión del devanado de alta tensión en delta. Fuente: (Norberto, 2014).

c) Dibujar los triángulos de tensiones de línea. Se tomara el devanado de alta tensión (AT) como referencia y el devanado de baja (BT) se lo gira para determinar su cifra de hora, en sentido horario, el Angulo que corresponda de acuerdo a la cifra de hora, en el caso mostrado en este informe es 330º, figura 3.

Figura 3 Triangulo de tensiones de línea para cifra de hora. Fuente: (Norberto, 2014).

Como se mencionó anteriormente el triángulo de alta tensión se lo tomara siempre en la posición mostrada en la figura 3. Se puede apreciar que el triángulo de tensiones de BT conviene girarlo sobre uno de sus vértices. En el caso que se está mostrando uno de los vértices tiene que girar 330º positivos en sentido horario, o simplemente 30º normales o negativos en sentido anti horario. Es muy útil observar que por más que gire un triángulo, y sin sacarlo del plano de dibujo, los vértices del mismo no cambiaran la secuencia U-V-W (o: u-v-w) en sentido horario (Norberto, 2014). d) Trazar las tensiones de fase Como en el ejemplo dado las conexiones del lado de AT es en delta los voltajes de línea son iguales a los voltajes de fase, pero en los otros casos habrá que indicarlas.

Figura 4 Trazado de las tensiones de fase. Fuente: (Norberto, 2014).

Si se ha seguido el procedimiento como se ha indicado, las tensiones de fase de alta y baja deberán estar paralelas, lo que significa que son producidas por el mismo flujo lo que corresponde a arrollamientos de la misma columna del núcleo del transformador. En el caso contrario habrá algún error de dibujo o las conexiones elegidas no pueden dar esa cifra de hora. Por ejemplo si se quisieran hacer las conexiones correspondientes a un transformador Dy0, las tensiones de fase no quedarían paralelas. A la conexión Dy le corresponde una cifra de hora impar (Norberto, 2014). e) Establecer la correspondencia entre las tensiones de fase Para poder establecer la correspondencia hay que tener en cuenta que las tensiones de fase sean paralelas y tengan el mimo sentido. Por ejemplo en la figura 4, la tensión 𝑈𝑉 se corresponde con la tensión 𝑢𝑜, y así sucesivamente, tabla 2.

Tabla 2 Correspondencia de tensiones para Dy11.

Tensiones entre 𝑈𝑉

𝑢𝑜

𝑉𝑊

𝑣𝑜

𝑊𝑈

𝑤𝑜

f) Conexiones en el lado de baja tensión. Considerando la correspondencia mostrada en la tabla 1, se ubican cada una de las tensiones de fase en el lado de AT y en la misma columna y con el mismo sentido se encuentra la correspondiente tensión de fase en el lado de BT. Como ejemplo véase que la tensión 𝑈𝑉 está en la primera fase del lado de AT y de arriba hacia abajo, entonces su correspondiente 𝑢𝑜 debe estar en la primera fase del lado de baja tensión y de arriba hacia abajo, figura 5.

Figura 5 Ubicación de las tensiones para Dy11. Fuente: (Norberto, 2014).

g) Conexiones finales Una vez realizado las conexiones mostradas se proceden a unir los extremos que poseen la misma denominación, y así que dan definidas las conexiones de BT. Tal y como se muestra en la figura 6.

Figura 6 Conexiones de un transformador Dy11

E la siguiente imagen se muestra algunas de las conexiones más usadas en los transformadores.

Figura 7 Tipos de acoplamientos de transformadores trifásicos. Fuente: (Fraile, 2003).

CONEXIONES Yd5; Yd11; Dy1; Dy7. 1) Conexión Yd5 Se empieza dibujando las tensiones de línea del lado de alta conectado en Y en secuencia positiva, como se muestra en la figura 8.

Como es de horario 5 tenemos que el angulo total del secundario conectado en delta es de 150º. Entonces hacemos girar cualquier vertice un angulo de 150º para obtener lo que se muestra en la figura 8.

Figura 8 Conexiones de los devanados Yd5.

Ahora se establecera la correspondencia entre las tensiones de fase. Esto se muestra en la tabla 3. Ya que en la conexión delta las tensiones de línea son iguales a las tensiones de fase. Tabla 3 Correspondencia de tensiones para Yd5.

Tensiones entre 𝐴𝑁

𝑐𝑎

𝐵𝑁

𝑎𝑏

𝐶𝑁

𝑏𝑐

Uniendo los debanados nos queda:

Figura 9 Esquema de conexión de un transformador Yd5.

Se puede ver claramente como concuerda con lo explicado y realizado en este ejemplo, que la conexión este ien realizada. Y finalmente queda establecida la conexión Yd5.

2) Conexión Yd11 Se procede de la misma manera planteada con anterioridad, el angulo en este caso esta dado por 330º, por lo tanto el lado de baja tension nos queda:

Figura 10 Conexiones de los devanados Yd11.

La correspondencia de tensiones de fase nos queda. Tabla 4 Correspondencia de tensiones para Yd11.

Tensiones entre 𝐴𝑁

𝑎𝑐

𝐵𝑁

𝑏𝑎

𝐶𝑁

𝑐𝑏

Colocndo los debanado en sus terminales tenemos:

Figura 11 Conexión de un transformador Yd11.

3) Conexión Dy1 El angulo que girara el devanado de baja es de 30º por lo tanto tenemos:

Figura 12 Conexiones de los devanados Dy1.

La correspondencia de tensiones de fase nos queda. Tabla 5 Correspondencia de tensiones para Dy1.

Tensiones entre 𝐴𝐵

𝑛𝑏

𝐵𝐶

𝑛𝑐

𝐶𝐴

𝑛𝑎

Colocndo los debanado en sus terminales tenemos:

Figura 13 Conexión de un transformador Dy1.

4) Conexión Dy7 Como el indice horario es igual a 7, tenemos que el angulo es de 210º.

Figura 14 Conexiones de los devanados Dy7.

Realizando la tabla de correspondencia de fase tenemos que : Tabla 6 Correspondencia de tensiones para Yd11

Tensiones entre 𝐴𝐵

𝑏𝑛

𝐵𝐶

𝑐𝑛

𝐶𝐴

𝑎𝑛

Por lo tanto la conexión en un transformador es como se muestra a continuacion.

Figura 15 Conexión de un transformador Dy7.

CONCLUSIONES 

La conexión en zig-zag, que en la practica sólo se emplea en el lado de menor tension.



Las diferentes conexiones se designan con letras, y `por lo general en el lado de alta las letras son mayusculas, y en el lado de baja las letras son minusculas.



En un transformador estrella-delta o delta-estrella, las cantidades en secuencia positiva del lado de alta tensión estarán adelantados respecto a suscantidades correspondientes del lado de baja tension en 30º.



El indice horario indica el angulo que esta desfasado el lado de baja con respecto al lado de alta.



El conocimiento de la cifra de hora del transformador es de suma importancia y se indica en la placa de caracteristicas junto a las letras que indican el conexionado.



Para encontrar el cifrado de hora se debe elegir al debanado de alta como referencia.



Para encontrar la conexion debido al angulo de desfasaje del secundario, se debe girar la referencia (lado de alta) los grados o el angulo correspondiente.

BIBLIOGRAFÍA Fraile, J. (2003). Máquinas eléctricas. Madrid: Mc Graw Hill. Glover, D., & Sarma, M. (2004). Sistemas de Potencia. Mexico: Ciencias e Ingenierías. Norberto, L. (2014). Transformadores Trifásicos. Mexico.