• Author / Uploaded
• Jorge Luis Espinoza Olivares

Citation preview

CONEXIONES DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS I. OBJETIVO: Realizar un análisis de las distintas conexiones de los transformadores trifásicos y el comportamiento de las tensiones y corrientes en cada conexión.

II. FUNDAMENTO: Conexión D - d Se utiliza mucho en transformadores de BT, ya que se necesitan más espiras de menor sección. Esto es así porque la corriente por los devanados del transformador es un 58% menor que la de línea, sin embargo la tensión que soportan es la propia tensión compuesta de la línea. La conexión D-d tiene la ventaja de que, en caso de avería, uno de los transformadores puede ser separado del conjunto sin que esto impida la continuidad en el funcionamiento del sistema trifásico, aunque con una potencia total menor.

Conexión Y - y Para las conexiones estrella-estrella, la corriente de línea es la misma que la que circula por cada devanado del transformador, en cambio la tensión en bornes de una bobina del devanado es un 58% menor que la tensión compuesta. La conexión Y-y permite disponer del neutro tanto en el devanado de alta tensión como en el de baja, y conectar así el neutro del primario del transformador con el neutro de la fuente de energía (alternador), aunque debe evitarse a menos que se haga una conexión neutra muy sólida (de baja impedancia) entre el primario y la fuente de potencia. Si no se proporciona neutro, los voltajes de fase tienden a desequilibrarse severamente cuando la carga es desequilibrada. También surgen problemas con las armónicas terceras.

Conexión D - y La conexión D-y se utiliza para elevar la tensión, ya que, además de la propia relación de transformación debida a las espiras, interviene el factor 3 que multiplica la tensión del secundario. Esta conexión se utiliza mucho como transformador elevador en las redes de AT, en este caso la alta tensión está en el lado de la estrella, lo cual permite poner a tierra el punto neutro, con lo que queda limitado del potencial sobre cualquiera de las fases a la tensión simple del sistema. También se usa mucho esta configuración en transformadores de distribución, colocando la estrella al lado de baja tensión. Esto permite alimentar cargas trifásicas y monofásicas (entre fase y neutro).

La conexión Y-d Se utiliza para reducir la tensión, ya que, además de la propia relación de transformación debida a las espiras, interviene el valor 3 para reducir la tensión del secundario. Debido a este factor reductor añadido, esta conexión se usa en subestaciones de alta tensión reductoras, subestaciones de reparto y de distribución. No tiene problemas de armónicos de tensión. Se comporta bien ante cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye posibles desequilibrios. La conexión Y-d da como resultado un desplazamiento de fase de 30º entre los voltajes primarios y secundarios, lo cual puede dar inconvenientes al conectar en paralelo dos grupos de transformadores.

III. EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR -01 autotransformador trifásico de 0 300 V. AC -01 transformador trifásico Δ – Y (3 x 220 V – 3 x 380 V) -01 amperímetro AC de 0 - 25 A -01 voltímetro analógico de 0 300 V. AC. -01 interruptor termo magnético -02 multímetros digitales de 0 – 600 V. AC. -Cables de conexión.

IV.PROCEDIMIENTO: 1. Alimente al primario del transformador trifásico con una tensión de 3 x 220 voltios. 2. Hacer las conexiones para determinar los bornes homólogos. 3. Conectar al secundario una carga trifásica equilibrada en estrella. 4. Medir con un voltímetro las tensiones del primario y el secundario. 5. Mida con una pinza amperimétrica las corrientes del primario y secundario.

V. DATOS:

PRIMERA CONEXIÓN SEGUNDA CONEXIÓN

TERCERA CONEXIÓN

CUARTA CONEXIÓN

QUINTA CONEXIÓN

Interpretación de la tabla 1 y 2 Después de realizar la conexión en estrella vemos que existe una variación de tensión despreciable sin embargo vemos que la variación en el ángulo es considerable. Interpretación de la tabla 3 y 5 A diferencia del cuadro anterior vemos que los que en esta ocasión los valores de la tensión y los ángulos son distintos.

VI. CUESTIONARIO:

1. ¿Por qué es necesario conocer los bornes homólogos en un transformador trifásico? Es importante identificar los bornes homólogos de los transformadores debido que se utilizan para realizar las conexiones, medir secuencias de fases, entre otras funciones. Además es necesario conocer los bornes homólogos para la determinación de la polaridad de los transformadores que pueden ser aditiva (cuando sus bornes sean de polaridad opuesta) o sustractiva (cuando sus bornes tengan igual polaridad). Otro motivo por la cual se deben conocer los bornes homólogos es que son muy importantes para el acoplamiento de transformadores en paralelo. 2. ¿Cómo se efectúa una conexión a tierra en un transformador trifásico? No todos los transformadores tienen neutro, solo aquellos que son trifásicos y conectadas sus bobinas en estrellas son los que tienen neutro propio. La línea o la carga que accidentalmente queda a tierra alimentan a tierra una corriente eléctrica que se desplaza por la tierra y llega al neutro del transformador donde allí se reparte entre las líneas trifásicas y queda el circuito cerrado. La alimentación al circuito la produce las espiras del transformador situadas entre la puesta a tierra de este y la línea que tiene el defecto. La corriente va por esa línea y retorna como hemos dicho por la tierra.

3. Explique cómo se logra la conexión primaria en estrella, secundario en delta desfasamiento 30˚ y 210˚. Una conexión delta-Y produce un desplazamiento de fase de 30° entre los voltajes de línea de las líneas de transmisión entrantes y salientes, de este modo, el voltaje de línea saliente E12 está adelantado 30° respecto al voltaje de línea entrante EAB, como se ve en el diagrama fasorial. Si la línea saliente alimenta un grupo aislado de cargas, el desplazamiento de fase no causa ningún problema. Pero si la línea saliente se tiene que conectar en paralelo con una línea proveniente de otra fuente, el desplazamiento de fase de 30° puede hacer que la conexión en paralelo sea imposible, aun cuando los voltajes de línea sean idénticos. Una de las ventajas importantes de la conexión en Y es que reduce la cantidad de aislamiento requerido en el interior del transformador.

4. ¿Qué implicancia tiene el desfasaje de las tensiones sobre la carga? El desequilibrio de tensión se considera como un problema de calidad de la energía de significativa preocupación, en la distribución de electricidad. Aunque las tensiones normalmente están equilibradas a nivel de generación y de transmisión, las tensiones a nivel de distribución pueden desequilibrarse debido al sistema desigual de impedancias y a la distribución de las cargas. El sistema de tensiones desequilibrado al ser aplicado al motor trifásico de inducción, que tiene una estructura magnética simétrica, produce corrientes desiguales en sus fases, las que producen en cada fase campos magnéticos de diferente magnitud, dando como resultante, en el entrehierro del motor, dos campos giratorios, un flujo magnético giratorio en el sentido de giro del motor y un flujo magnético que gira en dirección contraria a la rotación del rotor, tendiendo así a producir corrientes de línea desequilibradas en el motor. Tal desequilibrio en las corrientes de línea, puede llevar a pérdidas excesivas en el estator y el rotor, que provoca que los sistemas de protección operen, causando pérdida de producción, y eficiencia.

5. Presente cuadros de valores para diferentes métodos de conexión.

6. Hacer el diagrame fasorial de las tensiones en la conexión primaria y secundaria del transformador.

7. Dar divergencias de valores teóricos y experimentales, tabulando el error absoluto y relativo porcentual en forma tabulada. 8. ¿Puede un transformador de 60 Hz ser operado en sistema de 50 Hz?¿Qué acciones son necesarias para realizar esta operación? Si, se pretendiera utilizar el transformador en una red con frecuencia inferior (por ejemplo, Transformador de 60 Hz funcionando a 50 Hz) a la que ha sido calculado, manteniendo constante la tensión aplicada, el aumento de inducción provocaría un aumento de las perdidas en el hierro, cuya compensación sería fácil hasta cierto punto, disminuyendo la intensidad de la carga y las pérdidas en el cobre; pero alcanzándose la saturación rápidamente, el valor excesivo de la corriente magnetizante sería imposible de remediar y el cos ϕ resultaría inadmisible. Solo podría aceptarse la disminución de frecuencia acompañada de una reducción proporcional de la tensión, y con ella, de la potencia del transformador. 9. Mencionar ventajas y desventajas. Un transformador de 60 Hz, funcionando a 50 Hz, bajo la misma tensión y carga, tendrá como ventajas y desventajas:     

115% de las pérdidas originales en el hierro Aproximadamente el 300% de la corriente magnetizante relativa original 99% de las pérdidas en el cobre, primitivas. 105% del aumento normal de temperatura. 83% de la tensión previa de corto circuito, relativa.

VII. OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES:  Al tener desbalance de tensiones se genera armónicos la cual dañan los transformadores generando altas pérdidas económicas al reparar equipos y los altos costos de energía.  Las distintas conexiones que podemos realizar con los transformadores nos dan una amplia variedad de usos en la industria eléctrica.  Cuando las cargas de fase son iguales se puede decir que es un sistema de fase equilibrado por lo cual los circuitos trifásicos se conectan mayormente en estrella, siendo de otra forma (delta) las tensiones de fase no estarían balanceadas.  Los transformadores trifásicos son dispositivos que tienen 3 fases y sirve para bajar el nivel de tensión, en cualquiera de sus configuraciones, estrella o delta, siendo la principal diferencia el tipo de conexión de sus bobinas pues en la conexión estrella se tiene un punto en común que se llama neutro y que se encarga de absorber la diferencia de corriente que pueda circular por las fases.  Las distintas conexiones de los transformadores trifásicos nos brindan muchas ventajas, sin embargo como nada es perfecto estos tipos de conexiones también

cuentan con desventajas como por ejemplo en la conexión estrella-delta se puede tener inconvenientes al querer conectarlo en paralelo debido al desplazamiento de fase entre los voltajes.  A la hora de unir entre sí los primarios de los transformadores para formar una estrella no se ha de tener ninguna precaución especial, sin embargo, a la hora de unir los secundarios sí que ha de tenerse en cuenta la polaridad relativa de las bobinas, ya que si se unieran entre sí dos principios de bobina y un final de bobina para formar un neutro, las tensiones que proporcionaría el transformador ya no formarían un sistema trifásico equilibrado.

RECOMENDACIONES Para una práctica pertinente se debe disponer del conocimiento para llevarlo a cabo, realizando antes un estudio previo del tema.

VIII. BIBLIOGRAFÍA 

http://www.alaf.int.ar/publicaciones/ACTIVIDADES/motor_trifasico/T RAFRECT2.pdf



http://ri.ues.edu.sv/id/eprint/19500/1/Estudio%20del%20desbalance %20de%20tensiones%20y%20sus%20efectos%20en%20la%20calidad %20del%20producto%20t%C3%A9cnico%20para%20Sistemas%20de %20Distribuci%C3%B3n%20a%20Nivel%20Industrial.pdf



http://umh2223.edu.umh.es/wpcontent/uploads/sites/188/2013/02/Grupos-de-Conexi%C3%B3n.pdf



https://profesormolina2.webcindario.com/electronica/componentes/bobi nas_trafos/trafos_trif.htm