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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE SEDE LATACUNGA

“Conexiones trifásicas de transformadores Y-Y y ∆-∆”

Presentan: Enrique Paredes Moreno José Basantes Tisalema Fecha: 28 de junio del 2020 Curso: 7904 Nivel: Quinto

1. Objetivos 1.1.

Objetivos generales

 

Identificar el procedimiento de conexión Estrella-Estrella y Triangulo -Triangulo mediante el empleo de tres transformadores monofásicos. Determinar los voltajes de línea y de fase en las conexiones trifásicas Estrella-Estrella y Triángulo-Triángulo.

1.2. 

Objetivos específicos.



Realizar el esquema de conexiones Estrella-Estrella y Triangulo -Triangulo mediante el software Proteus. Comprobar las relaciones que existen entre corrientes de fase y de línea para la configuración Triángulo-Triángulo al aplicar distintas cargas. Comprobar las relaciones que existen entre tensiones de fase y de línea para la configuración Estrella-Estrella.



2. Marco teórico. 2.1.

Conexión Triángulo- Triángulo.

También conocida como conexión delta-delta Este tipo de configuración (Figura1) es utilizada en gran manera en autotransformadores, cuando se desea recuperar la caída de voltaje por longitud de los alimentadores, causada a determinada distancia del circuito alimentador se tiene una caída en la tensión de suministro haciendo necesario transformar esa energía, para recuperar en alguna forma esas pérdidas, para lo cual deben utilizar estos transformadores con conexión delta-delta[ CITATION Her15 \l 1033 ].

Figura1. Conexión trifásica de trasformadores configuración delta-delta (∆-∆). Fuente: [

CITATION Ill16 \l

1033 ] Ventajas de utilizar la conexión ∆-∆  No posee desplazamiento de fase.  No presenta complicaciones con cargas en desequilibrio o armónicas.  Es posible desconectar un transformador para revisión o mantenimiento, y sigue funcionando con dos transformadores, pero como banco trifásico pasando a ser una conexión delta abierta.



Los desequilibrios provocados debido a las cargas en el secundario se distribuyen de manera igualitaria entre las fases del primario, librándose de los desequilibrios de flujos magnéticos.

Desventajas de utilizar la conexión ∆-∆  Los voltajes de terceros armónicos pueden ser muy grandes.  No posee línea de neutro, tanto en el primario como en el secundario, limitando su utilización a cargas trifásicas.  Cada bobinado debe soportar la tensión de red (compuesta), con el consiguiente aumento del número de espiras.  No se puede suministrar energía a cuatro hilos.

2.2.

Conexión Estrella- Estrella.

La conexión estrella –estrella (Figura2) sólo es utilizada cuando el neutro del primario puede ser unido eficientemente al neutro de la fuente. Si los neutros no se unen, la tensión entre línea y neutro resulta distorsionada [ CITATION Her15 \l 1033 ].

Figura2. Conexión trifásica de trasformadores configuración estrella-estrella (Y-Y). Fuente: [

CITATION Ill16 \l

1033 ] Ventajas de utilizar la conexión Y-Y  La factibilidad de obtener un neutro, en el lado de bajo voltaje como en el de alto voltaje, y permite conseguir dos tensiones (220/110 V).  Tiene un buen funcionamiento para bajas potencias, debido a que además de poder disponer de dos tensiones, es más económico por aplicar una tensión a cada fase 𝑉𝐿√3, y por consiguiente disminuir el número de espiras, aunque se incremente la sección de los conductores, por circular la corriente de línea por cada fase[ CITATION Her15 \l 1033 ].  Si una fase en cualquier bobinado funciona de manera defectuosa, las dos fases sobrantes pueden funcionar dando como resultado una transformación monofásica, la carga que podría suministrar seria del 58% de la potencia normal trifásica[ CITATION Her15 \l 1033 ]. Desventajas de utilizar la conexión Y-Y  Si las cargas en el circuito del transformador están desequilibradas, entonces las tensiones en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse severamente.  Las tensiones de terceros armónicos son altas, a causa de la no linealidad del circuito magnético del hierro.

 

Los neutros negativos no son estables, a no ser que sean sólidamente aterrizados Las unidades trifásicas con polaridad distinta no pueden funcionar en paralelo, a menos que la conexión de las fases del primario o del secundario de un transformador se invierta.

3. Equipos utilizados y características de los equipos utilizados Equipo.

Imagen.

Fuente de alimentación

Caracteristica. Fuente de alimentación nos proporciona voltaje alterno y continuo ya sea variable o fija con valores de 0 – 120/208V 5A para la parte variable, y 120/208V 15A para la parte fija

Figura3. Transformador con polaridad sustractiva. Fuente: Los autores

Multímetros

Figura4. Multímetros CA-CC. Fuente: Los autores

Carga resistiva

Figura5. Módulo de resistencias CA-CC. Fuente: Los autores

Instrumento eléctrico para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y tensiones o pasivas como resistencias. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna La carga resistiva consta de un módulo que alberga nueve resistencias de potencia cableadas que se disponen en tres bancos idénticos. Cada banco consta de tres resistores que pueden conectarse o desconectarse con interruptores para obtener varios valores de resistencia. Esto permite ampliar o reducir progresivamente la resistencia total de cada banco. Las resistencias pueden ser accionadas con corriente alterna o continua siempre y cuando el voltaje

que llegue a cada resistencia no supere los 120V y la potencia no sea superior a 252W Banco trifásico de transformadores

Figura6. Banco trifásico de transformadores. Fuente: Los autores

Equipo de adquisición de datos

Figura7. Interfaz de adquisición de datos. Fuente: Los autores

El Banco trifásico de transformadores alberga tres transformadores identicos. Cada transformador cuenta con un bobinado de alto boltaje de 208V y salidas de bajo voltaje de 120V y 88V. Cada transformador puede suministrar una corriente maxima de 1.2 A a una frecuencia de 50/60 Hz Son los procesos utilizados para recopilar información y documentar o analizar un proceso de trabajo realizado en el laboratorio virtual. El modulo debe ser alimentado con un voltaje de 24v a una frecuencia de 50/60 Hz y consume 0.4 A. La interfaz cuenta con 3 voltímetros los cuales pueden medir tensión en un intervalo de ±400V ademas el modulo consta de 3 amperímetros los cuales pueden medir corrientes en un intervalo de ±12A

4. Procedimiento. 4.1.

Conexión Estrella-Estrella.

a. Conectar el terminal 1 de la fuente fija con el terminal 1 del transformador. b. Conectar el terminal 2 de la fuente fija con el terminal 6 del transformador. c. Conectar el terminal 3 de la fuente fija con el terminal 11 del transformador. d. Para el bobinado primario: e. Conectar el terminal 2, 7 Y 12 de los transformadores. f. Para el bobinado secundario:

g. Conectar el terminal 5, 10 y 15 de los transformadores. h. Calcular los voltajes nominales de fase y línea tanto en el bobinado primario como en el secundario. i. Determinar el voltaje a aplicar con justificación. j. Revisar el diagrama de conexión y los cálculos con el docente. k. Una vez aprobado el diagrama de conexión energizar el sistema. l. Proceder a registrar valores.

4.2.

Conexión Triángulo -Triángulo

a. Conectar el terminal 4 de la fuente variable con el terminal 1 del transformador. b. Conectar el terminal 5 de la fuente variable con el terminal 6 del transformador. c. Conectar el terminal 6 de la fuente variable con el terminal 11 del transformador. d. Para el bobinado primario: e. Conectar el terminal 2 del transformador con el terminal 6 del otro transformador. f. Conectar el terminal 7 del transformador con el terminal 11 del otro transformador. g. Conectar el terminal 12 del transformador con el terminal 1 del otro transformador. h. Para el bobinado secundario: i. Conectar el terminal 3 del transformador con el terminal 10 del otro transformador. j. Conectar el terminal 8 del transformador con el terminal 15 del otro transformador. k. PRECAUCIÓN VOLTÍMETRO DE PRUEBA DE LA CONEXIÓN EN TRÍANGULO: Conectar un voltímetro entre el terminal 5 de un transformador y el terminal 13 del otro transformador. l. Calcular los voltajes nominales de fase y línea tanto en el bobinado primario como en el secundario. m. Calcular los voltajes a aplicar. Si el voltímetro marca cero, realizar la conexión directa de los terminales 5 y 13, caso contrario identificar la razón del voltaje medido. n. Revisar el diagrama de conexión y los cálculos con el docente. o. Una vez aprobado el diagrama de conexión energizar el sistema. p. Proceder a registrar valores.

5. Esquemas de conexión. 5.1.

Conexiones en Estrella- Estrella

Figura8. Conexión Y-Y para medir voltajes de línea. Fuente: Los autores

Figura9. Conexión Y-Y con cargas equilibradas en Y. Fuente: Los autores

Figura10. Conexión errónea Y-Y para medir voltajes de línea. Fuente: Los autores

5.2.

Conexiones en Delta-Delta

Figura11. Conexión ∆-∆ para medir voltajes de línea. Fuente: Los autores

Figura12. Conexión ∆-∆ con cargas equilibradas en ∆. Fuente: Los autores

Figura13. Conexión errónea ∆-∆ para medir voltajes de línea Fuente: Los autores

6. Presentación de resultados 6.1.

Conexiones Estrella-Estrella

Figura14. Conexión Y-Y, medición de voltajes de línea. Fuente: Los autores

Terminales primario 1-6 6-11 1-11

Voltaje aplicado(V) 216.5 216.5 216.5

Terminales secundario 3-13 3-8 8-13

Voltaje medido(V) 215.8 215.8 215.8

Tabla1. Conexión Y-Y, voltajes de línea aplicados en el bobinado primario y voltajes de línea medidos en el bobinado secundario. Fuente: Los autores

Figura14. Conexión Y-Y, con cargas resistivas equilibradas en Y medición de tensión en las resistencia y corriente de fase medida. Fuente: Los autores

Figura15. Conexión Y-Y, con cargas resistivas equilibradas en Y de 1200Ω medición de tensión en las resistencia y medidas de corriente de fase. Fuente: Los autores

Figura16. Conexión Y-Y, con cargas resistivas equilibradas en Y de 600Ω medición de tensión en las resistencia y medidas de corriente de fase. Fuente: Los autores

Figura17. Conexión Y-Y, con cargas resistivas equilibradas en Y de 300Ω medición de tensión en las resistencia y medidas de corriente de fase. Fuente: Los autores

Voltaje aplicado en la resistencia(V) 123.6 122.5 120.7

ResistenciaΩ 1200 600 300

Corriente de fase en la resistencia(A) 0.105 0.206 0.404

Tabla2. Representación de voltajes aplicados a cargas resistivas equilibradas en Y, y corrientes de fase medidas. Fuente: Los autores

Figura18. Figura14. Conexión errónea Y-Y, medición de voltajes de línea. Fuente: Los autores

Terminales primario 1-6 6-11 1-11

Voltaje aplicado(V) 216.5 216.5 216.5

Terminales secundario 8-3 10-13 3-13

Voltaje medido(V) 127.3 116.9 215.6

Tabla3. Conexión errónea Y-Y Voltajes de línea aplicados en el bobinado primario y voltajes medidos en el bobinado secundario. Fuente: los autores

6.2.

Conexión Triángulo-Triángulo.

Figura19. Conexión ∆-∆, medición de voltajes de línea. Fuente: Los autores

Terminales primario 1-6 6-11 1-11

Voltaje aplicado(V) 216.5 216.5 216.5

Terminales secundario 3-5 13-15 8-10

Voltaje medido(V) 214.8 214.8 214.8

Tabla4. Conexión ∆-∆, voltajes de línea aplicados en el bobinado primario y voltajes de línea medidos en el bobinado secundario. Fuente: Los autores

Figura20. Conexión ∆-∆, con cargas resistivas equilibradas en ∆ medición de tensión en las resistencia y corriente de línea medida. Fuente: Los autores

Figura21. Conexión ∆-∆, con cargas resistivas equilibradas en ∆ de 1200Ω medición de tensión en las resistencias y medidas de corriente de línea. Fuente: Los autores

Figura22. Conexión ∆-∆, con cargas resistivas equilibradas en ∆ de 600Ω medición de tensión en las resistencias y medidas de corriente de línea. Fuente: Los autores

Figura23 Conexión ∆-∆, con cargas resistivas equilibradas en ∆ de 300Ω medición de tensión en las resistencias y medidas de corriente de línea. Fuente: Los autores

Voltaje aplicado en la resistencia(V) 117.5 116.1 113.7

Resistencia(Ω) 1200 600 300

Corriente de línea en la resistencia(A) 0.173 0.339 0.660

Tabla5 Representación de voltajes aplicados a cargas resistivas equilibradas en ∆, y corrientes de fase medidas. Fuente: Los autores

Figura24. Conexión errónea ∆-∆, medición de voltajes de línea. Fuente: Los autores

Terminales primario 1-6 6-11 1-11

Voltaje aplicado(V) 216.5 216.5 216.5

Terminales secundario 3-5 8-10 13-15 5-15

Voltaje medido(V) 214.8 214.8 214.8 429.5

Tabla6. Conexión ∆-∆ errónea Voltajes de línea aplicados en el bobinado primario y voltajes medidos en el bobinado secundario. Fuente: los autores

7. Análisis de resultados

Corriente vs Resistencia. 1400 1200 1200 1000

ResistenciaΩ Corriente de fase en la resistencia(A)

800 600

600

400

300

200

0.11

0.21

0.4

1

2

3

0

Gráfico de la tabla 2

Corriente vs Resistencia. Resistencia(Ω)

Corriente de Fase en la resistencia(A)

1400 1200 1200

Resistencia

1000 800 600

600

400 200 0.1 0 1

300 0.2

0.38

2

3

Corriente de Fase Gráfico de la tabla 3

8. Conclusiones

9. Recomendaciones 10. Bibliografía

Heredia Mario, I. R. (2015). Análisis de sistema trifásico de transformadores conexión DY. (Tesis de ingeniería). Universidad Técnica Salesiana, Guayaquil. Obtenido de https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/10450/1/UPS-GT001540.pdf Illustrationprize. (28 de abril de 2016). Conexiones trifásicas del transformador. Obtenido de Todo sobre electricidad y electrónica. : https://illustrationprize.com/es/676-threephase-transformer-connections.html