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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE ELÉCTRICA Y ELÉCTRONICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

NRC: 4385

INFORME DE LABORATORIO No: 4

TRANSFORMADOR TRIFASICO

Autor: Xavier Freire Zamora

AÑO: 2015

Tema:

Transformador Trifásico

1. Objetivos  Analizar las características de cada configuración.  Identificar las diferentes conexiones Δ- Δ, Y-Y, Δ-Y, Y-Δ, Z-Y, Z-Δ  Determinar las relaciones de transformación para las diversas configuraciones. 2. Equipo  Equipo usado:  Fuente de poder TF-123  Fuente de poder PS-12  Voltímetro AC  Transformador trifásico TT222  Transformador trifásico TR-33 3. Marco Teórico Transformador trifásico Representa un sistema de transformador, formado por un núcleo magnético, el cual contiene 3 columnas iguales, sobre las cuales se arrollan las espiras que conforman las bobinas primarias y secundarias de cada fase. Un sistema trifásico puede ser considerado como la unión de 3 sistemas monofásicos, esto se visualiza en la Ilustración 1: Interpretación de un sistema Trifásico, según 3 sistemas monofásicos.

Ilustración 1: Interpretación de un sistema Trifásico, según 3 sistemas monofásicos

Las diferentes formas de conexión para un transformador trifásico son: Conexión en estrella Para la conexión en estrella se unen en un mismo punto los tres extremos de los enrollamientos que poseen la misma polaridad, existiendo dos formas básicas según se una las terminales A, B, C o A’, B’, C’ (a, b, c o a’, b’, c’ para el secundario). Conexión en triangulo

Se unen sucesivamente los extremos de polaridad opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circuito, según sea el orden de sucesión. Conexión en zigzag En la práctica solo se emplea en el lado de menor tensión, consiste en dividir 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 determinado orden cíclico. Estas 3 formas básicas de conexión se muestran en la Ilustración 2: Tipos de conexión, para un transformador trifásico

Ilustración 2: Tipos de conexión, para un transformador trifásico

4. Procedimiento 4.1. Con el diagrama de la Ilustración 3: Esquema de conexión, fuente y transformador trifásico, complementado en el trabajo preparatorio arme el circuito de manera que el transformador mantenga una conexión ∆-∆.

Ilustración 3: Esquema de conexión, fuente y transformador trifásico

4.2.

Con la fuente sin energía, arme el circuito de manera que mantenga la configuración ∆-∆. Energizar el circuito activando la fuente de poder trifásica fija. Leer y registrar los valores de tensión de línea y de fase, tanto en el

4.3. 4.4.

primario como en el secundario. Apague la fuente de poder.

4.5.

4.6.

Armar el circuito con el trasformador en conexión ∆-Y y repetir el

procedimiento anterior de los pasos 4.2, 4.3, 4.4, 4.5. 4.7. Armar el circuito con el trasformador en conexión Y-Y y repetir el procedimiento anterior de los pasos 4.2, 4.3, 4.4, 4.5. Armar el circuito con el trasformador en conexión Y-∆ y repetir el

4.8.

procedimiento anterior de los pasos 4.2, 4.3, 4.4, 4.5. 4.9. Con la fuente sin energía, arme el circuito de manera que mantenga la configuración Y-Z. 4.10. Para la conexión Y-Z o estrella – zigzac, se empleó el circuito que se visualiza en la Ilustración 4: Esquema de la conexión en zig-zag en las bobinas secundarias.

Ilustración 4: Esquema de la conexión en zig-zag en las bobinas secundarias

Las conexiones en zig-zag que se efectuaron en las bobinas secundarias, se realizaron de la siguiente forma: Conexiones 2a+2b+2c=n punto común 1a+2c=x salida en x 2a+1b=y salida en y 2b+1c=z salida en z Además, se decidió que de los 9 devanados secundarios que tiene el transformador TT222, solo se daría uso del devanado de 63.5 V, y que para los devanados primarios se daría uso del puerto de 208 [V], ya que representa el valor de voltaje entre línea de un transformador trifásico y si se colocara el de 121 [V], el voltaje sería tan alto que dañaría el transformador.

Para las conexiones en estrella del primer embobinado, se conectaron las terminales de 0[V] como punto común, mientras que las terminales de 208 [V] son las que serán alimentadas por la fuente trifásica. 4.11. Se repite el procedimien de los pasos 4.2, 4.3, 4.4, 4.5. 4.12. Los datos o valores de tensión que se mediaran serán de: Devanados primarios Tensión de fase AN – BN – CN Tensión de línea AB – AC – BC Devanados secundarios Tensión de fase an – bn – cn xn – yn – zn Tensión de línea ab – ac – ax – ay – az bc – bx – by – bz cx – cy – cz xy – xz – yz 4.13. Terminada la lectura de los datos se apagará la fuente de poder y de desarmará el circuito antes construido

5. Tablas de datos de tensión en cada una de las conexiones

CIRCUITO N° 1: Conexión Estrella - zeta [Y - Z] Delta ∆ (Primario) Fase Tensi ón

Valo r

VAN

11 8

VBN

VCN

12 0 12 0

Línea

Zeta Z (Secundario) Fase

Línea

Tensi ón

Valo r

Tensi ón

Valo r

Tensi ón

Valo r

Tensi ón

Valo r

Tensi ón

Valor

VAB

20 6

Van

37

Vab

65

Vbx

74. 5

Vxy

64.5

Vbn

37

Vac

65

Vby

38

Vcn

37

Vax

37

Vbz

37. 5

Vxz

65

Vxn

37

Vay

37

Vcx

38

Vyn

37

Vaz

75

Vcy

75

Vzn

37

Vbc

64. 5

Vcz

37. 5

Vyz

64.5

VAC

VBC

20 5 20 8

CIRCUITO N° 2: Conexión estrella - delta [Y - Y] Estrella Y (Primario) Estrella Y (Secundario) Fase Línea Fase Línea Tensión Valor Tensión Valor Tensión Valor Tensión Valor VAN 116 VAB 209 Van 68 Vab 120 VBN 116 VAC 210 Vbn 68 Vac 120 VCN 116 VBC 209 Vbc 68 Vbc 120 CIRCUITO N° 3: Conexión estrella - delta [Y - ∆] Estrella Y Estrella Y (Primario) (Secundario) Fase Línea Línea Tensión Valor Tensión Valor Tensión Valor VAN 116 VAB 209 Vab 120 VBN 116 VAC 210 Vac 119 VCN 116 VBC 209 Vbc 120 CIRCUITO N° 4: Conexión delta - delta [∆-∆] Delta ∆ (Primario) Delta ∆ (Primario) Línea Línea Tensión Valor Tensión Valor VAB 210 Vab 120 VAC 209 Vac 120 VBC 210 Vbc 119 CIRCUITO N° 5: Conexión estrella - delta [∆ - Y] Estrella Y Estrella Y (Secundario) (Primario) Línea Fase Línea Tensión Valor Tensión Valor Tensión Valor VAB 210 Van 118 Vab 215 VAC 209 Vbn 118 Vac 212 VBC 210 Vbc 118 Vbc 212

6. Cuestionario



Determinar las tensiones de fase y de línea y la relación de transformación de tensión voltajes de todas las conexiones.

CIRCUITO N° 1: Conexión delta - zeta [∆ - Z] Delta ∆ (Primario)

Línea Valor Tensión

Zeta Z (Secundario) Línea

Relación de tensiones de línea

Tensión

Valor

Vp/ Vs

VAB

206

Vab

65

3.170

VAC

205

Vac

65

3.154

VBC

208

Vbc

64.5

3.224

Fase

Tensión

Relación de tensiones de fase

Fase Valor

Tensión

Valor

Vp/ Vs

VAN

118

Van

37

3.189

VBN

120

Vbn

37

3.243

VCN

120

Vcn

37

3.243

CIRCUITO N° 2: Conexión estrella - delta [Y - Y] Estrella Y Estrella Y Relación de tensiones de (Primario) (Secundario) fase Tensió Fase Tensión Fase Vp/ Vs n VAN 116 [v] Van 209 [v] 1.802 VBN 116 [v] Vbn 210 [v] 1.810 VCN 116 [v] Vcn 209 [v] 1.802

CIRCUITO N° 3: Conexión estrella - delta [Y - ∆] Delta ∆ Relación de Estrella Y (Primario) (Secundario) tensiones de línea Tensió Tensió Fase Línea Tensión Línea n n Vp/ Vs 116 209 VAN VAB Vab 68 [V] [v] [V] 3.0735 116 210 VBN VBC Vab 68 [V] [v] [V] 3.0882 116 209 VCN VCA Vac 69 [V] [v] [V] 3.0290

CIRCUITO N° 4: Conexión delta - delta [∆-∆]

Delta ∆ (Primario) Tensión

Línea

VAB VBC VCA

210 [V] 210 [V] 209 [V]

Delta ∆ (Primario) Tensió Línea n

Vab Vbc Vca

Relación de tensiones de línea

120 [V] 119 [V] 120 [V]

Vp/ Vs 1.750 1.745 1.742

CIRCUITO N° 5: Conexión delta - estrella [∆-Y] Relación de tensiones de Delta ∆ Estrella Y (Secundario) (Primario) línea Tensió Tensió Tensió Línea Fase Línea Vp/ Vs n n n 119 215 210 VAB Van Vab 0.9767 [V] [V] [V] 119 212 210 VBC Vbn Vbc 0.9905 [V] [V] [V] 118 212 209 VCA Vcn Vca 0.9858 [V] [V] [V]



Realizar los gráficos de los circuitos eléctricos, diagrama de los devanados y esquemas fasoriales de todas las conexiones.

En la Ilustración 5: Diagramas fasoriales de las diferentes conexiones. Se pueden observar las conexiones más comunes y más utilizadas, estas incluyen a las efectuadas en la práctica de laboratorio, específicamente estas conexiones son la Estrella-estrella (representada por el símbolo de acoplamiento Yy0), Delta-Delta (representado por el símbolo de acoplamiento Dd0), Delta- ZigZag (representado por el símbolo de acoplamiento Dz0 ), Delta-Estrella estrella (representada por el símbolo de acoplamiento Dy5), Estrella-Delta estrella (representada por el símbolo de acoplamiento Yd5). El número de acoplamiento indica el ángulo de desfase según las conexiones efectuadas. Además en la ilustración 5, se pueden observar los diagramas de las conexiones, siendo estos diagramas similares a los diagramas de los devanados, difiriendo únicamente que utilizan bloques en lugar del símbolo de bobina, esto se puede evidenciar, al comparar los diagramas de conexiones de la ilustración 5 con los diagramas de la ilustración 6.

Ilustración 5: Diagramas fasoriales de las diferentes conexiones.

Los diagramas de los devanados se visualizan en la ilustración 6.

Ilustración 6: Diagrama de devanados



Indicar las ventajas y desventajas de las diferentes formas de conexión del transformador trifásico.

Conexión Y-Y Ventajas: Se puede suprimir la conexión del neutro cuando se conectan cargas balanceadas, ya que la corriente de neutro es igual a cero. Desventajas: • Si las cargas no están balanceadas, entonces la conexión no es equilibrada y los cálculos son

más complejos para cargas desbalanceadas, ya que implica diferente potencia requerida de cada devanado. Conexión Delta – Delta (∆ -∆) Ventajas • Se puede obtener voltajes mayores que trabajando con la configuración estrella Desventajas: • No existe neutro, por lo que se debe tener cuidado con las corrientes, ya que la suma de todas las corrientes de línea debe ser igual a cero. Conexión Estrella-Delta Ventajas • Se tiene una subida de voltaje en vez de un voltaje menor. Desventajas: • La configuración en delta las corrientes en sumatoria debe ser igual a cero. Conexión Δ-Y Se tiene conexión con neutro en el secundario, es más fácil conectar caras desbalanceadas para cada fase. 7. Conclusiones

Son varias las formas en que se puede conectar un transformados, cada una de estas diferentes conexiones tendrá sus ventajas y desventajas, por lo que dependiendo de las necesidades que presentemos, nos veremos obligados en 



   

optar por una de las diferentes conexiones. Los transformadores trifásicos son dispositivos que constan de tres fases, que sirven para bajar o incrementar el nivel de tensión, en cualquiera de sus configuraciones, estrella o delta; además el uso de cualquiera de la conexiones implica en cuidado al momento de efectuar las mediciones, pues en la conexión estrella se tiene un punto común que se llama neutro, la cual no existe en las conexiones en delta, y el tratar de medir tensiones de fase cuando no hay neutro podría ocasionar el daño del equipo. Se debe tener en cuenta que muchos de los transformadores junto con sus conexiones están construidos para aplicaciones específicas, en alta y baja tensión, por lo que se nos facilita al momento de escoger una opción. La conexión delta-estrella puede trabajar con dos tensiones distintas, de fase o de línea por lo que es muy utilizado en sistemas de distribución de energía. La conexión delta-delta se utiliza en limitado número de circuitos, de manera frecuente aparece en aquellos que trabajan con voltajes no muy elevados. La conexión que nos permite bajar el voltaje en mayor magnitud es la de estrella-delta, mientras la que baja en mayor magnitud es la de delta-estrella. La razón de transformación del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende del número de vueltas que tenga cada uno.

8. Recomendaciones

   

Comprobar el funcionamiento correcto de los equipos en nuestro puestos de trabajo antes de empezar con la práctica. Para una práctica pertinente se debe disponer del conocimiento para llevarla a cabo, realizando antes un preparatorio o estudio del tema. Se debe trabajar cuidadosamente en el laboratorio, ya que se manipula voltajes y corrientes elevadas, pues los equipos son caros e indispensables. Desconectar el circuito de la fuente o apagarla antes de realizar cualquier medición.

9. Bibliografía

[1] Máquinas eléctricas Estifan Chapman 1976 [2] Máquinas eléctricas M.P. Kostenko, LM Riotrouski 1975 [3] Máquinas eléctricas, Jesús Freile Mora, 5ta edición, 2003. [4] T, E. E. (s.f.). www.monografias.com. Obtenido de www.monografias.com.