Grupo de conexiones de transformadores trifásicos

7/30/2019 Grupo de conexiones de transformadores trifsicos

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Grupo de conexiones de transformadores

trifsicos


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ResumenLaenerga elctricaes un suministro muy indispensable para la vida de las personas es

por ello que lasempresasgeneradoras de este recurso deben garantizar lacalidady

transportedesde su generacin hasta sus acometidas; pues, para lograr esto se

necesitantransformadorestrifsicos ,a ello se suman sunaturalezadeconstruccinsus

formas de conexin en devanados ,y sobre todo sus aplicaciones ante las diferentes

eventualidades que se nos presente ,as es entonces que en esteensayose brinda un

detalladoconocimientosobre los transformadores trifsicos y sus aplicaciones ventajas

y desventajas

NomenclaturaLos nombres que se adoptarn al tratar el tema sern: trifsicos, devanados, estrella,

triangulo, zeta, ANSI

Introduccin

Hoy en da toda la generacin depotenciaelctrica y la mayora de la transformacin de

potencia en el mundo se hace en la forma decircuitosCA trifsicos .Unsistemade este

tipo consta de generadores, lneas de transmisin y cargas trifsicos. Lossistemasde

potencia de CA tienen una gran ventaja por sobre los sistemas de CD: pueden cambiar

los voltajes con transformadores para reducir las prdidas de transmisin de una manera

ya antes estudiada.

Los sistemas de potencia trifsica tiene dos grandes ventajas sobre los sistemas de

potencia de CA.[2]

Es posible obtener ms potencia por kilogramo de metal de una mquina

trifsica.

La potencia suministrada a una carga trifsica es constante en todo momento, en

lugar de oscilar como lo hacen los sistemas monofsicos.
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Tipos de transformadores[3]La tensin trifsica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas,

acopladas, (se producen simultneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120

entre si (o sea un tercio del Periodo).

Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro

(tres fases + un neutro). Por convencin las fases se denominan R, S, T, y N para el

conductor neutro si existe.

Cuando haya la necesidad de clasificar los tipos de transformadores tenemos que tomar

en cuenta en qu situacin se les ir a utilizar, por ello tenemos los siguientes:

Dependiendo la relacin de transformacin:

Transformador de potencia: [1] Se utilizan para substransmisin y transmisin

de energa elctrica en alta y media tensin. Son de aplicacin en subestaciones

transformadoras, centrales de generacin y en grandes usuarios.

Caractersticas generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20

MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Fig 1 Transformador de potencia de Subestacin (reductor)

Transformador dedistribucin.

[1]Se denomina transformadores de distribucin, generalmente los transformadores de

potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V,

tanto monofsicos como trifsicos. Las aplicaciones tpicas son para alimentar a granjas,

residencias, edificios oalmacenespblicos, talleres y centros comerciales.

Caractersticas generales: Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000

kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones

primarias segn especificaciones particulares delcliente. Se proveen en frecuencias de

50-60 Hz.
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Fig 2 Transformador de distribucin para una ciudad

Transformadores Rurales

Estn diseados para instalacin mono poste enredesde electrificacin suburbanas

monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 Kv.

En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifsicos o como alternativa 3

monofsicos.

Fig 3 Transformador rural, muy comn en nuestras ciudadelas

Segn elsistemaderefrigeracin"Elcalorproducido por las prdidas se transmite a

travs de un medio al exterior, este medio puede seraireo bien lquido. La transmisin

de calor se hace por un medio en forma ms o menos eficiente, dependiendo de los

siguientesvalores:"4
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La masa volumtrica.

El coeficiente de dilatacin trmica.

Laviscosidad.

El calor especfico.

La conductividad trmica.

Segn estos valores tenemos los siguientes tipos de refrigeracin:

TIPO OA

Sumergido enaceite, con enfriamiento natural. Este es el enfriamiento ms comnmente

usado y el que frecuentemente resulta el ms econmico y adaptable a la generalidad de

las aplicaciones.

Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi

[4]Su principal caracterstica es que son refrigerados en aire con aislacinclaseF,

utilizndose resina epoxi como medio de proteccin de los arrollamientos, siendo

innecesario cualquiermantenimientoposterior a la instalacin. Se fabrican en potencias

normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35

kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Fig 4 Transformador con refrigeracin en resina epoxi

TIPO OA/FA

[4]Sumergido en aceite con enfriamiento propio y con enfriamiento de aire forzado.

Este tipo detransformadoreses bsicamente una unidad OA a la cual se le han agregado

ventiladores para aumentar la disipacin del calor en las superficies de enfriamiento y

por lo tanto, aumentar los kVA de salida.
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TIPO FOA[4]Sumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite forzado con enfriadores de aire

forzado.

El aceite de estos transformadores es enfriado al hacerlo pasar por cambiadores de caloro radiadores de aire y aceite colocados fuera del tanque. Sudiseoest destinado a

usarse nicamente con los ventiladores y lasbombasde aceite trabajando

continuamente.

TIPO OW

[4]Sumergidos en aceite, con enfriamiento poragua. Este tipo de transformador est

equipado con un cambiador de calor tubular colocado fuera del tanque,el aguade

enfriamiento circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por medio de

una bomba independiente. El aceite fluye, estando en contacto con la superficie exterior

de los tubos.

Transformadores Hermticos de Llenado Integral

Se utilizan en intemperie o interior paradistribucinde energa elctrica en media

tensin, siendo muy tiles en lugares donde los espacios son reducidos.

Su principal caracterstica es que al no llevar tanque de expansin de aceite no necesita

mantenimiento, siendo estaconstruccinms compacta que la tradicional. Se fabrican

en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15,

25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Fig 5 Transformador hermtico de llenado integral
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Segn el diseo de su ncleo:

Tipo ncleo: tipo acorazado

[6]Puede considerarse como tres transformadores monofsicos de tipo acorazado,

colocados uno junto a otro, tal como semuestraen la Figura 1 a). La nica diferenciaentre esta disposicin y la de la Figura2 b), que corresponde a un transformador

trifsico, es que las lminas del ncleo de este ltimo estn entrelazadas, es decir, las

tres partes del ncleo no estn separadas. Esto hace que los flujos en el ncleo,

correspondientes a fases diferentes, se superpongan en las partes indicadas por D-E-F y

G.

Fig 6 Acorazado: Con tres transformadores monofsicos

Fig 7 Acorazado: Trifsico con un solo ncleo
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Fig 8Diagramafasorial para tensiones de Fase Equilibrada.

Fig 9 Sentidos positivos de los flujos para devanados conectados simtricamente.

Fig 10 Sentidos positivos de los flujos cuando se invierten las conexiones de la fase

central.
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Transformadores auto protegidos[5]El transformador incorpora elementos para proteccin del sistema de distribucin

contra sobrecargas y cortocircuitos en laredsecundaria y fallas internas en el

transformador, conteniendo en su interior fusibles de alta tensin y interruptor de baja

tensin.

Potencia: 45 a 150KVA

Alta Tensin: 15 o 24,2KV

Baja Tensin: 380/220 o 220/127V

Fig 11 Transformador auto protegido

Segn los devanados o bobinados:

[6]Hay dos formas tpicas de bobinados para transformadores los cilndricos y planos.Los ncleos, con su forma, son los que determinan la eleccin de uno u otro tipo, salvo

que se requieran propiedades especiales, como ser baja capacidad distribuida, para uso

entelecomunicacionesu otros.

Bobinado cilndrico

Este tipo se usa cuando el ncleo del transformador es del tipo cilndrico.

Bobinado plano

Este tipo se usa cuando el ncleo del transformador es del tipo acorazado.

Los dos bobinados primario y secundario, rara vez se apartan en dos simplesgruposde

espiras, encimndolas; generalmente se apartan en dos partes o ms envueltas uno

encima del otro.
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Losmaterialesaislantes para el bobinado,Para colocar entre capas, son: papel barnizado, fibra, micanita, cinta impregnada,

algodnimpregnado, etc., para transformadores con bobinados al aire, y para los

sumergidos en baos de aceite, se utilizan los mismos materiales sin impregnarse; debe

evitarse el uso delcauchoen los transformadores en bao de aceite, pues este lo ataca, ytiene efectos nocivos tambin sobre la micanita y aun sobre los barnices.

Grupos de conexiones

GENERADORES:

[3]Los generadores constan esencialmente de tres devanados (fases) , o sea disponen de

6 bornes , dos por cada fase, y las bornes activas de salida se denominan U , V, W, y

van conectados a los conductoresactivosR, S, T

Fig 12 Generador Trifsicos con tres devanados estatricos

Fig 13 Conexin de un alternador trifsico
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[3]Segn se observa en la figura, las conexiones del generador pueden efectuarse en

estrella (mayor tensin entre fases) o en triangulo (menor tensin entre fases). Cuanto

mayor es la tensin en los conductores activos, menor es la intensidad paraigualdadde

potenciatransportada por la lnea, y menor por tanto la seccin necesaria de los

conductores.

Fig 14 Conexin en estrella

Fig 15 Conexin en tringulo del generador

[3]Las tensiones normalizadas para la distribucin a los usuarios finales para

aplicaciones generales, son de 220V y 380V. ( la tensin de 125 V est a extinguir)

Ambas dos tensiones, se pueden transportar utilizando las 3 fases y el neutro,

conectando el generador en estrella.

Secuencia de fase

[2]La secuencia de fase de un sistema polifsico trifsico es el orden en el que los

voltajes de las fases individuales llegan a su pico .Se dice que el sistema de potencia

trifsico .A si entonces decimos que el sistema trifsico siguiente tiene secuencia de fase

a-b-c Tambin se puede conectar las tres fases de un sistema de potencia de tal manera

que los voltajes en las fases lleguen a su pico en el orden a-c-b

Fig 16 Secuencia a-c-b (izquierdo), secuencia a-b-c (derecho)
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A la secuencia de fase a-b-c otros autores tambin la llaman secuencia positiva mientras

que a la secuencia a-c-b le llaman secuencia negativa.

CONEXIONES DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS

[2]Un transformador trifsico consta de tres transformadores, ya sea separados ocombinados sobre un solo ncleo. Los primarios y secundarios de cualquier

transformador trifsico se pueden conectar independiente en ye, tambin conocida como

estrella (Y) o en delta, tambin conocida como tringulo (D). Esto nos da un total de

cuatro conexiones posibles para elbancode transformadores trifsicos.

1.-YEye (Y-Y)

2.-Ye-delta (Y-d)

3.-Delta-ye (D-y)

4.-Delta-delta (D-d)

Conexin YE -YE:

[2]La conexin Y-Y de transformadores trifsicos se muestra a continuacin .En esta

conexin, el voltaje del primario en cada fase del transformador esta dado por :

La conexin Y-Y tiene dosproblemasgraves:

1.-Si las cargas en el circuito del transformador no estn equilibradas, entonces los

voltajes en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse severamente

2.- Los voltajes de terceras armnicas pueden ser grandes.
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Fig 17 Conexin YE-YE

Los dos problemas mencionados con anterioridad se pueden solucionar como sigue:

a) Conectando slidamente atierralos neutros de los transformadores.

b) Aadir un tercer devanado terciario conectando en al banco de transformadores.

Conexin Ye- DELTA:

[2]En esta conexin, el voltaje de lnea del primario est relacionado con el voltaje de

fase del primario por:

Entonces se llega a determinar que el voltaje de lnea tanto para el primario como para

el secundario es de:

Esta conexin es ms estable con respecto a las caras desequilibradas, debido a que

redistribuye parcialmente cualquier desequilibrio que se presente.
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El problema que presenta es que el voltaje secundario se desplaza 30 CON

RESPECTO AL VOLATE DEL PRIMARIO .El hecho que se desplace una fase puede

causar problemas en la puesta en paralelo, lo que quiere decir que se tiene que poner

atencina ladireccinde los desplazamiento de fase de 30 en cada banco del

transformador para ponerlos en paralelo

Fig 18 Conexin YE-delta

Conexin Delta- Ye

[2]En una conexin Delta Ye, el voltaje de lnea primario es igual al voltaje de fase

primario

Esta conexin tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que la

conexin YE-delata. La conexin que se muestra en la figura siguiente ocasiona que el

voltaje secundario este, en retraso con respecto al voltaje primario.
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Fig 19 Conexin DELTA - ye

Conexin DELTA-DELTA

[2]En una conexin Delta- delta se tiene que el voltaje de lnea del primario es igual a

voltaje de fase del primario y el voltaje de lnea del secundario es igual al voltaje de fase

del secundario, por lo que los voltajes de lnea entre primario y secundario es:

Esta conexin no tiene un desplazamiento de fase asociado y no tiene problemas con

cargas desequilibradas o armnicos.


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Fig 20 Conexin DELTA delta

Banco de transformadores

Losbancosde transformadores monofsicos son utilizados ensistemaselctricostrifsicos como sustitucin de un transformador trifsico. Por ejemplo, en eltransportea

largas distancias de laenerga elctrica. Asimismo, el banco de transformadores

monofsicos tambin sirve parapodercambiar el nmero de fases del sistema, es decir,

un sistema trifsico lo podemos convertir en un sistema bifsico, de 6 fases, de doce

fases, etc. Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las podemos

conectar de varias formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/D, D/Y, D/D. Esdecir, podemos conectar las bobinas primarias en estrella o en tringulo al igual que las

bobinas secundarias. Dependiendo como lo hagamos tendremos unas caractersticas

tcnicasu otras.
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Deduccin de algunas conexiones:

Conexin YY0 o YY12:

[6]Segn lo indicado, significa que el primario y el secundario estn en estrella y que el

desfase entre ellos es de 0 ( 360)

Fig 21 Conexin YY0: a) Diagrama fasorial b) Conexin de los enrollados

Conexin DY5:

Significa que el primario est conectado en delta o tringulo y el secundario en estrella

y que el secundario atrasa al primario en 150.

Fig 22 Conexin DY5: a) Diagrama fasorial b) Conexin de los enrollados


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Conexin YZ11

[6]La conexin Z, llamada Zig-Zag, requiere que cada fase tenga dos secundarios

iguales, los que se interconectan por pares en serie, teniendo presente que la serie est

formada por enrollados de distinta fase. Uno de losobjetivosde esta conexin, es que

las corrientes de secuencia cero, que circulan por todas las fases con igual direccin ysentido, que producen fuerzas magneto motrices (fmm) iguales y opuestas en cada fase,

se compensen entre si.

Fig 23 Conexin YZ11: a) Diagrama fasorial b) Conexin de los enrollados

Determinacin experimental del desplazamiento angular de la conexin o deldiagrama fasorial.

[7]Se utiliza unmtodode corriente alterna, que permite determinar directamente el

diagrama fasorial, efectuando una serie de medidas de voltaje en los bornes del

transformador. Este consiste en lo siguiente:

[7]Se conectan juntos un borne primario con uno secundario (H1 y X1, por lo general) y

se excita el transformador con un voltaje igual o inferior al nominal y de secuencia

conocida, efectundose medidas de tensin entre todos los otros terminales. Conlos

valoresobtenidos se dibuja el diagrama fasorial aescala, lo que permite determinar eldesplazamiento angular de la conexin.
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A manera de ejemplo, consideremos la Figura siguiente, que muestra la conexin DY5

ya vista.

Fig 24 Diagrama fasorial obtenido para la conexin DY5

En la figura se aprecia que:

Transformacin trifsica utilizando dos transformadores

Adems de las conexiones trifsicas conocidas, existen la posibilidad de llevar a cabo

(utilizando slo dos transformadores) la transformacin trifsica. En este tema veremos

las cuatro conexiones ms importantes utilizadas para con dos transformadores:


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1. Conexin DELTA ABIERTA[2]En ciertas ocasiones no puede utilizarse un banco de transformadores completo para

realizar una transformacin trifsica .Por ejemplo supngase que un banco de

transformadores que consta de transformadores separados tiene una fase daada que se

debe retirar para su reparacin como se ve a continuacin:

Fig 12 Conexin de un transformador en delta abierto o V-V

Este es el mismo voltaje que estara presente si el tercer transformador siguiera ah. A la

fase C a veces de le denomina fase fantasma.

Qu potencia aparente puede suministrar el banco con dos transformadores?

Para ello nos valdremos de la siguiente figura que es una conexin en mencin para una

carga puramente resistiva:


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Fig 12 Conexin de un transformador en delta abierto o V-V

Debido a que falta una fase , la corriente de lnea de transmisin es igual a la corriente

de fase en cada transformador y las corrientes y voltajes en el banco de transformadores

tienen un ngulo que difiere por 30 .Ya que los ngulos de la corriente y el voltaje

difieren en cada uno de los transformadores , es necesario examinar cada uno

individualmente para determinar la potencia mxima que pueda suministrar .Para el

transformador 1 el voltaje tiene un ngulo de 150 y la corriente de 120 , por lo que laexpresin para la potencia mxima es:

As entonces la potencia disponible que sale del transformador en delta abierta en solo

57.77% delvalornominal del banco original.
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2. Conexin ye abierta -delta abierta[2]La conexin ye abierta delta abierta es muy parecida a la conexin delta abierta

excepto en que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro .Se utiliza para

darservicioa pequeosclientescomerciales que necesitan servicio trifsico en reas

rurales donde no estn disponibles las tres fases .Con esta conexin unclientepuedeobtener servicio trifsico provisional hasta que lademandahaga necesaria la instalacin

de la tercera fase .

Fig 12 Diagrama cableado Y abierta Delta abierta

Una gran desventaja es que debe fluir una corriente de retorno muy grande por el

neutro.
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La conexin Scott -T

[2]La conexin Scott T es una manera de obtener dos fases separadas 90 a partir de un

suministro de potencia trifsica .En los comienzos de la transmisin de potencia de ca

los sistemas de potencia bifsicos y trifsicos eran muy comunes .Puesto que por

aquellas pocas era necesariamente rutinario conectar sistemas de potencia bifsicos con

sistemas de potencia trifsicos .Con este propsito apareci la denominada conexin

Scott T.

Hoy en da la potencia bifsica est limitada a aplicaciones decontrol, pero an se usa

la Scott para producir la potencia necesaria para operarla.

La conexin Scott consta de dos transformadores monofsicos con idntica capacidad;

uno tiene una toma en su devanado primario a 86.5% de su voltaje a plena carga. Estn

conectados como se indica:

Fig 12 Diagrama de cableado

La toma del 86.5% del transformador est conectada a la toma central del transformador

T1. Los voltajes aplicados al devanado primario se muestran as:

Fig 12 Voltajes de entrada trifsicos
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Y los voltajes resultantes aplicados a los primarios de los dos transformadores se

muestran en la siguiente figura

Fig 12 Voltajes en los devanados primarios del transformador

Debido a que estos voltajes se encuentran desfasados 90, ocasionan una salida bifsica:

Esta conexin tambin permite convertir bifsica en trifsica, pero debido a que hay

muy pocos generadores en uso , no se hace comnmente

3. Conexin T trifsica

[2]La conexin Scott-T utiliza dos transformadores para convertir potencia trifsica en

potencia bifsica con un nivel diferente de voltaje. Mediante una sencilla modificacin

de esta conexin, los mismos dos transformadores pueden convertir potencia trifsica en

potencia trifsica con otro nivel de voltaje .A continuacin se muestra:

Fig 12 Diagrama de cableado conexin T

[2]En este caso, tanto el devanado primario como el secundario del transformador T2,

TIENE UNA TOMA Al 86.66% y las tomas estn conectados a las tomas centrales de

los devanados correspondientes del transformador T1. En esta conexin a T1 se le llama

transformador principal y a T2, transformador de conexin en T (TEASER

TRANSFORMER ).

[2]Al igual que en la Scott T, el voltaje de entrada trifsico produce dos voltajes

desfasados por 90 en los devanados primarios de los transformadores. Estos voltajes

primarios producen voltajes secundarios que tambin estn desplazados en 90. A

diferencia de la Scott T los voltajes secundarios se vuelven a combinar en una salida

trifsica.


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[2]Una de las mayores ventajas de la conexin T trifsica sobre las otrasconexiones

trifsicasde dos transformadores (la delta abierta y la ye delta abierta) es que se pueden

conectar un neutro tanto al lado primario como al lado secundario del banco de

transformadores.

Esta conexin se utiliza en la distribucin de trifsicos autnomos, puestos que suscostosde produccinson menores que los de un banco de distribucin trifsicos

completos.

[2]Debido a que las partes ms bajas de los devanados del transformador de conexin en

T no se usan ni en lado primario ni en lado secundario. se pueden quitar sin alterar los

resultados de salida.

Fig 12 Voltajes de entrada trifsica y voltajes devanados primarios

Fig 12 Voltajes devanados secundarios y voltajes secundarios trifsicos resultantes
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Normas internacionales para los transformadores

trifsicos

Normas americanas: Designan los bornes como H1, H2 y H3 para el lado de alta

tensin y x1, x2 y x3 para el lado de baja tensin. En cuanto al desplazamiento angular,aceptan slo dos grupos de conexiones:

GRUPO 1:

Con un desplazamiento angular de cero grados, obtenido con transformadores

conectados en estrella-estrella delta-delta.

GRUPO2:

Con un desplazamiento angular de 30, en que el lado de baja tensin atrasa 30 al lado

de alta. Este se obtiene con conexiones estrella-delta delta-estrella.

Esta clasificacin pone en evidencia el hecho de que slo se acepta polaridad

sustractiva.

Normas alemanas: Designan los bornes con las letras U, V y W para el lado de altatensin y u, v y w para el de baja tensin. Admiten las conexiones tanto de polaridad

aditiva como sustractiva.

Ventajas y desventajas de transformadores monofsicos

versus los transformadores trifsicos en bancos detransformadores

[8]Una mquina trifsica puede generar hasta un 95.5% de una mquina ideal con

infinito nmero de fases.

Potencia trifsica puede ser transmitida a largas distancias con un calibre de conductor

pequeo.

Las ventajas de usar un transformador trifsico en lugar de un banco de transformadores

monofsicos se han reportado y son:

1. Reduccin de costos

2. Menor masa

3. Menor necesidad de espacio


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Fig 12 Masa de transformador Vs Capacidad en kVA[8]

Fig 12Costomonetario Vs Capacidad en kVA[8]

Conclusiones

Los sistemas trifsicos nos ayudan a hacer la utilizacin de losmotoresdeinduccin

ms sencilla, permitindoles arrancar sin devanados de arranque auxiliares especiales.

En bajas capacidades los transformadores trifsicos son ms pesados.

El costo de los transformadores trifsicos siempre es ms bajo (solo el 10% en bajas

capacidades pero en altas capacidades llega a ser hasta el 25% menos en comparacin

con los transformadores monofsicos)

Por estas razones laindustriaha preferido usar los transformadores trifsicos ya que esta

opcin implica unahorrosignificativo que conlleva a minimizar los costos deproduccin.
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Cuando analizbamos la conexin en delta abierto se nos vino una pregunta porque en

vez de salir como potencia 66.7% que era lo que lgicamente tendra que salir, sale tan

solo un 57,7% .La repuesta estaba que un transformador produce potencia reactiva que

consuma el otro, por ello el intercambio de energa entre los dos transformadores es lo

que limita la potencia de salida.

Debido a eso se recalca que slo cuando se deba suministrar una pequea cantidad

de potencia trifsica a una carga monofsica se realiza la conexin delta abierta.

Gracias a la conexin ye abierta y delta abierta se puede dar servicio a pequeos clientes

comerciales que necesitan servicio trifsico en reas rurales donde no estn disponibles

las tres fases.

Tambin se sabe ahora que los sistemas de potencia trifsicos le sacan ventaja a los

sistemas monofsicos. Por ejemplo, se puede obtener ms potencia por kilogramo de

metal de una maquina trifsica. As tambin otra gran ventaja que se logra ver es que la

potencia suministrada a una carga trifsica es constante en todo momento, en lugar deoscilar como lo hacen los sistemas monofsicos.

Tcnicamente hablando, la potencia bifsica se la logra utilizar para funciones de

control, como por ejemplo en el control detemperaturade quirfanos (Hospital do Rio)

en donde con lalgicade control y potencia bifsica el grado de error es de +-2

centgrados.

Prctica de conexiones de

transformadores trifsicos1. Exposicin2. Procedimientos3. Prueba de conocimientos

Objetivos:

1.- Conectartransformadoresen delta y en estrella

2.- Estudiar las relaciones de corriente y voltaje

ExposicinEl transformador trifsico puede ser solo un transformador o bien, tres transformadoresmonofsicos independientes conectados en delta o en estrella. En algunas ocasiones

slo se usan dos transformadores.

El voltaje trifsico de las lneas depotencia, generalmente, es de 208 volts, ylos valores

normales de voltaje monofsico (120 volts) se pueden obtener, en la forma que se indica

en la figura 48.1.
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Los devanados a, b y c, representan los tres secundarios del transformador conectados

en estrella. Las lneas trifsicas se identifican con las letras A, B C, al neutro (tierra).

Los transformadores trifsicos deben conectarse correctamente a las lneas, para que

funcionen de modo adecuado. Los cuatro tipos de conexin ms usados son los

siguientes: (vase figura 48.2).

a) Devanados primarios en delta, devanados secundarios en delta, o bien, delta-

delta(D-d)

b) Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en estrella, o bien

estrella-estrella (Y-y)c) Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en delta, o bien

estrella-delta (Y-d)

d) Devanados primarios en delta, devanados secundarios en estrella, o bien

delta-estrella (D-y)

De estas cuatro combinaciones, la que se utiliza con mayor frecuencia es la ltima, la

delta-estrella.
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Sea cual fuere elmtodode conexin utilizado, los devanados deben conectarse en

forma que tengan las debidas relaciones de fase. Para determinarlas en un secundario

conectado en estrella, el voltaje se mide a travs de los devanados, como se indica en a

figura 48.3(a). El voltaje entre A y B debe ser igual a veces el voltaje que haya a

travs de cualquiera de los devanados. Si el voltaje entre A y B es igual al de cualquiera

de los devanados, uno de los devanados debe invertirse. El tercer devanado (C) seconecta entonces como se seala en la figura 48.3 (b), y el voltaje entre C y A o entre C

y B, tambin debe ser igual a veces el voltaje que haya a travs de cualquiera de losdevanados. Si no es as, habr que invertir el devanado C.

Para determinar las relaciones de fase apropiadas en un secundario conectado en delta,

el voltaje se mide en los dos devanados, como se ilustra en la figura 48.4 (a). El voltaje

entre A y C debe ser igual al voltaje de cualquiera de los devanados. Entonces eldevanado c se conecta como se indica en la figura 48.4 (b), y el voltaje a travs de lostres devanados C" a C, debe ser igual a cero. De no ser as, el devanado c se debe

invertir. Las terminales abiertas (C" y C) se conectan entonces y el transformador tiene

las relaciones de fase adecuadas para una conexin en delta, como se indica en la figura

48.4 (c).
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Advertencia: La delta nunca debe cerrarse antes de comprobar que el voltajedentro de ella es cero. Si no es as, y la delta se cierra, la corriente resultante

tendr la magnitud de cortocircuito y daar el transformador.

Como una conexin estrella-estrella la relacin de vueltas entre el devanado primario y

el secundario es la misma que la que se tiene en un transformador monofsicoindependiente. El voltaje de salida de la conexin delta-delta depende tambin de la

relacin de vueltas entre los devanados primario y secundario. La conexin delta-

estrella, tiene una relacin ms elevada de voltaje trifsico que cualquiera de las otras

conexiones, la delta-delta o la estrella-estrella. Esto se debe a que el voltaje entre dos

devanados, cualquiera del secundario en estrella, es igual a veces el voltaje de lnea a

neutro en ellos. La conexin estrella-delta es la opuesta a la conexin delta-estrella.

Instrumentos y equipo

ProcedimientosAdvertencia: En este experimento delaboratoriose manejan altos voltajes! Nohaga ninguna conexin cuando la fuente est conectada! La fuente debe

desconectarse despus de hacer cadamedicin!

1. a) el circuito que aparece en la figura 48.5 tiene tres transformadores

conectados en la configuracin Y-Y

b) calcule los voltajes esperados y anote losvaloresen los espacios

correspondientes

c) Conecte el circuito tal como se indica

d) Conecte la fuente dealimentaciny aumente la salida a un voltaje de lnea a

un voltaje de lnea a lnea de 120V c-a

e) Mida los voltajes indicados y anote losvaloresen los espacios correspondientes

f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente dealimentacin. Repita los

procedimientos(d), (e) y (f), hasta que haya medido todoslos valoresindicados.
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32/35

VALORES CALCULADOS VALORES MEDIDOS

E1 220 E2 220 E3 220 E1 234 E2 231 E3 234

E4 127.01 E5 127.01 E6 127.01 E4 120 E5 120 E6 128

E7 208 E8 208 E9 208 E7 204 E8 206 E9 201

E10 120 E11 120 E12 120 E10 115 E11 120 E12 129

2. a) El circuito que aparece en la figura 48.6 tiene trestransformadores

conectados en una configuracin D- Y

b) calcule los voltajes esperados y anote los valores en los espacios correspondientes


g) Conecte la fuente de alimentacin y aumente la salida a un voltaje de lnea a


h) Mida los voltajes indicados y anote los valores en los espacios

correspondientes

i) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin. Repita los

procedimientos (d), (e) y (f), hasta que haya medido todos los valores indicados.
http://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtml


33/35


E1 155.8 E2 155.8 E3 155.8 E1 150 E2 152 E3 151

E4 269.85 E5 269.85 E6 269.85 E4 259 E5 265 E6 261

E7 115.8 E8 115.8 E9 115.8 E7 150 E8 151 E9 146

3. a) En el circuito mostrado en la figura 48.7 tiene tres transformadores

conectados en la configuracin Y-D



j) Conecte la fuente de alimentacin y aumente la salida a un voltaje de lnea a


k) Mida los voltajes indicados y anote los valores en los espacioscorrespondientes

l) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin. Repita los



E1 207.84 E2 207.84 E3 207.84 E1 199 E2 201 E3 202

E4 119.99 E5 119.99 E6 119.99 E4 113 E5 113 E6 116

E7 119 E8 119 E9 119 E7 112 E8 113 E9 112

4. En el circuito mostrado en la figura 48.8 tiene tres transformadores

conectados en la configuracin D-D



e) Conecte la fuente de alimentacin y aumente la salida a un voltaje de lnea a



34/35

f) Mida los voltajes indicados y anote los valores en los espacioscorrespondientes

g) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin. Repita los



E1 115.8 E2 115.8 E3 115.8 E1 148 E2 150 E3 150

E4 155 E5 155 E6 155 E4 147 E5 149 E6 146

5. En el circuito mostrado en la figura 48.9 tiene tres transformadores

conectados en la configuracin V-V (delta abierta)



d) Conecte la fuente de alimentacin y aumente la salida a un voltaje de lnea a

un voltaje de lnea a lnea de 120 V c-a

e) Mida los voltajes indicados y anote los valores en los espacios

correspondientes

f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin. Repita los



35/35


E1 207 E2 207 E3 207 E1 202 E2 204 E3 204

E4 207 E5 207 E6 207 E4 204 E5 201 E6 202

Prueba de conocimientos1. Compare los resultados de los procedimientos 4 y 5.

a) Hay una diferencia de voltaje entre la configuracin delta-delta y la

configuracin delta abierta?

En si no hay diferencia de voltajes en las dos conexiones, ya que el voltaje en el

devanado primario es relativamente igual o aproximado al voltaje del devanado

secundario en los dos casos.

b) Se tiene el mismovalornominal de VA en la configuracin delta-delta y en

la configuracin delta abierta? Por qu?

En la configuracin delta-delta las bobinas tiene una perdida por corrientes

parasitas es por eso que el voltaje disminuye considerablemente mientras que en laconfiguracin delta-abierta no vara porque hay una parte en la que el circuito se

encuentra abierto por lo que las prdidas son menos y lainduccines muchomejor.

c) Si se aumentarn los valores de corriente nominal de cada devanado, podran

obtenerse tan buenos resultados con la configuracin de delta abierta, como se

tiene en la configuracin delta-delta?, Explique por que

Si ya que la configuracin delta abierta no tenemos una parte de completa deltransformador por lo que laeficienciano es la misma a la delta-delta por lo que si

ampliamos el valor nominal de corriente lo que obtendremos seria un aumento enla capacidad de transformacin del delta abierta igualando as o aproximando los

valores al delta-delta

2. Si una de las polaridades del devanado secundario se invirtiera, en el

procedimiento1:

a) Se tendra un cortocircuito directo? Si

b) Se calentara el transformador? Sic) Se desbalancearan los voltajes del primario? No

d) Se desbalancearan los voltajes del secundario? Si

3. Si una de las polaridades del devanado secundario se invirtiera, en el

procedimiento 4:

e) Se tendra un cortocircuito directo? Si

f) Se calentara el transformador? Si

g) Se desbalancearan los voltajes del primario? Si

h) Se desbalancearan los voltajes del secundario? Si.
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Grupo de conexiones de transformadores trifásicos