L3 - TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

LABORATORIO N 03

TRANSFORMADORES TRIFSICOS

1. RESUMEN.-En esta prctica de laboratorio se trabaj con el transformador trifsico en sus distintas conexiones: delta delta, delta estrella, estrella estrella, estrella delta, y delta abierta, con el objeto de determinar la razn del transformador a de lnea y de fase. En cada una de las conexiones realizadas se trabaj con el nmero de espiras 800 en el primario y 400 en el secundario, adems se hizo uso de un banco de transformadores en conexin estrella del cual cada lnea entregaba 24 V al transformador trifsico.

2. OBJETIVOS.-

Obtener la razn de transformacin a por fase y por lnea del transformador trifsico conectado en delta delta, delta estrella, estrella estrella, estrella delta, y delta abierta.

3. FUNDAMENTO TEORICO.-

Ilustracin 1- Transformadores monofsicos formando un transformador trifsicoUn sistema trifsico se puede transformar empleando 3 transformadores monofsicos. Los circuitos magnticos son completamente independientes, sin que se produzca reaccin o interferencia alguna entre los flujos respectivos.

Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifsico compuesto de un nico ncleo magntico en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitan los arrollamientos primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto un transformador trifsico como vemos a continuacin.Si la transformacin se hace mediante un transformador trifsico, con un ncleo comn, podemos ver que la columna central (fig. A) est recorrida por un flujoFque, en cada instante, es la suma de tres flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120. El flujoFser pues siempre nulo. En consecuencia, se puede suprimir la columna central (fig. B). Como esta disposicin (fig. b) hace difcil su construccin, los transformadores se construyen con las tres columnas en un mismo plano (fig. C). Esta disposicin crea cierta asimetra en los flujos y por lo tanto en las corrientes en vaci. En carga la desigualdad de la corriente es insignificante, y adems se hace ms pequea aumentando la seccin de las culatas con relacin al ncleo central.

Ilustracin 2- Transformador trifsico de ncleo comn

Conexiones de Transformadores trifsicos:

Conexin estrella-estrella: Recordando la definicin de relacin de transformacin, en este tipo de conexin el cociente entre el nmero de espiras de primario y secundario coincide con el cociente entre las tensiones primaria y secundaria. Es el ms utilizado para pequeas potencias pues adems permite sacar neutro tanto en el primario como en el secundario. (1)

Ilustracin 3- Conexin Estrella Estrella Conexionado estrella-tringulo: En este conexionado la relacin de transformacin es veces mayor que la relacin del nmero de espiras y la corriente que circula por las bobinas secundarias es veces menor que la de salida.

(2)

Ilustracin 4 - Conexin Estrella Tringulo Conexin tringulo-estrella: Suele ser habitual en transformadores elevadores, pues la tensin secundaria es superior a la primaria.

(3)

Ilustracin 5- Conexin Tringulo Estrella Conexionado tringulo-tringulo: En este caso coinciden las tensiones primarias y secundarias con las de sus respectivos devanados; no as las corrientes.

Ilustracin 6 - Conexin Tringulo Tringulo (4)

Conexionado delta abierta ( - ): En ciertos casos un grupo completo de transformadores puede no utilizarse para lograr transformacin trifsica. Por ejemplo, supongamos que un grupo de transformadoresD-D, compuesto de transformadores separados, tiene una fase averiada que se debe retirar para repararla. La corriente nominal es la misma en cada transformador, aun si hay dos o tres de stos. El voltaje tambin es el mismo en cada uno de ellos; as que la relacin de la potencia de salida disponible en el grupo delta abierto y la potencia de salida disponible del grupo trifsico normal es:

Ilustracin 7 - Conexin Delta Abierta(5)

Entonces la potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es slo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original.

4. INSTRUMENTOS Y MATERIALES.-

Alimentador trifsico 220vTRANSFORMADORES

Generador trifsico (Banco trifsico 220v/15v)

Cables de conexin Multmetro

5. METODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL.-

Instalacin de la fuente generador trifsico cuya salida sea de 15 voltios conexin delta

Usando 3 transformadores con N1=800 N2=400 proceder a instalar los siguientes bancos trifsicos de prueba Banco trifsico reductor con conexin Y Y

Banco trifsico reductor con conexin Y

Banco trifsico reductor con conexin Y

Banco trifsico reductor con conexin

Banco trifsico reductor con conexin delta abierta, pero en este caso se retira un transformador

Luego tomando una conexin instalada se procede a conectar los extremos libres de esta en el generador trifsico de 15 voltios, tomando los valores de los voltajes de fase y de lnea, luego se hace procede hacer lo mismo con el resto de las conexiones instaladas

Luego de tomar los datos de cada banco trifsico de prueba, procederemos a constatar con las siguientes formulas, para asegurarnos que todo se ha realizado correctamente, es decir coincide la teora con la parte experimental: Y Y: Y : Y : Y : abierta:

6. DATOS EXPERIMENTALES.-

Tabla 1: Conexin DELTA - DELTA

PRIMARIOSECUNDARIO

V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)

24241212

Tabla 2: Conexin DELTA -Y

PRIMARIOSECUNDARIO


24242412

Tabla3: Conexin Y -Y

PRIMARIOSECUNDARIO


2414127

Tabla 4: Conexin Y - DELTA

PRIMARIOSECUNDARIO


241477

Tabla 5 : Conexin DELTA ABIERTA

PRIMARIOSECUNDARIO


24241212

CONEXIN DELTA DELTA

En la conexin Delta Delta, la relacin de lnea como para la de fase es la misma sin margen de error. CONEXIN DELTA Y

En la conexin Delta Y, la relacin de fase es distinta tericamente como experimental esto se debi al margen de error del empleo de los instrumentos de medicin. CONEXIN Y Y

En la conexin Y Y, la relacin de lnea como para la de fase es la misma sin margen de error.

CONEXIN Y DELTA

En la conexin Y Delta, la relacin de fase es distinta tericamente como experimental esto se debi al margen de error del empleo de los instrumentos de medicin.

7. ANALISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIN.- Es evidente que los datos experimentales se acercan en cierta medida a los valores tericos. Existen infinidad de caractersticas y requisitos que deben cumplir los trasformadores en la los sistemas trifsicos, tales como: igual lote de fabricacin, igual nmero de devanados, ncleos y alambres de la misma calidad, similar factor de potencia, etc.Sim embargo, en la prctica resulta un tanto contraproducente verificar cada aspecto debido a que se necesitan soluciones rpidas, es por eso que se toman las caractersticas ms significativas:

La impedancia de los trasformadoresEl ngulo de fase (Factor de potencia)

La corriente nominal es la misma en cada transformador, as como tambin el voltaje, sin importar si son dos o tres. Por lo que la relacin es:

8. CONCLUSIONES.-

Evidentemente, para hacer los clculos y verificar las relaciones por motivos de rapidez se asume que los tres trasformadores son iguales y que por lo tanto tienen los mismos parmetros, es por esto que para tener mayor confiabilidad se deben comprar de un mismo fabricante y se deben de medir los voltajes y corrientes a modo de verificacin.

Cabe resaltar que como se haba dicho anteriormente, para hacer un banco de trasformadores los tres dispositivos integrantes debe de cumplir ciertas caractersticas para tener una adecuada efectividad. Sin embargo, cuando el grupo hizo el experimento encontr un dificultad, ya que se midieron los voltajes de las salidas y no eran los mismos, estos eran 16V, 16V y 14V. Por lo que se desisti del uso de dichos transformadores para la fuente y se procedi a usar otro grupo.

Debido a que la potencia baja al hacer una conexin delta-abierta, se debe de tener eso en cuenta para no tener inconvenientes en los equipos.

9. BIBLOGRAFIA.- Wildi, Theodore. Mquinas Elctricas y Sistemas de Potencia, 6ta edicin. Editorial Pearson Education.

Chapman, Stephen. Mquinas Elctricas, 4ta edicin. Editorial McGraw - Hill

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