banco de transformadore

7/24/2019 Banco de transformadore

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

CURSO :LABORATORIODEMAQUINASELECTRICASESTATICAS

DOCENTE :ING.TARAZONA BERMDEZ ,BERNAB

ENSAYO :BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS ENCONEXIN Dy,Yd

INTEGRANTES :

- BONILLA MAYTA FREDY 20104050I

- FLORES QUISPE, DERLYN 20100155K

- ILLANES ANDALUZ , EDDY 20100097K

-LINDO PASCUAL , FERNANDO 20102044A

-RAMIREZ YANAYACO , MAICOL 20100047C

2013


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INDICE

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 3

FUNDAMENTO TERICO ............................................................................................................... 3

CUESTIONARIO ............................................................................................................................ 12

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 24

RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 24

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................. 25


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OBJETIVOS

Analizar y evaluar el comportamiento en forma experimental de las conexiones

tipo Dy y Yd de dos bancos trifsicos.

Realizar el ensayo de cortocircuito y de circuito abierto de un banco trifsico y

calcular el valor de sus parmetros respectivamente.

Determinar el circuito equivalente y verificar el reparto de carga trifsica.

FUNDAMENTO TERICO

Los bancos de transformadores monofsicos son utilizados en sistemas elctricos

trifsicos como sustitucin de un transformador trifsico. Por ejemplo, en el

transporte a largas distancias de la energa elctrica. Asimismo, el banco de

transformadores monofsicos tambin sirve para poder cambiar 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/, /Y, /. Es decir, podemos

conectar las bobinas primarias en estrella o en tringulo al igual que las bobinas

secundarias podemos conectarlas en estrella, triangulo y adems en zigzag.

Dependiendo como lo hagamos tendremos unas caractersticas tcnicas u otras. De

esta forma, la relacin de las tensiones de entrada y de salida no solamente

depender de la relacin de vueltas (espiras) de las bobinas primarias y secundarias,sino que tambin depender de cmo

estn conectadas las bobinas primarias

y las bobinas secundarias.

Un aspecto importante de los bancos

trifsicos que los diferencia de los

transformadores trifsicos es que

dichas conexiones de primario y
http://www.google.com.pe/imgres?sa=X&biw=1280&bih=705&tbm=isch&tbnid=kuD8Lb00awi58M:&imgrefurl=http://www3.fi.mdp.edu.ar/maquinas-electricas/Teorias%20PDF/MEI/PDF%20Presentaciones%20en%20Impress%20(.odp)/T04-%20Conexiones%20trif%E1sicas%20con%20transformadores%20monof%E1sicos.pdf&docid=e2kU_xdWI69abM&imgurl=x-raw-image:///086b34bd2dfce092408ccc5d7678e82868434dd6287b9f5d283955eed1029e8e&w=742&h=413&ei=O4JHUuSpDIjA9QSDwIGgDQ&zoom=1&ved=1t:3588,r:44,s:0,i:218&iact=rc&page=2&tbnh=167&tbnw=301&start=24&ndsp=23&tx=203.176513671875&ty=92.29412841796875


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secundario pueden modificarse fcilmente cosa que en los transformadores

trifsicos resulta bastante ms complicado.

RELACIN DE TRANSFORMACIN

La relacin de transformacin r de un banco trifsico se define como el cociente

entre dos tensiones homlogas, simples o compuestas, una de primario y otra de

secundario, es decir:

La relacin de transformacin depende del tipo de conexin empleada en el banco

y no tiene por qu ser igual a la relacin del nmero de espiras n de los bobinados

de primario y secundario. Esta debe ser igual en los tres transformadores

monofsicos del banco y se calcula de la siguiente manera:

Siendo , , las tensiones aplicadas a los bobinados del primario y , , lasde los bobinados de secundario.


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CARACTERSTICAS NOMINALES DE LOS BANCOS TRIFSICOS

Por tratarse de un sistema trifsico la potencia nominal SN de un banco trifsico se

determina a partir de la expresin siguiente:

Donde

es la tensin nominal compuesta del banco en el primario (o secundario) es la intensidad nominal del banco en el primario (o secundario)Las caractersticas nominales de un banco trifsico se determinan a partir de las

caractersticas nominales , de los transformadores monofsicos que loconstituyen y del tipo de conexin. As, por ejemplo, en la conexin tringulo-

estrella de la figura los valores nominales del banco en el primario vendrn dados

por:

()

Es decir la potencia nominal del banco trifsico es tres veces la potencia nominal de

los transformadores monofsicos que lo forman. Lo mismo podra hacerse para los

valores nominales del secundario del banco.

Condiciones ideales que deben cumplir los transformadores componentes

Las relaciones nominales de transformacin (n) deben ser iguales.

Deben tener igual potencia aparente nominal SN.

Las tensiones porcentuales de cortocircuito deben ser iguales para un repartode carga adecuado.


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La conexin estrella/estrella (Y/Y).

Con este tipo de conexin se tienen dos neutros, uno en las bobinas primarias y

otro en las bobinas secundarias. El problema surge cuando no se conectan estos

neutros a la masa o tierra, porque las seales u ondas senoidales salen por elsecundario distorsionadas. Solamente no es necesario conectar los neutros a tierra

cuando el sistema trifsico est muy equilibrado. Asimismo, debemos indicar que

no hay un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y las tensiones de

salida.


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La conexin estrella/tringulo (Y/).

Con este tipo de conexin la corriente en el devanado de las bobinas secundarias es

de un 58% de la corriente carga. La distorsiones de las tensiones de salida no

resultan tan severos como en una conexin Y/Y. Tambin tenemos que sealar queexiste un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y de salida de 30 .

Este tipo de conexin se puede utilizar en aplicaciones de reduccin.

La conexin tringulo/tringulo (/).

Este tipo de conexin tiene la desventaja de no disponer de ningn neutro, ni en el

primario ni en el secundario. Otra desventaja es el aislamiento elctrico que resulta

ms caro que otro de conexin (Y), para las mismas especificaciones tcnicas.

En este tipo de conexin las tensiones de entrada y salida se encuentran en fase.

Este sistema de conexin es utilizado en sistemas trifsicos donde la tensin no es

muy elevada.

La principal ventaja de este modo de conexin es que aunque las cargas no esten

bien equilibradas las tensiones mantienen un buen equilibrio.

En el siguiente dibujo se puede apreciar cmo se realizan las conexiones entre los

tres transformadores monofsicos:


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La conexin tringulo/estrella (/Y).

Con una conexin de este tipo se consigue un adelanto de fase de 30 de las

tensiones de salida respecto a las tensiones de entrada.

La principal ventaja de este tipo de conexin es que se reduce considerablemente el

gasto econmico en el aislamiento interno del transformador.

Sin embargo, la desventaja del desfase de 30 puede ser negativa, pues la conexin

en paralelo con otra fuente de energa es imposible, por otro lado, en el caso de

que este banco de transformadores tenga que alimentar a un grupo de cargas

aisladas no representara ningn inconveniente el desfase.

Asimismo, podemos apreciar en el dibujo que el secundario tiene un neutro. Este

tipo de conexin se utiliza en aplicaciones de elevacin de tensiones.


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La conexin tringulo abierto.

El siguiente dibujo representa a dos transformadores monofsicos conectados entre

s en la manera denominada tringulo abierto o delta abierta.

Esta forma de conectar dos transformadores monofsicos no es muy empleada.

Solamente se utiliza cuando se nos ha estropeado un transformador, es decir, en

casos de emergencia. El problema de esta conexin es que se pierde potencia en las

lneas, en torno al 13.4%, por ello no se utiliza. El funcionamiento es el mismo al de

una conexin /.


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Conexin zig-zag

La conexin zig-zag en la prctica slo se emplea en el lado de menor tensin.

Consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte

se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas invertidasde las fases adyacentes, siguiendo un determinado orden cclico.

Nomenclatura

Un transformador conectado en su primario en tringulo (A.T.) y en su secundario

en estrella (B.T), y cuyas tensiones compuestas estn desfasadas 330, se

identificara como:


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INDICE HORARIO:

El desfase entre las tensiones compuestas se mide con el llamado ndice horario. El

ndice horario indica los desfases en mltiplos de 30, de tal forma que 30 = 1, 60

= 2, 90 = 3, etc.

DETERMINACIN DEL NDICE HORARIO

Dependiendo de los tipos de conexin de los devanados de un transformador,

pueden aparecer unas diferencias de fase entre las tensiones compuestas de

primario y secundario. Para que esta diferencia de fase quede unvocamente

determinada se supondr que el transformador se alimenta por medio de un

sistema equilibrado de tensiones de sentido directo (RST, UVW o ABC, segn la

notacin usada). De esta forma son ngulos positivos los de retraso del lado de

menor tensin respecto al devanado de tensin ms elevada. Los ngulos se miden

en mltiplos de 30, identificando por 1 a 30, 2 a 60, 3 a 90, etc. Esto permite

nombrar los ngulos como se nombraran las horas en un reloj.

Pasos que deben seguirse para determinar el ndice horario:

Se representan las f.e.m.s. simples del devanado primario, de tal forma que el

terminal U se sita en la parte superior del diagrama (coincidiendo con el n 12 del

reloj imaginario).

Se representan las f.e.m.s. simples secundarias. Para ello debe tenerse en

cuenta que los devanados primario y secundario situados en la misma columna del

ncleo producen f.e.m.s. en fase, para los pares homlogos, y en contrafase para

pares no homlogos.


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Se superponen ambos diagramas. El ngulo horario es el que forman dos

vectores, uno que pasa por el punto U, y el centro del diagrama y el otro el que pasa

por u y ese mismo centro. Este ngulo coincide con el que forman las tensiones

compuestas. De aqu se deduce el ndice horario.

Ejemplo:

CUESTIONARIO

2. Calcular a partir del ensayo de cortocircuito los parmetros a la temperatura

garantizada por norma tomando como tensiones de cortocircuito valores

entre el 5-12% de la tensin nominal y tabular estos valores en una tabla.

Los parmetros de calcularan usando las frmulas:

A la temperatura garantizada:


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Lnea V (Voltios) I (Amper) P (Watt)

R

10

1.99

40S 2.11

T 1.89

R

15

3.11

70S 3.12

T 2.81

R

20

4.21

130S 4.33

T 4.11

R

25.8

5.46

220S 5.42

T 5.32

Utilizamos valores promedios:

N prueba V I P1 10 1.997 40

2 15 3.013 70

3 20 4.217 130

4 25.8 5.400 220

N

prueba Req Zeq Xeq Req (75) R1 R2 X1 X2

1 10.033 5.008 8.694 12.298 6.149 1.680 4.347 1.188

2 7.709 4.978 5.887 9.449 4.725 1.291 2.943 0.804

3 7.311 4.743 5.564 8.962 4.481 1.224 2.782 0.760

4 7.545 4.778 5.839 9.248 4.624 1.263 2.919 0.798


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3. Qu aplicaciones importantes tienen en este caso las conexiones tipo Dy e

Yd?

Conexin D-y:

La conexin D-y se utiliza para elevar la tensin, ya que, adems de la

propia relacin de transformacin debida a las espiras, interviene el factor

que multiplica la tensin del secundario. En este caso la alta tensin est 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 tensin simple del sistema.

Tambin se usa mucho esta configuracin en transformadores de

distribucin, colocando la estrella al lado de baja tensin. Esto permite

alimentar cargas trifsicas y monofsicas (entre fase y neutro).

Conexin Y-d:

La conexin Y-d se utiliza para reducir la tensin, ya que, adems de la

propia relacin de transformacin debida a las espiras, interviene el valor 3

para reducir la tensin del secundario.

Debido a este factor reductor aadido, esta conexin se usa en

subestaciones de alta tensin reductoras, subestaciones de reparto y de

distribucin.

No tiene problemas de armnicos de tensin. Se comporta bien ante cargas

desequilibradas, ya que el tringulo redistribuye posibles desequilibrios.

4. Qu ventajas importantes tiene la conformacin de un banco trifsico a

partir de transformadores monofsicos y dar un ejemplo aplicativo?

Se alcanza potencias elevadas.

Facilidad para transportarlos.

Si una fase entra en circuito abierto, las otras dos fases siguen funcionando

dando energa a la carga.

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

conectar de varias formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/, /Y,


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/. Es decir, podemos conectar las bobinas primarias en estrella o en

tringulo al igual que las bobinas secundarias.

5. Hay un cambio significante en los resultados si en nuestro sistema de

alimentacin con carga despreciamos la corriente de excitacin?

Se introduce un error por la omisin de la cada de voltaje en la impedancia del

primario o secundario causada por la corriente de excitacin, pero este error es

insignificante en la mayor parte de los problemas que implican

transformadores de sistemas de potencia

6. Es correcto decir que el factor de potencia en el ensayo de vaco es igual a la

unidad? Fundamente su respuesta.

Debido a que las prdidas por histresis que se refieren a rama resistiva,

siempre son mucho mayores a las prdidas por corrientes parasitas de Foucault

que se refieren a la rama inductiva, entonces la potencia aparente ser

aproximadamente a las prdidas por histresis, por lo tanto el factor de

potencia es cercano a uno. Entonces se puede aproximar el factor de potencia a

uno, pero si se quiere una mejor aproximacin se deben considerar ambas

prdidas.

7. Del ensayo de cortocircuito elaborar una grfica de las prdidas que se

producen en los devanados vs la tensin de cortocircuito para puntos en el

rango establecido de (5-12%) del voltaje nominal e indicar para que tensiones

se producen ms prdidas.CONEXION

Dy

VOLTAJE (V) 9,7 15 20 22,6

CORRIENTE (A) 6,82 10,34 13,72 15,34

POTENCIA (W) 80 200 400 550

Yd

VOLTAJE (V) 10 15 20 25,8

CORRIENTE (A) 1,99 3,11 4,21 5,42

POTENCIA (W) 40 70 130 220


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Grfica de las perdidas vs la tensin en conexin Dy:

Grfica de las perdidas vs la tensin en conexin Dy:

Como se puede ver en los grficos de ambas conexiones las mayores perdidas

se obtienen para una mayor tensin de alimentacin.

0

100

200

300

400

500

600

5 10 15 20 25

Prdidas(W)

Tensin de Alimentacin (V)

Prdidas vs Tension en conexin Dy

0

50

100

150

200

250

5 10 15 20 25 30

Prdidas(W)

Tensin de Alimentacin (V)

Prdidas vs tensin en conexin Yd


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8. Por qu no es necesario calcular las prdidas en el fierro determinadas en el

ensayo de vaco para la temperatura garantizada por norma?

La potencia perdida en el hierro es constante, independiente de la carga del

transformador, pues depende del ncleo, de la induccin y de la frecuencia.Como estos valores son constantes, siempre que lo sean la tensin y la

frecuencia de la red de alimentacin, la potencia perdida en el hierro del

transformador permanecer constante con independencia del rgimen de

funcionamiento.

9. Para el ensayo con carga qu influencia se tiene al trabajar con una carga con

factor de potencia: unitario, en adelanto y en atraso?

El factor de potencia se define como el cociente de la relacin de la potencia

activa entre la potencia aparente; esto es:

f.d.p. = P/S

Este es un trmino utilizado para describir la cantidad de energa elctrica que

se ha convertido en energa activa. El valor ideal del factor de potencia es 1,

esto indica que toda la energa consumida por los aparatos ha sido

transformada en energa activa. Por el contrario, un factor de potencia menor

a la unidad significa un mayor consumo de energa necesaria para producir un

trabajo til.

La potencia efectiva o real es la que en el proceso de transformacin de la

energa elctrica se aprovecha como trabajo: es la potencia activa P:

Sistema monofsico: P = V I cos

Sistema trifsico P = V I cosLa potencia reactiva Q es la encargada de generar el campo magntico que

requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y

transformadores

Sistema monofsico: Q = V I sen


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Sistema trifsico: Q = V I senLa potencia aparente S es la suma geomtrica de las potencias activa y reactiva,

o tambin:

Sistema monofsico: S = V I

Sistema trifsico: S = V IGrficamente estas tres expresiones estn relacionadas mediante el "tringulo

de potencias

Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia puede ser: adelantado,

retrasado, igual a 1.

En las cargas resistivas como las lmparas incandescentes, la tensin y la

corriente estn en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitario.

En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se

encuentra retrasada respecto a la tensin. En este caso se tiene un factor de

potencia retrasado.

En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se

encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de

potencia adelantado.


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Un receptor que debe de producir una potencia P lo puede hacer absorbiendo

de la lnea una potencia Q o Q' tal como se ve en el esquema de

debajo, con cos ocos' respectivamente ( < ' entonces Cos> Cos').

Sin embargo en el primer caso la intensidad absorbida es menor que en el

segundo ( S = VI < S'= VI' entonces I < I' ) con la consiguiente reduccin de las

prdidas por efecto joule.

Entonces en una instalacin nos interesa tener valores altos del factor de potencia (cos

).


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PROBLEMAS POR BAJO FACTOR DE POTENCIA

Aumento de las perdidas e incremento de las cadas de tensin en los

conductores.

Sobrecarga de los transformadores, generadores y lneas de distribucin.

Mayor consumo de corriente

Incremento de la facturacin elctrica por mayor consumo de corriente

BENEFICIOS POR CORREGIR EL FACTOR DE POTENCIA

Disminucin de las prdidas en conductores.

Reduccin de las cadas de tensin.

Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, lneas y

generadores.

Incremento de la vida til de las instalaciones.

Reduccin de los costos por facturacin elctrica.

10.Desarrollar el fundamento terico para los tipos de conexiones a travs de un

banco monofsico.

CONEXIN Yd

En este tipo de conexin la corriente en el devanado de las bobinas secundarias

es de un 58% de la corriente de carga. Las distorsiones de las tensiones de

salida no resultan tan severos como en una conexin Yy. Tambin tenemos que

sealar que existe un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y

salida de 30. Este tipo de conexin se puede utilizar en aplicaciones dereduccin.


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CONEXION Dy

Con una conexin de este tipo se consigue un adelanto de fase de 30 de las tensiones

de salida respecto a las tensiones de entrada. Sin embargo, la desventaja del desfasaje

de 30 puede ser negativa, pues la conexin en paralelo con otra fuente de energa es

imposible, por otro ladom en el caso de que este banco de transformadores tenga que

alimentar a un grupo de cargas aisladas no representara ningn inconveniente el

desfase. La principal ventaja de este tipo de conexin es que se reduce

considerablemente el gasto econmico en el aislamiento interno del transformador.

Asimismo podemos apreciar en el dibujo que el secundario tiene un neutro. Este tipo

de conexin e utiliza en aplicaciones de elevacin de tensiones.


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11.Tomando como referencia los voltajes suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado de cada

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las

potencias consumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia.

Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por

los respectivos instrumentos (vatmetro y cosfmetro).

PRUEBA CON CARGA Dy

1) 3 focos conectados Y

2) 3 capacitores conectados en Y

3) 3 focos conectados en D

4) 3 capacitores conectados en D

DATOS

Prueba Vin (V) Ic (A) Pc(W)real

1 220.8 0.28 100

2 220.2 0.187 0

3 220 0.687 200

4 220.5 0.61 0


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RESULTADOS DEL CLCULO

Vc(V) Cos Pc(W)teorico Q(VAR) S(VA) %error

199.914698 1 96.95347554 0 96.9534755 3.04652446

199.371452 0 0 64.5751172 64.5751172 0

199.190369 1 237.0203852 0 237.020385 18.5101926

199.643075 0 0 210.933088 210.933088 0

PRUEBA CON CARGA Yd

1) 3 focos conectados Y

2) 3 capacitores conectados en Y

3) 3 focos conectados en D

4) 3 capacitores conectados en D

DATOS

Prueba Vin (V) Ic (A) Pc(W)real

1 222.1 0.187 20

2 220.1 0.067 0

3 220.2 0.415 40

4 220.4 0.218 0

RESULTADOS DEL CLCULO

Vc(V) Cos Pc(W)teorico Q(VAR) S(VA) %error

67.0305794 1 21.71076895 0 21.710769 8.55384477

66.4269722 0 0 7.70867766 7.70867766 0

66.4571526 1 47.76947319 0 47.7694732 19.423683

66.5175133 0 0 25.1161532 25.1161532 0


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CONCLUSIONES

Dependiendo de la aplicacin se debe escoger la conexin que ms se adapte a

las necesidades, ya que por ejemplo la conexin delta-Y entrega un voltaje altopero con baja corriente, mientras que la conexin Y-Delta entrega bajo voltaje

a alta corriente. Las conexiones Delta-Delta y Y-Y conservan la relacin de

transformacin de los transformadores individuales

Debido a que la corriente de excitacin en la rama del ncleo de hierro es

mnima en comparacin a la corriente de carga podemos despreciar esta rama

en los clculos tal como se realiz anteriormente.

RECOMENDACIONES

Se debe evitar colocar los transformadores en lugares hmedos ya que esto

oxida el ncleo ocasionando prdidas

Al trabajar con transformadores es esencial evitar siempre el contacto con

cualquier seccin del ncleo ya que esto puede provocar un accidente

Cuando se conectan varios transformadores en delta o estrella, es importante

tener en cuenta la polaridad de las bobinas de cada uno, para evitar que se

anulen los campos y se pueda generar un accidente.


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BIBLIOGRAFA

Maquinas elctricas estticasCapcha Aira ,Meliton

Gua de laboratorio de mquinas elctricas estticas

banco de transformadore

Documents