LABORATORIO N 3

UNIVERSIDAD NACIONAL Tecnolgica DE LIMA SUR

LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS

INFORME DE LABORATORIO N6

CARRERA: INGENERA MECNICA Y ELCTRICA

GRUPOS DE CONEXIN EN TRANSFORMADORES TRIFSICOS.

DOCENTE: ING. GUSTAVO SALAZAR

ALUMNOS: Delgado Huertas brayham Braulio Jacinto paredes leonard Rios Cardenas angel david

LIMA-PER2014

1. OBJETIVOS: Analizar los ngulos de desfase entre primario y secundario y TPT Identificar bobinados y analizar el comportamiento de un transformador trifsico. Realizar conexiones en estrella, delta y zigzag con los arrollamientos.

2. FUNDAMENTO TERICO:ActualmentecasitodoslossistemasprincipalesdegeneracinydistribucindepotenciaenelmundosontrifsicosdeCA.Paratransformarlacorrientealternatrifsicasepuedehacerusodetrestransformadoresmonofsicos.En el sistema trifsico estos tres transformadores deben trabajar como una sola unidad. Es lgico preguntarse si no sera posible unir los tres transformadores monofsicos en un solo artefacto trifsico y con ello conseguir economa de material.Imaginemos tres transformadores independientes. Unindolos en un solo transformador trifsico, dejamos sin modificacin aquella parte de los ncleos que llevan los arrollamientos y unimos los dems lados de los tres ncleos en un camino magntico comn. Tal sistema magntico puede ser comparado con la conexin en estrella de tres circuitos elctricos.Pero en el sistema trifsico con carga uniforme el conductor neutro resulta superfluo; prescindiendo de l; habremos conseguido economa de cobre. En el sistema magntico al conductor neutro corresponde el tronco central comn. El flujo en el hierro del transformador puede ser considerado como directamente proporcional a la tensin y atrasado en fase con respecto a la misma en un ngulo casi a 90. En consecuencia, las tres tensiones primarias deben dar lugar a tres flujos de igual amplitud desfasados entre s 120. La suma de estos tres flujos en el tronco comn es igual a cero, lo que permite suprimirlo. El ncleo simtrico indicado en la figura no se presta a la fabricacin y actualmente se lo reemplaza por el indicado en la siguiente figura.

Enelcasodequeeltransformadortrabajeenrgimendesequilibradolasumadelostresflujosnoescero,porloqueesteflujonetodeberestablecerseporelaireolacarcasadeltransformador.Las formas ms comunes de realizar las conexiones de los bobinados de los arrollamientos son: estrella (con o sin neutro), en tringulo y en zig-zag.

Lasdistintasconexionessedesignanconletras,deacuerdoalasiguientenomenclatura:Estrella=>Y(enelladodealtatensin);y(enelladodebajatensin).Tringulo=>D(enelladodealtatensin);d(enelladodebajatensin).Zigzag=>Z(enelladodealtatensin);z(enelladodebajatensin).Dependiendodelostiposdeconexin,puedenaparecerdiferenciasdefaseentrelas tensionescompuestasdelprimarioysecundario.Sedenominagrupoaldesplazamientoo desfasajeentrelasestrellasequivalentesdelprimarioysecundario.Enlugarde considerarelvalordeldesplazamientoengradosseutilizaunnmeroqueseobtienede lasiguienterelacin:

NGrupo=Desplazamientoangularengrados/30Estenmerodebetenerseencuentaparaconectarenparalelodosomstransformadorestrifsicos,ademsdelamismarelacindetransformacin,impedanciarelativade cortocircuito,secuenciadefaseyfrecuenciadediseo.

ConexionesdelostransformadoresLasconexionesbsicasdelostransformadorestrifsicosson:Yy;Yd;Dy;Dd;Y z.Vamosaanalizarlasventajaseinconvenientesdecadatipodeconexin.

ConexinYyLa conexin ye ye o estrella estrella al igual que la triangulo triangulo el voltaje de lnea secundario es igual al voltaje de lnea primario multiplicado por el inverso de la relacin de transformacin. Esta conexin solo se utiliza cuando el neutro del primario puede unirse eficazmente al neutro de la fuente, corrientemente a travs de tierra, si los neutros no estn unidos, la tensin entre lnea y neutro resulta distorsionada (no senoidal). Sin embargo, puede emplearse la conexin estrella-estrella sin unir los neutros, si cada transformador posee un tercer devanado llamado terciario. Los terciarios de los tres transformadores se conectan siempre en triangulo y muchas veces se utilizan para alimentar los servicios de la sub-estacin en que estn instalados. La relacin de transformacin simple Ms se determina como cociente entre el nmero de espiras de una fase del primario y otra del secundario y coinciden con la relacin entre las ff.ee.mm. por fase de ambas en vaco.

Enestaclasedetransformadores,lastresfasesdeambosbobinadosestnconectadasenestrella,siendolatensindelnea3vecesmayorquelatensindefase.Aqutambincoincidequelarelacindetransformacinm=VL1/VL2=VF1/VF2 Laconexinestrellaestrellatienedosproblemasgraves: Silascargasenelcircuitodeltransformadornoestnequilibradas,entonceslos voltajesenlasfasesdeltransformadorpuedenllegaradesequilibrarseenformamuysevera. LosvoltajesdetercerarmnicopuedensergrandesEstosproblemasconlaterceraarmnicasedebenalanolinealidaddelcircuito magnticodelhierro.Dosdelastcnicasutilizadasparareduciryhastaanularsusefectosson: Conectarslidamenteatierralosneutrosesdecirelcentrodelaestrellade ambosbobinadosdeltransformador,especialmenteelneutrodelladoprimario, estaconexinatierrapermitequelascomponentesdetercerarmnica, (secuenciacero),causanunflujodecorrienteporelneutroenlugarde acumularsealtosvoltajeseneltransformador. Insertareneltransformadoruntercerbobinado,llamadoterciario,elcualdeberconectarseentrianguloodelta.Comolascomponentesdetercerarmnicasondesecuenciaceroseinducencorrientesenelbobinadoterciarioqueanulalosefectosperniciososqueocurrenenlosrestantesbobinados.Estetipodetransformadoresesmuypocoutilizado.

VENTAJAS:

La posibilidad de sacar un neutro, tanto en el lado de b.t como en el de A.T, y esto le permite obtener dos tensiones (230/400 V), o bien conectarlo a tierra como medida de seguridad en cierto tipo de instalaciones. Su buen funcionamiento para pequeas potencias, ya que adems de poder disponer de dos tensiones, es ms econmico, por aplicar una tensin a cada fase VL/3 y por consiguiente, disminuir el nmero de espiras, aunque ha de aumentar la seccin de los conductores, por circular la corriente de lnea IL por cada fase. El aumento de seccin de conductores favorece la resistencia mecnica a los esfuerzos de cortocircuito. Si una fase en cualquier bobinado funciona defectuosa, las dos fases restantes pueden funcionar resultando una transformacin monofsica, la carga que podra suministrar seria del 58% de la potencia normal trifsica. La construccin de los enrollamientos es ms dificultosa y su coste, ms elevado, especialmente cuando es para corrientes altas. DESVENTAJAS:

Esta conexin es poco usada debido a las dificultades que presenta: Si las cargas en el circuito del transformador no estn equilibradas (es lo que comnmente ocurre), entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse severamente. Los voltajes de terceros armnicos son grandes, debido a la no linealidad del circuito magntico del hierro. Los neutros negativos son muy inestables, a menos que sean slidamente conectados a una toma a tierra. Las unidades trifsicas de polaridad opuesta no pueden funcionar en paralelo, a no ser que la conexin de las fases del primario o del secundario de un transformador se invierta.

ConexinYdEnestaclasedetransformadoreslastresfasesdelbobinadoprimarioestn conectadasenestrellaylasdelsecundarioentringulo.Aquelvoltajedelnea primarioestrelacionadoconelvoltajedefasepor:VL1=3VF2, mientrasqueelvoltajedelneasecundarioesigualalvoltajedefasesecundarioVL1=VF2,portantolarelacindevoltajesdefasees:m=VF1/VF2,porloquelarelacingeneralentrevoltajesdelneaser:VL1/VL2=3VF1/VF2=3m

ExpresinqueindicaquelarelacindetransformacingeneraldelaconexinYdes3vecesmayorquelarelacindetransformacindevoltajesdefaseodeespiras.Estaconexinnopresentaproblemasconloscomponentesdetercerarmnicapuestoquese consumenenunacorrientecirculanteenelladoconectadoendeltaotringulo.Estaconexin tambinesmsestableconrespectoalascargasdesequilibradas.Sinembargopresentacomoproblemaquedebidoalaconexinelvoltajesecundariosedesplaza30gradosconrespectoalvoltajedelprimariodeltransformador.Estehechodeldesplazamientoangularpuedecausar problemasenlapuestaenparalelodelossecundariosdelostransformadores.Losngulosde fasedelosbobinadosdelsecundariodelostransformadoresdebenserigualessisedesean conectarenparalelo,portantosetienequeponerespecialatencinenladireccindel desplazamientodelafaseen30grados.Segnsealasecuenciadefasequeseconectaelladoprimariolatensindelsecundariopuedeadelantaroatrasaren30grados.VENTAJAS: Esta conexin no presenta problemas con los componentes en sus voltajes de terceros armnicos, puesto que se consume una corriente circulante en el lado de la delta (triangulo). Es conveniente para los transformadores reductores de tensin, debido a las caractersticas inherentes de los enrollamientos en estrella para altas tensiones y de los enrollamientos en triangulo para las bajas tensiones. No presenta problemas con los componentes en sus voltajes de terceros armnicos, puesto que se consume una corriente circulante en el lado de la delta (triangulo). El neutro del primario se puede conectar con la tierra. El neutro del primario se mantiene estable por el secundario en triangulo. Es estable con respecto a cargas desequilibradas, debido a que la delta redistribuye cualquier desequilibrio que se presente. DESVENTAJAS: Esta conexin tiene como desventaja que el voltaje secundario se desplaza en retraso 30. Con respecto al voltaje primario del transformador, lo cual ocasiona problemas en los secundarios si se desea conectar en paralelo con otro transformador, siendo uno de los requisitos para conectar en paralelo, que los ngulos de fase de los secundarios del transformador deben ser iguales. No se puede disponer de un neutro en el secundario para conectar con la tierra o para una distribucin de cuatro cables, a menos que se disponga de un aparato auxiliar. Un defecto en una fase hace que no pueda funcionar la unidad trifsica, hasta que se le repare. El enrollamiento en el delta puede resultar dbil mecnicamente en el caso de un transformador elevador con una tensin en el secundario muy alta, o con una tensin secundaria medianamente alta y potencia pequea.

ConexinDyEste tipo de conexin no presenta muchos inconvenientes, pues su utilizacin ha de ser adecuada a las caractersticas generales que presenta la conexin en triangulo y estrella. Es muy empleado como conexin para transformadores elevador al principio de la lnea y no al final, porque cada fase del devanado primario ha de soportar la tensin entre fase de red.Enestaclasedetransformadores,lastresfasesdelbobinadoprimarioestnconectadasentringulo,mientrasquelasdelbobinadosecundarioloestnenestrella.Aquelvoltajedelneaprimarioesigualalvoltajedefaseprimario,VL1=VF1,mientrasquelosvoltajessecundariosVL2=3VF2PorlotantoVL1/VL2=m/3 VENTAJAS: No presenta problemas con las componentes en sus voltajes de terceros armnicos. Es muy til para elevar el voltaje a un valor muy alto. Utilizando esta conexin en el lado de alta, se puede poner a tierra el neutro permitiendo que quede limitado el potencial sobre cualquier carga. Al producirse un desequilibrio en la carga, no motiva asimetra del flujo, por producirse un reparto entre las tres columnas del primario.

DESVENTAJAS: La falla de una fase deja fuera de operacin al transformador. El devanado en delta puede ser mecnicamente dbil. Debido al desplazamiento que existe en las fases entre las mitades de los enrollamientos, que estn conectados en serie para formar cada fase, los enrollamientos que estn en estrella interconectadas, requieren de un 15.5% ms de cobre, con el consiguiente aumento del aislamiento total. El tamao del armazn, debido a las razones expuestas anteriormente, es mayor con el aumento consiguiente del coste del transformador.

ConexinDdSeutilizaestaconexincuandosedeseanmnimasinterferenciasenelsistema.Adems,sisetienecargasdesequilibradas,secompensadichodesequilibrio,yaquelascorrientesdelacargasedistribuyenuniformementeencadaunodelosdevanados.Enestaclasedetransformadorestantoelbobinadoprimarioysecundarioestnconectadosentringulo,resultandolastensionesdelneaydefaseiguales,resultandolarelacindetransformacin:m=VL1/VL2=VF1/VF2 VENTAJAS: No tiene desplazamiento de fase No tiene problemas con cargas desequilibrada o armnicas Se puede quitar un transformador para mantenimiento o reparacin y queda funcionando con dos transformadores pero como banco trifsico, cuando hablamos de un banco de transformadores monofsicos y seria el 58% de su 100% de trabajo (Delta abierta). Los desequilibrios motivados por las cargas en el secundario se reparten igualmente entre las fases del primario, evitando los desequilibrios de flujos magnticos.

DESVENTAJAS: Cuando las cargas estn desequilibradas los voltajes en las fases del trafo pueden desequilibrarse bastante. Los voltajes de terceros armnicos pueden ser muy grandes. No dispone de salida de neutro, tanto en el primario como en el secundario, con la consiguiente limitacin en su utilizacin. Cada bobinado debe soportar la tensin de red (compuesta), con el consiguiente aumento del nmero de espiras. No se puede suministrar energa con cuatro conductores. Cuando opera con altas tensiones de lnea, los costos de diseo de las bobinas son mayores.

ConexinYz(Zigzag)Seconsiguelaconexinzigzagdescomponiendocadafasedelbobinadosecundarioendosmitades,lascualessecolocanencolumnassucesivasdelncleomagnticoyarrolladoensentidoinverso,conectandolosfinalesenestrella.Estaconexinseempleanicamenteenelladodebajatensin.Tieneunbuencomportamientofrenteadesequilibriosdecarga.

Totalmente conformado asi :

3. OBSERVACIONES: debemos tener en cuenta que muchos de los transformadores junto con sus conexiones estn construidos para aplicaciones especficas en alta y baja tensin por lo que no tendremos que pensar mucho al momento de elegir. pudimos notar que existen conexiones se realizan solo con dos transformadores monofsicos lo cual en ciertos casos es favorable y produce algunas ventajas, las cuales hay que saber utilizarlas de la mejor manera parapoderobtener un ptimo trabajo requerido. 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. El costo de los transformadores trifsicos siempre es ms bajo en comparacin con los monofsicos

4. CONCLUCIONES:

Puedo concluir diciendo que todas las conexiones que se realizan en los transformadores son importantes, cada uno tiene distintas ventajas y desventajas, las cuales deben ser puestas en una balanza para que al rato de elegir, optemos por la mejor opcin. Alcanzar todo el estudio se pudo identificar cules son los sistemas de conexiones de un transformador trifsico adems de supo cules son sus diferencias, y el porqu de su utilizacin en el mbito industrial, comercial, distribucin o generacin. Tambin se sabe ahora que los sistemas de potencia trifsicos le sacan ventaja a los sistemas monofsicos como por ejemplo se puede obtener ms potencia por kilogramo de metal de una maquina trifsica. As tambin otra grande ventaja que se logra ver es que la potencia suministrada a una carga trifsica es constante en todo momento, en lugar de oscilar como lo hace en los sistemas monofsicos. laindustriaha preferido usar los transformadores trifsicos ya que esta opcin implica unahorrosignificativo que conlleva a minimizar los costos de produccin.