Tema: Transformador Trifásico

Objetivos:

Analizar las características de cada configuración. Identificar las diferentes configuraciones Δ- Δ, Y-Y, Δ-Y, Y- Δ, Z-Z, Z-y, Z-

Δ, Δ-Z, Y-Z. Determinar las relaciones de transformación para las diversas

configuraciones

Marco teórico:

Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien separados o combinados sobre un núcleo. Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásico pueden conectarse independientemente en estrella (Y) o en delta (D). Esto da lugar a cuatro conexiones posibles para un transformador trifásico.

1. Conexión estrella - estrella2. Conexión estrella – delta3. Conexión delta – estrella4. Conexión delta – delta

Figura 1: Banco de tres transformadores monofásicos Y-y

Conexión Y– Y

En una conexión Y -Y, el voltaje primario de cada fase se expresa por VFP=VLP /√3. El voltaje de la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relación de espiras del transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la línea en el secundario por VLS =√3 * VFS. Por tanto, la relación de voltaje en el transformador esVLP / VLS = (√3 * VFP) / (√3 * VFS) = aSe emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad de aislamiento. Esta conexión tiene dos serias desventajas.

Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del transformador se desbalancearan seriamente.

No presenta oposición a los armónicos impares (especialmente el tercero). Debido a esto la tensión del tercer armónico puede ser mayor que el mismo voltaje fundamental.

Conexión Ye – Delta (Y -   D )

En esta conexión el voltaje primario de línea se relaciona con el voltaje primario de fase mediante VLP =√3 * VFP, y el voltaje de línea secundario es igual al voltaje de fase secundario VLS = VFS. La relación de voltaje de cada fase es

VFP / VFS = a

De tal manera que la relación total entre el voltaje de línea en el lado primario del grupo y el voltaje de línea en el lado secundario del grupo es

VLP / VLS = (√3 * VFP) / VFS

Figura 2: conexión Y-Y

VLP / VLS = (√3 * a)

La conexión U -D no tiene problema con los componentes del tercer armónico en sus voltajes, ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta(D). Está conexión también es más estable con relación a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta(D) redistribuye parcialmente cualquier desbalance que se presente.

Esta disposición tiene, sin embargo, un problema. En razón de la conexión delta(D), el voltaje secundario se desplaza 30º con relación al voltaje primario del transformador. El hecho de que un desplazamiento de la fase haya ocurrido puede causar problemas al conectar en paralelo los secundarios de dos grupos de transformadores. Los ángulos de fase de los transformadores secundarios deben ser iguales si se supone que se van a conectar en paralelo, lo que significa que se debe poner mucha atención a la dirección de desplazamiento de 30º de la fase, que sucede en cada banco de transformadores que van a ser puestos en paralelo.

Conexión   Delta – Ye ( D   - Y)

En una conexión D -Y, el voltaje de línea primario es igual al voltaje de fase primario, VLP=VFP, en tanto que los voltajes secundarios se relacionan por VLS =√3 *VFS, por tanto la relación de voltaje línea a línea de esta conexión esVLP / VLS = VFP / (√3 * VFS)VLP / VLS = a /√3Esta conexión tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que el transformador U -D. La conexión que se ilustra en la figura 1.3, hace que el voltaje secundario atrase el primario en 30º,tal como sucedió antes.Se usa en los sistemas de transmisión en los que es necesario elevar tensiones de generación. En sistemas de distribución industrial, su uso es

Figura 3: conexión Y-D

conveniente debido a que se tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y línea.

Conexión Delta – Delta ( D   -   D )

En una conexión de estas,VLP = VFP

VLS = VFS

Así que la relación entre los voltajes de línea primario y secundario esVLP / VLS = VFP / VFS = aEsta conexión se utiliza frecuentemente para alimentar sistemas de alumbrado monofásicos y carga de potencia trifásica simultáneamente, presenta la ventaja de poder conectar los devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene problemas de cargas desbalanceadas o armónicas. Sin embargo, circulan altas corrientes a menos que todos los transformadores sean conectados con el mismo tap de regulación y tengan la misma razón de tensión.

Figura 4: conexión D-Y

Figura 5: conexión D-D

Equipo:

Fuente de poder TF-123 Fuente de poder PS-12 Voltímetro AC Transformador trifásico TT222 Transformador trifásico TR-33

Figura 6: esquema del circuito

Cuestionario

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

Conexión Δ-Δ

Voltaje del primario

Voltaje del secundario

VAB=210V Vab=120VVBC=210V Vbc=120VVCA=210V Vca=120V

a=210v120v

=1.75

Conexión Y-Δ

Voltaje de línea del secundario

Vrs=70VVts=70VVtr=70V

a= 210 v√3∗70v

=1.732

Conexión Δ-Y

Voltaje de línea del primario

Voltaje de línea del secundario

Voltaje de fase del secundario

VAB=210V Vab=210V VaN=120VVBC=210V Vbc=210V VbN=120VVCA=210V Vca=210V VcN=120V

a=√3∗210 v210v

=1.732

Conexión Y-Y

a=210v120v

=1.75

Conexión Y-Z

Voltaje de línea del primario

Voltaje de línea del

secundario

Voltaje de fase del

secundarioVAB= 100V Vab= 65V VaN= 36VVBC=97V Vac= 65V VbN= 36VVAC=99V Vax= 76V VcN= 36V

Vay= 76V VxN= 36V Vaz= 35V VyN= 36V

Vbc= 65V VzN= 36VVbx= 36VVby= 36VVbz= 75V

Voltaje de línea del primario

Voltaje de línea del secundario

Voltaje de fase del primario

Voltaje de fase del secundario

VAB=210V Vab=120V VAN=120V VaN=70VVBC=210V Vbc=120V VBN=120V VbN=70VVCA=210V Vca=120V VCN=120V VcN=70V

Vcx= 75VVcy= 36VVcz= 76VVxy= 65VVxz= 65VVyz= 65V

a=√3∗100 v2∗65v

=1.33

2.- Realizar los gráficos de los circuitos eléctricos y diagramas de los devanados

Conexión Delta-Delta

Conexión Y-Y

Conexión Ye-Delta

Conexión Delta-Ye

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

Conexión Y – Y

VentajasSe considera ventajosa cuando han de enlazarse dos sistemas de tensiones relativamente altas. No existe desplazamiento de fase entre las tensiones del primario y del secundario.

DesventajasSi la carga esta desbalanceada, los voltajes de las fases del transformador pueden llegar a desbalancear severamente.Los voltajes de terceras armónicas pueden ser grandes.

Conexión Y –   D

VentajasNo tiene problemas con los componentes de tercer armónico de tensión, puesto que estos dan lugar a una corriente circulante en la lado conectado de delta. La conexión se comporta razonablemente bien bajo cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye parcialmente cualquier desequilibrio que se presente.

DesventajasDebido a su conexión en delta en el secundario sufre un desplazamiento de 30 grados, en el secundario respecto al primario.

Conexión   D   - Y

VentajasEsta conexión presenta las mimas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que la conexión Ye-Delta. Se utiliza como transformador elevador en las redes de alta tensión, el empleo de la conexión Y en la parte de alta tensión permite poner a tierra el punto neutro, con lo que queda limitado el potencial sobre cualquiera de las fases a la tensión simple, reduciendo costos de los devanados A.T.Esta conexión es también muy utilizada en los transformadores de distribución, correspondiendo la Ye a baja tensión, de modo de alimentar cargas trifásicas y monofásicas. La conexión delta en alta tensión compensa los desequilibrios en cargas monofásicas.

Conexión D   -   D

Ventajas

Esta conexión se utiliza en transformadores de baja tensión, ya que se necesita más espiras/fase de menor sección. Se comporta bien frente a cargas desequilibradas. La ausencia de neutro puede ser a veces una desventaja.

Conclusiones y Recomendaciones

Al realizar la práctica se consiguió el reconocimiento de las diferentes conexiones para un transformador trifásico.

Con los diferentes tipos de conexión se obtienen diferentes relaciones de voltaje, la configuración que se elija depende de la necesidad del usuario y las ventajas y desventajas que ésta presente.

Es recomendable verificar en cada fuente, los distintos parámetros para su buen funcionamiento y pedir ayuda antes de energizar el circuito.

Bibliografía

- http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/trafo_trifasico.htm- http://www.authorstream.com/Presentation/jalm_x-1564622-tipos-de-

conexiones-los-transformadores/- http://inggilberto.com/TRANSFORMADORESTRIFASICOS.htm- http://www.authorstream.com/Presentation/jalm_x-1564622-tipos-de-

conexiones-los-transformadores/