laboratorio n8

Laboratorio de Maquinas Electricas I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOSESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

TEMA:LAB. N.- 8 TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN

CONEXIÓN TRIFASICA.

CURSO: LABORATORIO DE MAQUINASELECTRICAS I.

PERTENECE A: FLORES BETANCUR RESIMBRIN.

DOCENTE: Ing. Luis Chirinos.GRUPO: “C”

2015


TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN CONEXIÓN TRIFASICA

I.- OBJETIVO

Familiarizarse con bancos trifásicos de transformadores monofásicos;

determinación experimental del circuito equivalente del banco trifásico de

transformadores monofásicos y comprobación de sus parámetros nominales y

características de operación.

II.- MARCO TEORICO

El transformador más utilizado actualmente es el trifásico. Esto se debe a que la producción, distribución y consumo de energía eléctrica se realizan en corriente alterna trifásica. Entendemos por transformador trifásico aquel que es utilizado para transformar un sistema trifásico equilibrado de tensiones en otro sistema equilibrado de tensiones trifásico pero con diferentes valores de tensiones e intensidades. Para conseguir ese propósito, podemos utilizar tres transformadores monofásicos, de manera que tendremos tres núcleos magnéticos independientes y conexionados como indica la figura inferior. Cada núcleo tendrá sus pérdidas de flujo.

Transformador trifásico con tres transformadores monofásicos

Podemos, sin embargo, colocar cada arrollamiento en una columna de un núcleo magnético común, de manera que las pérdidas de flujo se minimicen y la estructura del transformador gane en resistencia y simplicidad.

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Conexiones de transformador trifásico

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.

1.1.- Conexión estrella (Y )- estrella( Y )

1.2.- Conexión estrella (Y )- delta( D )

1.3.- Conexión delta (D )- estrella( Y )

1.4.- Conexión delta (D )- delta( D )

Conexión estrella ( Y )- estrella( Y )

La conexión Y -Y de los transformadores se muestra en la figura.

En una conexión , 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 es

VLP / VLS = (3 * VFP) / (3 * VFS) = a

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Se 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.

Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armónico, pueden resolverse usando alguna de las dos técnicas que se esbozan a continuación.

Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga.

Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los neutros.

De estas técnicas de corrección, una u otra deben usarse siempre que un transformador Y -Y se instale. En la práctica muy pocos transformadores de estos se usan pues el mismo trabajo puede hacerlo cualquier otro tipo de transformador trifásico.

Conexión estrella ( Y )- delta( D)

La conexión Y -D de los transformadores trifásicos se ilustra en la figura

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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

VLP / VLS = (3 * a)

La conexión Y -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.

En estados unidos se acostumbra hacer que el voltaje secundario atrase al primario en 30º. Aunque esto es lo reglamentario, no siempre se ha cumplido y las instalaciones más antiguas deben revisarse muy cuidadosamente antes de poner en paralelo con ellos un nuevo transformador, para asegurarse que los ángulos de fase coincidan.

La conexión que se muestra en la figura 1.2 hará que el voltaje secundario se atrase, si la secuencia es abc. Si la secuencia del sistema fase es acb, entonces la conexión que se ve en la figura 1.2 hará que el voltaje secundario se adelante al voltaje primario en 30º .

Se usa en los sistemas de transmisión de las subestaciones receptoras cuya función es reducir el voltaje. En sistemas de distribución es poco usual (no tiene neutro) se emplea en algunos ocasiones para distribución rural a 20 KV.

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Conexión delta ( D )- estrella( Y )

La conexión D -Y de los transformadores trifásicos se ilustra en la figura

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 es

VLP / VLS = VFP / (3 * VFS)

VLP / VLS = a /3

Esta conexión tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que el transformador Y -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 conveniente debido a que se tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y línea.

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Conexión delta ( D )- delta( D )

La conexión D-D se ilustra en la figura

En una conexión de estas,

VLP = VFP

VLS = VFS

Así que la relación entre los voltajes de línea primario y secundario es

VLP / VLS = VFP / VFS = a

Esta 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.

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III.- ELEMENTOS A UTILIZAR

03 transformadores monofásicos de 220/110 v

02 voltímetros de 0-300 V y 0-150 V

01 amperímetro de 5 A

01 pinzas amperimetrica

01 Puente Wheatstone

IV.- ACTIVIDADES

a) Colocar los transformadores monofásicos en paralelo, en el lado primario se

obtendrán entonces 6 entradas, y en el lado secundario 6 salidas, conectar

estas salidas según el circuito siguiente, registrar las tensiones de línea y de

fase de los lados de A.T. y B.T.

b) Realizar la conexión estrella/delta y registrar las tensiones de entrada y

salida, del banco trifásico: tensiones de línea en las entradas y las tensiones

de línea en la salida, las corrientes de la línea en la entrada.

Vin Vout Icc

230 110 54 mA

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https://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwivpNzXguzJAhWBQD4KHfpAB9wQjRwIBw&url=http://patricioconcha.ubb.cl/transformadores/trafo_trifasico.htm&psig=AFQjCNFaLI_LrhSOV85UldokHK7-6TK0Vg&ust=1450755249534558


c) Instalar un amperímetro en el secundario del banco de transformadores

monofásicos y registrar la corriente estando en vacío el secundario.

Icc=54 mA

Delta – Delta

VAB VBC VCA Vab Vbc Vca Icir(mA) IA(A) IB(A) IC(A)

-abierto 230 229 229 106 109 110 54 0.86 0.83 0.84

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V.- CUESTIONARIO

5.1.- Dibujar las conexiones de los bancos armados

Estrella-Delta

Delta-Delta

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5.2.- Dibujar el diagrama fasorial del banco de transformadores monofásicos

ensayado. Indicar el grupo de conexión del banco.

CONEXIÓN ESTRELLA-TRIANGULO

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Conexión triangulo – triangulo

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5.3.- Indique las ventajas y desventajas de los bancos monofásicos en

conexión trifásica respecto a los transformadores trifásicos.

Ventaja

La mayor ventaja consiste en la posibilidad de cambiar cualquier trasformador

monofásico en caso de avería o de mantenimiento.

Reduce considerablemente gasto económico en el aislamiento interno del

transformador.

Menor costo en el mantenimiento y reparaciones.

Menor peso por unidad, frente a los transformadores trifásicos.

Desventaja:

Ocupa más espacio que un transformador trifásico.

Es más pesado que un transformador trifásico.

Más caro y ligeramente menos eficiente que un transformador trifásico.

5.4.- ¿Qué ocurre cuando la secuencia de fase del sistema que alimenta el

banco trifásico cambia? Explique

En una conexión Estrella – Delta, al cambiar la secuencia de fase ABC a la secuencia

ACB entonces la conexión hará que el voltaje secundario se adelante al voltaje

primario en 30º, entonces el grupo de conexión varia.

5.5.- Explique porque existe una corriente en el lado secundario del banco

ensamblado si el banco está en vacío.

Al Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de

transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria

dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer

armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los

neutros.

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VI.- OBSEVACIONES Y CONCLUSIONES

La realización del estudio de los transformadores es una parte muy extensa

y de gran importancia del análisis del estudio general de todas las partes

básicas respectivas a los transformadores que vayan a ser colocados en

funcionamiento pues así aseguramos una larga vida útil para los mismos.

Es de suma importancia conocer las conexiones del transformador para así

entender el comportamiento de una red eléctrica.

Los bancos de transformadores monofásicos tienen similares

características que transformadores trifásicos, al igual que sus ventajas y

desventajas.

La conexión estrella-Triangulo se emplea generalmente para reducir de alta

a media o baja tensión.

La conexión estrella delta no tiene problemas del tercer armónico de

voltaje, puesto que estos se consumen en corriente circulante en el lado

conectado en delta.

En la conexión estrella-Delta , aparece un inconveniente debido a la

conexión delta , las tensiones del secundario sufren un desplazamiento de

30 grados con respecto a los voltajes del primario, lo cual puede causar

inconvenientes al conectar en paralelo los secundarios del banco de

transformadores.

Los bancos de transformadores tienen una aplicación típica en

subestaciones de potencia, en particular en los sistemas de transmisión.

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VII.-BIBLIOGRAFIA

Maquinas Eléctricas Estáticas tomo I y II , M. Salvador G. Serie Habich.

El ABC de las Maquinas Eléctricas ,Transformadores ,Gilberto Enríquez

Harper, Editorial Limusa.

Maquinas Electricas y Transformadores ,Bag Guru , Tercera Edicion

OXFORD.

Maquinas Electricas y Sistemas de Potencia , Theodore Wildi,Pearson

Prentice Hall

Máquinas de Corriente Alterna, Michael Liwschitz ,C.E.C.S.A.

Maquinas Electricas I, M.P. Kostenko , Editorial MIR Moscu.

Maquinas Electricas ,Stephen J. Chapman, MC GRAW HILL

Circuitos Magneticos y Transformadores ,E.E. Staff del M.I.T, Editorial

Reverte

Transformadores , Alonso Martignoni , Editora Globo S.A. , Brasil.

Transformadores de potencia , de medida y de protección, Enrique

Ras ,Marcombo ,España.

Maquinas Eléctricas -Jesús Fraile Mora, MC GRAW HILL

Maquinas Electricas I, Dario Biella-Bianchi D., UNI, Perú.

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