Conexión de Transformadores Trifásicos

IE-0416 Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
Guía de Laboratorio
Práctica #9: Conexión de Transformadores Trifásicos
Conexión de Transformadores Trifásicos
Grupos de Conexión y Conexiones Especiales
1.
Curso:
Documento:
Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
ie0416.practica #9.2007-2.doc
Elaborado por:
Ing. Mauricio Céspedes Moya
Revisado por:
Horas Lectivas
3
07 Ago. 07
Fecha
Sigla:
IE-0416
Ing. Franklin Chinchilla, PhD.
Ing. Gustavo Valverde Mora
Ing. Oscar Núñez Mata
2007-2
Versión
Introducción
Las conexiones de los transformadores trifásicos pueden clasificarse de acuerdo con su desfase en lo
que llamamos grupos de conexión. Estos grupos de conexión reúnen en categorías a diferentes tipos de
configuraciones primarias y secundarias que den como resultado un desfase equivalente, es decir, un
mismo índice horario.
2.
Fundamentos
2.1
Grupos de Conexión
La Tabla 1 muestra algunos de los grupos de conexiones más utilizados.
Tabla 1: Grupos de conexión comunes en transformadores trifásicos
2.2
Conexiones Especiales
Conexiones con secundario en Zig-zag
•
Utilizada en sistemas de baja tensión cuando las cargas son muy desbalanceadas.
•
Pueden conectarse cargas hexafásicas.
•
Posibilidad de conexión a diferentes tensiones en secundario.
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Práctica #9: Conexión de Transformadores Trifásicos
Suministro trifásico a partir de dos transformadores monofásicos
Es posible obtener una conexión trifásica a partir de dos transformadores monofásicos, sin embargo se
pierde un porcentaje de la capacidad total que daría un banco con tres unidades de la misma potencia. La
conexión de dos transformadores puede deberse a la interrupción de uno de los transformadores o
simplemente por planeamiento y proyección de cargas.
Conexión V o delta abierta
Un banco de transformadores monofásicos en delta-delta es capaz de mantener el suministro trifásico a
una carga cuando una de las unidades se retira por mantenimiento o por falla de la unidad. Al banco de
transformadores que resulta se le llama sistema en delta abierta o V-V. El sistema continúa suministrando
potencia trifásica a las cargas sin cambio ni desbalance alguno en las tensiones del secundario.
Puesto que cada transformador V-V entrega ahora la corriente de línea y no la de fase, los volt-amperes
que suministra cada transformador en delta abierta en comparación con los volt-amperes trifásicos totales
que viajan por las líneas hacia la carga son el 57,7 % y no el 50% como podría pensarse; este hecho se
demuestra en (1).
Vφ Iφ
VLL I L
VA por transformador
1
=
=
=
= 0,5774
VA 3φ totales
3 ⋅VLL ⋅ I L
3 ⋅VLL ⋅ I L
3
(1)
Sin embargo, las dos unidades restantes se ven drásticamente sobrecargadas. Originalmente, cada
unidad llevaba la corriente de fase, cuando se retira la tercera unidad, cada devanado restante lleva ahora
la corriente de línea, que es 1,73 veces la corriente de fase de una delta y por lo tanto la carga en cada
transformador monofásico se ve incrementada en la misma proporción.
Finalmente, esta relación implica también que si dos transformadores se trabajan en V-V y se cargan a
la capacidad nominal, la adición de un tercer transformador aumenta la capacidad total en un factor de
3 . Así, con un costo del 50% de la inversión original la capacidad del sistema se eleva en un 73 por
ciento si se convierte un sistema V-V en uno delta-delta.
3.
Equipo
•
Fuente de alimentación y cables de conexión
•
Grupo 1: tres transformadores monofásicos. Grupo 2: dos transformadores trifásicos.
•
Módulo de inductores y de resistores.
•
Módulo de adquisición de datos (voltAC, 2 x ampAC y watt3Ø)
•
Fasímetro.
•
Amperímetro de Gancho.
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4.
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Procedimiento
1)
Diseñe un banco de transformadores en conexión Dy 5, verifique su polaridad con el fasímetro.
2)
Diseñe un banco de transformadores en conexión Yd 11, verifique su polaridad con el fasímetro.
3)
Diseñe un banco de transformadores en conexión Dz 6, verifique su polaridad con el fasímetro.
4)
Diseñe un banco de transformadores en conexión Yz 11, verifique su polaridad con el fasímetro.
5)
Problema de aplicación al laboratorio. Una carga trifásica en estrella se encuentra alimentada
por un banco en delta-delta. La carga consume 0,316 A a 120 VLN y f.p. 0,95 en atraso. Las unidades
de transformación son de 60 VA y 120/208 V cada una. Si repentinamente una de las unidades es
retirada por mantenimiento, calcule y compruebe en el laboratorio con el equipo disponible:
a. ¿Qué carga en VA entrega cada transformador con el banco en delta-delta?
b. ¿Qué carga en VA entrega cada transformador con el banco en delta abierta?
6)
Disminuya a cero la alimentación y apague la fuente. Calcule ahora por aparte:
a. ¿Qué porcentaje de la carga es suplida por cada transformador en la delta abierta?
b. ¿Qué capacidad nominal posee el banco en delta abierta para evitar la sobrecarga?
c. ¿Qué aumento porcentual se da en la carga de cada transformador restante?
d. ¿En qué porcentaje de su valor nominal se encuentra cargado cada transformador?
e. ¿Qué porcentaje representa el punto 6)-b. cuando se le compara con la capacidad nominal
sumada de las dos unidades?
5.
Referencias
[1] Enciclopedia CEAC de Electricidad; Transformadores y Convertidores. CEAC S.A., España, 1977,
págs. 87-153.
[2] Kosow, I.; Máquinas Eléctricas y Transformadores. Segunda edición, Prentice-Hall, México, 1993.
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