1
Banco de Transformadores y Grupos de Conexión de Transformadores Trifásicos R oberto oberto Coque Laboratorio de Conversión Electromecánica de Energía, Departamento de Energía Eléctrica, Escuela Politécnica Nacional Quito, Ecuador
[email protected]
Resumen — Como es de nuestro conocimiento un transformador es una máquina eléctrica estática que permite cambiar o transformar los valores tanto de corriente como de voltaje a través de la presencia de un campo magnético magnético que se forma. Cabe indicar que, en los procesos de transmisión y distribución, la mayoría, son sistemas trifásicos. La transformación trifásica se la puede obtener generalmente de dos formas; la primera es mediante el acoplamiento de tres transformadores monofásicos, los mismos que están conectados en un banco trifásico; o mediante un solo transformador trifásico de un solo cuerpo. Las ventajas de utilizar un solo transformador trifásico son que presenta un menor costo, presentan menos peso y espacio y proporcionan un mejor rendimiento, por el contrario, un banco trifásico permite realizarse un mantenimiento o reparación a cualquiera de sus devanados sin detener la producción. Un transformador trifásico maneja una Potencia Total y cada transformador presenta un tercio de esa potencia. Dependiendo de las necesidades o los usos que se les quiera dar, existen tres tipos principales de conexión para un transformador trifásico, Y-∆ Y- ∆ para reducir de alto a medio o bajo voltaje, ∆∆-Y elevar la tensión, ∆∆ -∆ permite suprimir un transformador, Y-Y para determinar las corrientes de excitación.
I.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad es muy común encontrarnos con los transformadores eléctricos, basta con salir de nuestras casas y mirar en los postes del tendido eléctrico para poder observarlos, también en las subestaciones y plantas generadoras de electricidad. El transformador es una maquina eléctrica de las más utilizadas en el área de la ingeniería eléctrica, por lo que resulta indispensable su estudio. El transformador eléctrico monofásico consta generalmente de dos embobinados y se basa en el principio de la inducción electromagnética. Básicamente existen 4 tipos de conexiones con los transformadores trifásicos, ya sea formado a partir de tres transformadores monofásicos o de un solo transformador trifásico. Las cuales son: Conexión estrella-estrella, estrella-estrella, estrella-delta, delta-delta, delta-
estrella. Estas conexiones se usan tanto para elevar la tensión como para reducirla. Las ventajas de usar un transformador trifásico en lugar de un banco de transformadores monofásicos se han reportado y son: reducción de costos, menor masa, menor necesidad de espacio.[3]
II.
INFORME
1.
Tabular las mediciones obtenidas durante la práctica.
TABLA I Yd 11 SIN CARGA VOLTAJE
CORRIENTE
R-S
215,1
<0
R
125,2
<0
A-B
123,3
0
A
123,3
0
TABLA II Yd 11 CON 1 PASO DE CARGA VOLTAJE R-S
CORRIENTE
215,2
0,5
R
91,8
0,5
A-B
30,5
0
A
30,5
0,5
2 TABLA III
sobrecarga en cada uno de los transformadores? Justificar el resultado
Dy5 SIN CARGA VOLTAJE
CORRIENTE
R-S
212,2
<0
R
212,3
<0
A-B
347,1
0
A
208,5
0
TABLA IV Yy6
SECUNDARIO
V R-S
218,3 V A-B
212,7
V S-T
212,2 V B-C
212,4
V T-R
215,2 V C-A
213,1
VR
108,6 V A
136,5
VS
123,8 V B
150,2
VT
116,6 V C
138,1
Corrientes IR
1
IS
0,68
IT
0,8
( ) ∗ 1 = = = 0577 3∅ √ 3 ∗ √ 3 Justificación
Voltajes PRIMARIO
La relación de transformación de D (abierta), con los voltamperios totales:
Para la determinación de esta ecuación se tiene como modelo una conexión de tres transformadores en delta hacia una carga; de este modo se procede a retirar uno de ellos, lo cual no detendrá la producción, tan solo se disminuirá su potencia de trabajo, tomando los ángulos de desfase se puede deducir esta relación. 3.
Calcular para las conexiones realizadas durante la práctica, el rendimiento del transformador trifásico de un solo cuerpo y del banco de transformación cuando se encuentran con carga máxima. Indicar cual tiene mayor rendimiento.
Rendimiento del transformador trifásico de un solo cuerpo: Conexión Yd11 P1=215,3*1=215.3 W PT1=215,3*3=645,9W P2= 21,4*1=21,4W PT2=21,4*3=64,2w
TABLA V Yy6 CON NEUTRO Voltajes PRIMARIO
= SECUNDARIO
V R-S
216,6
V A-B
211,7
V S-T
212,7
V B-C
212,1
V T-R
216,3
V C-A
212,2
VR
125,9
VA
121
VS
122,7
VB
122,3
VT
124,2
VC
123,5
Banco de transformadores: Yy6 (en un caso ideal) P1=108.6*1=108,6W PT1=108,6*3=325,8W P2= 130,5*0,83=108,315W PT2=108,315*3=324,945W
=
Corrientes
2.
64,2 ∗ 100% = 9.93% 645,9
324,945 ∗ 100% = 99,73% 325,8
IR
1,54
IS
0,52
Para el Dy5 no se pudo obtener datos con carga.
IT
1,1
4.
IN
1,69
Si tres transformadores en Dd alimentan una carga nominal y se elimina un transformador, ¿Cuál sería la
Indicar los usos que tiene cada una de las conexiones realizadas durante la práctica, así como las ventajas del uso de transformadores trifásicos de un solo cuerpo respecto al uso de un banco de transformadores monofásicos.
Conexión Yd11: Entre los grupos más comunes de conexión tenemos y el Yd11. El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los transformadores reductores para centrales, estaciones
3 transformadoras y finales de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de baja tensión. En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma compensada para cada fase . Conexión Dy5:
El Dy5 este sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores. Conexión Yy6: Esta conexión presenta ciertos problemas, si las cargas en el circuito del transformador no están equilibradas, entonces los voltajes en las fases de los transformadores puede llegar a desequilibrarse severamente, los voltajes de terceros armónicos pueden ser grandes. Si se aplica un grupo trifásico de voltajes a un transformador Y-Y los voltajes en cualquier fase estarán separados por 120° de los voltajes en cualquier otra fase. VENTAJAS:
Las ventajas de usar un transformador trifásico en lugar de un banco de transformadores monofásicos se han reportado y son: reducción de costos, menor masa, menor necesidad de espacio.
III. CONCLUSIONES 1. Se determinó las características de cada tipo de conexión entre los transformadores, de esta forma tenemos que, Y-∆ para reducir de alto a medio o bajo voltaje, ∆ -Y elevar la tensión, con lo que se tendrá un mejor aprovechamiento en el trabajo que realice cierto transformador. 2. Se observa que un mejor rendimiento lo presenta un transformador trifásico de un solo cuerpo que un banco de transformadores, por el hecho que permite una mejor transmisión de su flujo, en comparación con el construido por tres transformadores separados una cierta distancia y que no presentan un núcleo en común. 3. Se observó que la corriente tanto para la conexión Yd11 y Dy5 al realizar las pruebas sin carga es mínima inclusive llega a ser cero (ver tabla 1 y 4) tanto en el devanado de entrada o primario como en su devanado secundario. A medida que se le aplica una carga este va aumentando. 4. En forma general se establece que un transformador trifásico maneja una potencia total P, y de esta forma se conoce que cada transformador monofásico le corresponde una potencia igual a P/3, lo que además se relaciona con los valores de corriente y voltaje entre los mismos. 5. Con los valores obtenidos en la tabla V se observa que los valores de voltaje de línea entre los valores con neutro y sin neutro no varían en mucho, pero presentan una mayor variación en el caso de los voltajes de fase de cada uno, en este caso tienen mayor voltaje en la tabla en conexión con el neutro.
Por el contrario, un banco trifásico permite realizarse un mantenimiento o reparación a cualquiera de sus devanados sin detener la producción. [1]
5.
¿Para qué sirve la determinación del grupo de conexión? Explique su aplicación.
Dependiendo de la conexión de los devanados de un transformador trifásico, pueden aparecer diferencias de fase entre los voltajes primario a secundario. Es decir cuántos grados el fasor fase-neutro de secundario estas desfasado con respecto al fasor del primario. Así podemos determinar las relaciones de corriente que existen entre estos dos devanados, dependiendo de su polaridad y poder identificar como se encuentran conectados estos transformadores interiormente.[2]
IV. RECOMENDACIONES Es importante al momento de aplicar la carga al transformador tener en cuenta los valores nominales tanto de voltaje como de corriente para de esta forma evitar un daño en la misma o también una avería en los transformadores o sus fusibles. Se debe ir relacionando los conceptos teóricos con los valores obtenidos en las mediciones en la práctica, de esta manera podemos ir verificando que dichos datos medidos presentan cierta veracidad y no se está haciendo mal la práctica o realizando conexiones erróneas.
REFERENCIAS [1] J. Mora, “Maquinas Eléctricas”, Madrid, EDIGRAFOS,
2003. [2] P. Avelino, transformadores de distribución, segunda edición, edit. Reverté S.A. [3] https://es.scribd.com/document/117057678/Grupo-deconexiones-de-transformadores-trifasicos
4
1
1
