TALLER TRANSFORMADOR TRIFASICO EJERCICIO 1: Dos transformadores monofásicos de 15 kVA, 7200V/600 V están conectados en delta abierta. Calcule la carga trifásica máxima que pueden soportar.
Solución: Aun cuando la capacidad de cada transformador es de 150 kVA, los dos juntos no pueden soportar una carga de 300 kVA. Los cálculos siguientes demuestran por qué: La corriente secundaria nominal de cada transformador es:
=
150 = 250 600
Por lo tanto, la corriente Is en las líneas 1, 2, 3 no puede exceder los 250 A. En consecuencia, la carga máxima que los transformadores pueden soportar es
= √ 3 3 = √ 3 ∗ 600 600 ∗ 250 250 = 259800 259800 = 260 Así pues, la relación:
260 = 300 = 0,867 ≈ 86,7% EJERCICIO 2: Dos transformadores con capacidad de 250 kVA, 2.4 kV/600 V están conectados en delta abierta para alimentar una carga de 400 kVA.
a. ¿Están sobrecargados los transformadores? b. ¿Cuál es la carga máxima que el banco de transformadores puede soportar de forma continua?
SOLUCIÓN:
400 ∗ 10 = = 385 √ 3 ∗ 600 Valor nominal de Is
=
250000 = 417 600
a) Los transoformadores no están sobrecalentados. b) La carga máxima que el banco de transformadores puede soportar es
417 ∗ √ 3 ∗ 600 = 433 EJERCICIO 3: Dos de las fases de una línea de distribución trifásica de 14.4 kV dan servicio a un camino rural remoto (también está disponible el neutro). Un granjero tiene un alimentador de 480V que suministra 250 kW a un FP= 0.85 en retraso, más 60 kW en un FP= 0.9 en retraso. Suponiendo que se utiliza la conexión Y abierta-D abierta para suministrar potencia a su granja, calcule las potencias reales y reactivas suministradas por el transformador y la corriente de fase en el secundario o corriente de cada transformador. Suponga que los transformadores son ideales. ¿Cuál es el valor nominal mínimo requerido kVA de cada transformador?
SOLUCION: Como la potencia vista detrás de las cargas es la suma de las potencias de cada carga
= + = 250 + 60 = 310 Ahora la potencia reactiva viene dada por:
tan = = ∗ tan Para cada carga respectivamente:
= ∗ tan = ∗ tan
Despejando el ángulo para cada FP = − (0,85)
= 31,78° = − (0,9) = 25,84°
Por tanto las potencias reactivas son:
= 154,936 = 29,059 Sabemos que en el secundario = √ 3∅ y = ∅ Y además que =
∅ =
√ 3 ∗ ∅ ∗
La potencia aparente total:
= + = 310 + 188,995 = 363,069 Con un factor de potencia total de 0,86. Ahora la corriente de fase viene dada por:
∅ =
310 = 433,6 √ 3 ∗ 480 ∗ 0,86
Sabemos que la potencia suministrada es el 57,7 % de la potencia nominal; entonces, lo mínimo de cada transformación a suministrar seria un 28,9 % de la potencia nominal:
= 0,289 ∗ = 0,289 ∗ 363,069 = 104,927 = EJERCICIO 4: Un banco de transformación trifásico que debe manejar 400 KVA tiene una relación de voltajes de 34,5/13,8KV. Encuentre los valores nominales de cada transformador del banco (alto voltaje, bajo voltaje, relación devueltas y potencia aparente) si el banco se conecta en a) Y-y, b) Y-d, c) D-y, d) D-d.
Solución a) Y-y Las tensiones de línea en los lados del primario como del secundario son:
Como la conexión es trifásica y están en estrella ambos lados, por tanto las tensiones de fase serán:
La relación de transformación para la conexión Y-y, esta dado por:
La potencia monofásica del banco de transformadores, obtenemos de:
b) Y-d
c) D-y
d) D-d
EJERCICIO 5: Tres transformadores monofásicos se conectan en delta-delta a fin de reducir un voltaje de línea de 138 kV a 4160 V para suministrar potencia a una planta manufacturera. La planta absorbe 21 MW con un factor de potencia retrasado de 86 por ciento. Calcule a) La potencia aparente absorbida por la planta. b) La corriente en las líneas de AV. c) La corriente en las líneas de bajo voltaje (BV). d) Las corrientes en los devanados primario y secundario de cada transformador. e) La carga soportada por cada transformador.
Solución a) La potencia aparente absorbida por la planta:
b) Corriente en las líneas de AV
c) Corriente en la línea de BV
d) Corriente del devanado primario
Corriente del devanado secundario
e) Carga soportada por cada transformador