CONEXIONES DE TRANSFORMADORE TRANSFORMADORES S MONOFASICOS EN PARALELO I.
OBJETIVO
Analizar experimentalmente el reparto de carga entre dos transformadores transformadores de distinta tensión de corto circuito, cuando trabajan en paralelo.
II.
FUNDAMENTO TE TEORICO
De acuerdo a las deniciones usuales dos transformadores transformadores están en paralelo cuando están conectados a la misma red y alimentan a la misma carga, esta situación se muestra esquemáticamente en la gura
La razón más comn por la que se conectan transformadores transformadores en paralelo es el crecimiento de la carga! cuando "sta supera la potencia del transformador instalado se suele optar por disponer otra unidad en paralelo con la existente. #l disponer de unidades en paralelo tiene las siguientes $entajas% & 'rente 'rente a la falla de una unidad se puede seguir operando con la otra, aunque sea suministrando una potencia menor y atendiendo los ser$icios más importantes. #n algunos ser$icios esenciales puede ser que, por razones de seguridad, los equipos se encuentren duplicados y (asta triplicados! "sta es una práctica muy comn en aerona$es.
& #n general es más económico agregar una unidad a la ya existente que poner una nue$a de mayor tama)o. & *i la demanda es muy $ariable y se dispone de $arias unidades, se las puede ir agregando a medida de que la carga lo exige y reducir las p"rdidas que resultan de operar una máquina de gran potencia a baja carga. *i la demanda tiene poca $ariación, siempre es más eciente operar una unidad de gran potencia, que $arias de menor potencia. +or otra parte, y para una dada potencia, siempre la instalación de $arias unidades en más costosa, su operación es más compleja, y ocupa más espacio que una sola unidad. ambi"n debe considerarse que si se dispone de unidades en paralelo y se desea la continuidad del ser$icio, parcial o total, ante la falla de una de ellas, es necesario instalar el equipamiento de maniobra y protección adecuado. -/D0-0/#* +A1A LA +2#*A #/ +A1AL#L +ara la conexión en paralelo de dos transformadores, segn el esquema de la gura, se deben cumplir condiciones, que, en orden de importancia son% 345 Las tensiones secundarias deben estar en fase. 645 Las relaciones de transformación deben ser iguales. 745 Las tensiones de cortocircuito deben ser iguales. 845 Las impedancias de cortocircuito deben tener el mismo ángulo de fase. La primera de las condiciones enunciadas es sine cua non, es decir que si no se cumple, no se puede (acer el paralelo, porque se producir9a un cortocircuito! las demás admiten diferencias% la segunda muy peque)as y la cuarta es muy poco importante. La primera condición tiene que $er con la forma en que se deben conectar los transformadores, mientras que las restantes determinan el comportamiento de los transformadores ya conectados en paralelo. *i bien no es una condición necesaria,
las potencias de los transformadores deben ser próximas entre s9% 6 ó 7 a 3 como máximo, si (ay muc(a diferencia entre las potencias, sal$o algn caso muy especial, seguramente no resultará económico (acer el paralelo, especialmente si (ay diferencias, aunque le$es, entre las tensiones de cortocircuito.
ransformadores :onofásicos #n la gura se muestran dos transformadores monofásicos que para ser conectados en paralelo se debe cerrar el interruptor * .
+ara que al cerrar el interruptor no circule corriente, o que lo (aga en una forma no peligrosa, la diferencia de potencial ;26< entre sus contactos debe ser cero o muy peque)a comparada con la 26. De las dos posibilidades se debe cumplir la primera. *i en lugar de restarse las tensiones, "stas se suman, al cerrar el interruptor de paralelo se producir9a un cortocircuito. +ara e$itar esto y (acer que las tensiones se resten, simplemente (ay que permutar las conexiones de alguno de los primarios o de alguno de los secundarios de los transformadores. Lo anterior está relacionado con los bornes (omólogos de los transformadores, que dan como resultado la polaridad aditi$a o sustracti$a.
#n los transformadores más que los bornes (omólogos, se identican los terminales con letras normalizadas y además se indica la polaridad, la que puede ser aditi$a o sustracti$a. *i ambos transformadores tienen la misma polaridad, para que resulten bien conectados, se deben unir entre s9, los terminales designados con las mismas letras, como se muestra en la gura.
+ero como el riesgo de un error signica (acer un cortocircuito, siempre con$iene (acer la medición del ;26< y comprobar que es cero o muy peque)a.
III. EQUIPOS Y/O MATERIALES
ransformador monofásico =3>?A@ 66
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Auto ransformador =<@66<$, A5
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?olt9metro -.A.
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Amper9metro -.A.
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Batimetro monofásico =<@3C<@7<
0nductancia =3.3.3 5
+inza amperimetrica
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:ult9metro =3.3.6 5
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Lla$e monofásica
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-onectores
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1esistencias
IV. PROCEDIMIENTO Armar el siguiente circuito /E3
35
65
75
-onectar la inductancia =L5 en serie con el arrollamiento del transformador /3. *e trata de aumentar articialmente su tensión de corto circuito para (acerlo distinto del otro transformador. :edir la tensión de cortocircuito en los dos transformadores de acuerdo al esquena del circuito mostrado =el transformador /3 incluye la inductancia adicional5. -alcular en qu" proporción debe repartirse la carga. F-uáles serán las corrientes, cuando el transformador entrega su corriente nominalG Rpta: la proporción debe estar dada por de la siguiente manera% rH?LI?p ?LI?pH 6J.K8I3.66 HC.I6.8 H JC.8I7.KC M 67
85
-onecte los transformadores en paralelo de acuerdo a la gura 6 cuidando de (acerlo con la misma polaridad. FNu" suceder9a si se conecta los transformadores con la polaridad opuestaG Rpta: si se conecta con la polaridad incorrecta, se generar9a un cortocircuito en la fuente.
C5
V 7< < < 36< 3C< 3J< 63< 68<
-on 16 en cortocircuito, ajustar el $alor de 1L (asta lograr que cualquier transformador entregue su corriente nominal. Obse!a"#$%: -uando el 16 está en cortocircuito, aun sin $ariar el $alor de 1L, solo $ariando el $alor del $oltaje =?5 se logró llegar a la corriente nominal de cada transformador =8.CA5
& < 7 K 37 6< 6 8< C8
-01-20 /E6
I' <.3 <.8 <.7 <.J 3.33 3.7K 3.C 3.J
I( <.7J <.KJ 3.6 3.7 6.3 6.CJ 7.3 7.K
VL 6J.K8 C. JC.8 337.J 386.3 3K<.J 3J.J 66.3
Vp)""* 3.66 6.8 7.KC C.
-on este experimento se obser$o -uando la resistencia 13 está en cortocircuito, las corrientes que pasan por cada transformador guardan la misma relación y a su $ez dan como resultado la corriente que circula por la carga 1L =03n5. -uando la resistencia 13 se conecta, las corrientes ya no guardan la misma relación, una es mayor que la otra debido al $alor de dic(a resistencia, pero siguen sumando la misma corriente de salida que circula a tra$"s de la carga 1L =03n5. #ste tipo de conexión se realiza para poder aumentar la potencia admitida por el transformador, todo esto para que por la carga circule una mayor corriente =deseada5 para di$ersos tipos de operaciones.
V.
CUESTIONARIO •
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aga el fundamento teórico del experimento. =#/ LA +10:#1A +A1# D#L 0/'1:#5 F-ómo se reparte la carga de los transformadoresG
#n el caso muy frecuente de tener solamente dos transformadores en paralelo, se puede trabajar directamente con sus impedancias equi$alentes serie, obtenidas de los ensayos en cortocircuito de cada uno de ellos. #n este caso, de igual relación de transformación, el circuito equi$alente de los dos transformadores en paralelo, referido al secundario, es el mostrado en la gura
rabajando con las impedancias equi$alentes de cada transformador, la expresión
Nue son expresiones de un di$isor de corriente de dos impedancias. La tensión de salida será%
*i se (ace el cociente de las dos expresiones anteriores se llega al tambi"n conocido (ec(o de que las corrientes se reparten en función in$ersa a las impedancias de cada rama. •
F-on que aproximo el reparto de cargasG #xplique las causas de discrepancias.
#l transformador de menor potencia es el de menor tensión de cortocircuito, lo que en general ocurre a partir de los C O?A, y al tomar más carga limita la potencia del transformador más grande. +ara e$itar situaciones des$entajosas, y para mejorar el reparto de la carga, en algunas oportunidades, se colocan reactancias en serie con el transformador de menor impedancia, lo mejor es usar transformadores con tensiones de cortocircuito iguales o muy próximas entre s9.
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F*e mantendrá el equilibrio entre las corrientes si se modica el factor de potencia de la cargaG
/o, puesto que al cambiar las cargas se (acen $ariar la llegada de los $oltajes que circulan por cada transformador, ocasionando que circulen diferentes corrientes.
VI. OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES
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Antes de realizar cualquier medición, debemos revisar que el circuito este bien conectado, esto para que al momento de conectar la corriente no suceda accidente alguno.
Calibrar los instrumentos que sean necesarios, para que al tomar las medidas sean las más exactas posibles.
Siempre apagar las fuentes cuando no se esté realizando la experiencia.
Cualquier duda sobre el tema consultar con el profesor, para evitar dañar los instrumentos.
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e este experimento se observó que si se desea una ma!or circulación de la corriente que pasa a través de la carga, sin afectar el normal funcionamiento del transformador, lo que se "ace es conectarlo a otro transformador en paralelo para que aumente la potencia que puede entregar. Se observó que sucede lo mismo al conectar un inductancia #sobre la cual recae la ma!or tensión entregada por el circuito $en serie con un transformador, se obtiene una ma!or salida de corriente por la carga.
