Transformador Trifasico 3c6q4u

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PRACTICA Nº 5 Transformador trifásico - parte 1 Mauricio Fabián Ugarte Velásquez [email protected] Universidad Politécnica Salesiana - Matriz Cuenca

Resumen—En esta practica se realizaron los procedimientos apropiados para poder conectar de una manera correcta los devanados de un transformador trifásico en las configuracione Yy, Yd, Dd y Dy; para asi poder determinar el voltaje y corriente en las fuentes, ademas de los voltajes y corrientes de linea y también voltajes y corrientes de fase. Con estos datos se procede a determinar la relación de transformación para cada configuración. Index —Transformador, trifásico.

I. I-A.

O BJETIVOS

Objetivo General

conectar los devanados del transformador trifásico 61-107 en las configuraciones: Yy, Yd, Dd y Dy I-B.

Figura 1. Tipos de conexiones

Objetivos Específicos Determinar las relaciones de voltaje y corriente en fuentes trifasicas conectadas en estrella y delta. Medir y calcular: voltajes de linea, voltajes de fase, corrientes de linea y corrientes de fase, en cada configuración de conexión del transformador. Determinar la relación de transformación (α) en cada configuración de conexión del transformador. II.

II-B.

Nomenclatura

M ARCO T EÓRICO

II-A. FORMAS MÁS FRECUENTES DE CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS II-A1. Transformadores trifásicos: Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien sean separados (banco trifásico) o combinados sobre un mismo núcleo. II-A2. Conexión estrella : En la conexión estrella se unen en un mismo punto los tres extremos de los devanados que poseen la misma polaridad, existiendo dos formas básicas según se unan, (U, V, W) o bien (U’, V’, W’). II-A3. Conexión triángulo: En la conexión en triángulo se unen sucesivamente los extremos de polaridad opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circuito. Según sea el orden de sucesión se obtienen dos configuraciones. II-A4. Conexión zig-zag: La conexión zig-zag en la práctica sólo se emplea en el lado de menor tensión. Consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas invertidas de las fases adyacentes, siguiendo un determinado orden cíclico.

Un transformador conectado en su primario en triángulo (A.T.) y en su secundario en estrella (B.T), y cuyas tensiones compuestas están desfasadas 330º, se identificaría como:

Figura 2. Conexión Dy

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II-C.

Grupos de conexión de transformadores trifásicos

Figura 3. Conexiones de transformadores trifásicos

Figura 4. Conexión Dd

II-C1. Conexión D - d: Se utiliza mucho en transformadores de B.T., ya que se necesitan más espiras de menor sección. Esto es así porque la corriente por los devanados del transformador es un 58 % menor que la de línea. Sin embargo la tensión que soportan es la propia tensión compuesta de la línea.

II-C2. Conexión Y - y: Para las conexiones estrella Y, la corriente de línea es la misma que la que circula por cada devanado del transformador. En cambio la tensión en bornes de una bobina del devanado es un 58 % menor que la tensión compuesta:

Como primario y secundario están en estrella, la relación de transformación será directamente la relación entre el número de espiras: Como primario y secundario están en triángulo la relación de transformación será directamente la relación entre el número de espiras: Ventajas: La conexión Y-y permite disponer del neutro tanto en el devanado de alta tensión como en el de baja, y conectar así el neutro del primario del transformador con el neutro de la fuente de energía (alternador). II-C3. Conexión D - y : La conexión D-y se utiliza para elevar la tensión, ya que, además de la propia relación de transformación debida a las espiras, interviene el factor 3 que multiplica la tensión del secundario. Ventajas: La conexión D-d tiene la ventaja de que, en caso de avería, uno de los transformadores puede ser separado del conjunto sin que esto impida la continuidad en el funcionamiento del sistema trifásico, aunque con una potencia total menor.

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Figura 5. Conexión Yy

Esta conexión se utiliza mucho como transformador elevador en las redes de A.T. En este caso la alta tensión está en el lado de la estrella, lo cual permite poner a tierra el punto neutro, con lo que queda limitado del potencial sobre cualquiera de las fases a la tensión simple del sistema. También se usa mucho esta configuración en transformadores de distribución, colocando la estrella al lado de baja tensión. Esto permite alimentar cargas trifásicas y monofásicas (entre fase y neutro). II-C4. Conexión Y - d : La conexión Y-d se utiliza para reducir la tensión, ya que, además de la propia relación de transformación debida a las espiras, interviene el valor 3 para reducir la tensión del secundario.

Figura 6. Conexión Dy

Debido a este factor reductor añadido, esta conexión se usa en subestaciones de alta tensión reductoras, subestaciones de reparto y de distribución. Ventajas: No tiene problemas de armónicos de tensión. Se comporta bien ante cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye posibles desequilibrios. III. III-A.

D ESARROLLO

Instrumentos y Equipos

Banco de máquinas eléctricas : • Fuente de tensión variable, 60-105 • Módulo de transformador monofásico, 61-107 • Cables de conexión

Figura 7. Conexión Yd

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Multimetros (varios) Fluke (medidor de calidad) -opcionalIII-B.

Procedimiento

Conexión Yy: 1. Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Yy

Figura 10. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Dd.

9. Repetir los pasos (2), (4) y (5). 10. Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Dy.

Figura 8. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Yy.

2. Conectar los terminales A3, B3Y C3 a la fuente de alimentación trifásica (V=216V). 3. Los terminales a4, b4 y c4, se dejan libres. 4. Medir voltajes y corrientes de línea y de fase, tanto del lado de alta tensión como en el de baja tensión. 5. Registrar los valores medidos en la Tabla 2. 6. Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Yd.

Figura 11. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Dy

11. Repetir los pasos (2), (4) y (5).

III-C.

Registro de Resultados:

1. En la Tabla 1, registrar los resultados de las mediciones de los voltajes y corrientes del lado de alta y baja tensión del transformador trifásico 61-107. Figura 9. Devanados del transformador trifásico conectados en configuración Yd

7. Repetir los pasos (2), (4) Y (5). 8. Conectar los devanados del transformador trifásico en conexión Dd.

Yy Yd Dd Dy

VL1 218 V 217,7 V 218 V 218,2 V

VOLTAJES Vf1 VL2 126,4 V 135,2 V 126,3 V 77,8 V 218 V 135,5 V 218,2 V 135,5 V Cuadro I

Vf2 78,1 V 77,9 V 135,5 V 135,5 V

CORRIENTES IL1 If1 82 mA 83 mA 0,24 A 0,24 A 39,3 mA 27,1 mA 39,5 mA 29,1 mA

R ESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE LOS VOLTAJES Y CORRIENTES .

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2. En la Tabla 2, registrar los resultados de los cálculos de los voltajes y corrientes del lado de alta y baja tensión del transformador trifásico 61-107. Una vez que hemos medido los parámetros que se nos pidió procedemos a calcular los voltajes y corrientes del lado de baja y alta tensión del transformador para esto utilizaremos las formulas que ya vimos en el marco teórico.

Conexión Dd V L1 = 218 V V f 1 = V L1 = 218 V V L2 = 235, 5 V V f 2 = V L2 = 235, 5 V IL1 = 39, 3 mA

Conexión Yy If 1 =

V L1 = 218 V

α=

218 V L1 V f 1 = √ = √ = 125, 86 V 3 3

IL1 √ 3

=

0,0393 √ 3

= 22, 7 mA

V f1 218 = = 1, 61 V f2 135, 5

Conexión Dy

V L2 = 135, 2 V

V L1 = 218, 2 V V L2 135, 2 V f 2 = √ = √ = 78, 06 V 3 3

V f 1 = V L1 = 218, 2 V V L2 = 235 V

IL1 = 82 mA

235 V L2 V f 2 = √ = √ = 135, 6 V 3 3 If 1 = IL1 = 82 mA α=

IL1 = 39, 5 mA

V f1 126, 4 = = 1, 62 V f2 78, 1 If 1 = α=

Conexión Yd V L1 = 217, 7 V Yy Yd Dd Dy

V L1 217, 7 V f 1 = √ = √ = 125, 68 V 3 3

IL1 √ 3

=

0,0395 √ 3

= 22, 8 mA

√ −1 V f 1 √ −1 218, 2 ∗ = ∗ = 0, 93 3 3 V f2 135, 5

VL1 218 217,7 218 218,2

VOLTAJES Vf1 VL2 125,86 135,2 125,68 77,8 218 135,5 218,2 235 Cuadro

Vf2 78,06 77,8 135,5 135,6 II

CORRIENTES IL1 If1 0,082 0,082 0,24 0,24 0,0393 0,0227 0,0395 0,0228

R ESULTADOS DE LOS CALCULOS DE LOS VOLTAJES Y CORRIENTES .

V L2 = 77, 8 V V f 2 = V L2 = 78, 06 V

3. Calcular la relación de transformación de cada configuración de conexión de los devanados del transformador trifásico y registrar los resultados en la Tabla 3.

IL1 = 0, 24 A

If 1 = IL1 = 0, 24 A α=

√

3∗

V f1 √ 126, 3 = 3∗ = 2, 81 V f2 77, 9

Yy Yd Dd Dy

VOLTAJES Vf1 126,4 V 126,3 V 218 V 218,2 V

DE FASE Vf2 78,1 V 77,9 V 135,5 V 135,5 V

RELACION DE TRANSFORMACION α 1,62 2,81 1,61 0,93 Cuadro III

R ELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN

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IV.

CONCLUSIONES

Luego de realizar la práctica pudimos comprobar los datos que medimos con los datos que calculamos de las diferentes conexiones del transformador trifásico y podemos decir que existe un pequeño margen de error en las mediciones y los cálculos ya que esto se debe a los diferentes materiales que utilizamos como son los cables o bananas. Se observó que en la conexión Yd, la conexión Yy y la conexión Dd el transformador actúa como reductor, y en la conexión Dy el transformador actúa como elevador. Según los datos obtenidos en el laboratorio comprobamos que en las conexiones Dd los voltajes de fase y línea son iguales. Cuando conectamos el transformador en Yy los voltajes de fase y línea en el secundario eran menores que del primario; mientras que en la conexión Dy el transformador de comportaba de manera opuesta es decir elevaba los niveles de tensión en el secundario. Las relaciones de transformación se diferencian según el tipo de conexión. El tipo de conexión se elige dependiendo de las necesidades, por ejemplo las conexiones Dy, Dd hacen que los armónicos se queden en el primer devanado y no afecte al segundo. R EFERENCIAS [1] Transformador, Fundación Wikimedia, es.wikipedia.org [2] J. F. Mora, MAQUINAS ELÉCTRICAS, McGRAW-HILL, 2003. [3] Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras, Universidad Nacional del Sur Argentina, www.ingelec.uns.edu.ar [4] Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, R.Boylestad, 8va edición. Pearson Education.