Conexiones Trifásicas con transformadores monofásicos
TRANSFORMACIONES TRIFÁSICAS
BANCOS DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Relación de transformación En transformaciones trifásicas se define como la relación de tensiones de línea de entrada a las tensiones de línea de salida del Banco o transformador trifásico considerado k
=
U 1 L U 2 l
E1
α E2
U2L
U1L Banco
Relación de fase Se define como el ángulo de atraso α0 de la Fem E2 de BT respecto a la Fem E 1 de AT y se expresa mediante el denominado índice horario.
Si se supone ubicada la Fem de AT a las 12 en la esfera de un reloj ideal, la Fem de BT será siempre un múltiplo de 300 y caerá justamente sobre alguna hora del reloj. Entre cada hora existen 300 por lo que el índice horario se especifica mediante 0 /300:
Grupos de conexión normalizados
Condiciones ideales que deben cumplir los transformadores componentes Las relaciones nominales de transformación Kn deben ser iguales Deben tener igual potencia aparente nominal Sn Las tensiones porcentuales de cortocircuito deben ser iguales para un reparto de carga adecuado
Tipos de conexiones: Simétricas: Yy, Yd, Dy, Dd, Yz Asimétricas: Vv (triángulo abierto), Tt. etc
Relaciones de transformación según el tipo de conexión
k
k
k
k
=
=
=
=
U
U a
=
a
U
=
3a
U
U
3U
a
U
U a
=
=
a
3a
a 3
IL = I n
Conexión Triángulo abierto
UL
En conexión Dd la corriente con los transformadores a plena carga es: ILD=sqrt(3)In Con conexión Vv la corriente de línea se debe limitar a la nominal de cada transformador: I L∆ I LV
=
3I n I n
=
3
=
I LV
1.73205
=
I L∆
=
0.577
3
Con una conexión Vv la corriente de línea debe limitarse al 57,7% de la que admite con el triángulo completo, (es decir con un transformador adicional). S ∆
=
SV
=
3U L I n
=
2ULI n
3U L
(
3 I n
) = 3U I
L n
SV
∆
S
=
2U L I n 3U L I n
=
2 3
Con una conexión Vv la potencia debe limitarse al 66,66%, es decir en 1/3 (que es el aporte del transformador faltante que está en la conexión triángulo).
=
0.666
Conexión Yz (estrella Zigzag) USF2 = U F1 /a
U F 1 U L1
=
=
U SF 2
U F 2 2
(U a ) F 1
=
2
U L1
=
2a 3
UF2
U L1 3
U L 2
=
USF2
3U F 2
30
USF2
UF2
U F 2
=
U SF 2 cos 30
+
USF: tensión semifase
0
30
0
-U SF2
U SF 2 cos 30
=
2 U SF 2
Cada fase del secundario está dividida en dos semifases iguales. Las tres semifases inferiores secundarias constituyen una estrella.
●
Las tres semifases superiores secundarias van conectadas uniendo bornes de igual polaridad con las tres semifases inferiores pero de distinta fase y el otro borne es una salida de línea ●
Relación de transformación:
k
=
U L1 U L 2
=
U L1 3U F 2
=
U L1 3
(
3U SF 2
)
=
U L1 3U SF 2
=
U L1
U 2a
3
3
L1
=
2a 3 3
=
2a 3
3 2
=
3U SF 2
Análisis de la tercer armónica de la corriente magnetizante
i i i
m 3 A
m 3 B
m 3C
= = =
Im 3 max sen3wt Im 3 max sen3 wt − 120
Im3 max sen3wt
Im3 max
Im3 max sen3wt
( sen3( wt +
)= 120) =
Primarios en Y: neutro primario conectado al neutro del generador Im3A Im3B
Las I m3 de igual magnitud y en fase encuentran un camino de retorno por el neutro, pudiendo circular y resultando la magnetización del transformador la natural.
Im3A + I m3B + I m3C
Im3C
Debido a que las corrientes de tercer armónico tienen frecuencia triple (150Hz), producen interferencias en las líneas telefónicas que corren paralela a las línea de energía, por lo que no está permitido.
●
●
El flujo es senoidal pues la corriente contiene su componente de tercer armónica necesaria.
Las tensiones de fase inducidas en el primario y secundario son senoidales al igual que las tensiones de línea. ●
Primarios en Y: neutro primario no conectado al neutro del generador Im3A Im3B
Im3C
Debido a la falta del tercer armónico de la corriente magnetizante,la corriente modifica su forma y el flujo resulta deformado, con componentes armónicas impares en particular, aparece la tercer armónica de flujo Si se trata de bancos de transformadores monofásicos, cada transformador tiene su circuito magnético independiente, por el cual pueden circular los tercer armónicos de flujo, induciendo tensiones de frecuencia triple en las fases. En el caso de transformadores trifásicos de 4 columnas el comportamiento es análogo, ya que podrán circular los terceros armónicos de flujo.
Sin neutro magnético
Con neutro magnético
Primarios en Y: neutro primario no conectado al neutro del generador, secundario en D Im3A e3A Im3B
Im3C
e3B
Si el primario no tiene conexión del neutro al generador, las terceras armónicas de las corrientes de excitación no pueden circular, apareciendo armónicos impares del flujo. En particular el flujo de tercer armónica que en los bancos puede circular por el circuito magnético de cada transformador componente del banco, induce Fem de tercer armónica en los devanados de fase primarios y secundarios. Como estas están en fase y tiene igual magnitud en la estrella primaria se anulan y no aparecen componentes de tercer armónica en las tensiones de línea primarias. En el triángulo secundario las tres tensiones de frecuencia triple se suman impulsando la corriente de tercer armónica, en el triángulo. Si abriéramos un vértice del triángulo podríamos medir esta tensión de frecuencia triple con un voltímetro. Sin embargo si medimos entre los vértices del triángulo cerrado, mediríamos la tensión de línea secundaria. Como el circuito secundario del triángulo tiene baja impedancia (la de dispersión secundaria), con una pequeña Fem de tercer armónico se logra la corriente magnetizante de tercer armónica necesaria para que el flujo y las tensiones de fase sean senoidales. Esto significa que el flujo de tercer armónica necesario es bajo, lo que representa un flujo casi senoidal.