Transformador y autotransformador monofásico
Evelin Catucuamba Laboratorio de Conversión electromecánica de energía, energía, Departamento de Energía Eléctrica, Escuela Politécnica Politécnica Nacional Quito, Ecuador evelin.catucuamba@epn. edu.ec
Existen diferentes grupos de conexiones y cada una tiene su propia aplicación , para lo cual se necesita conocer su funcionamiento y manejo adecuado. Estas conexiones pueden ser aplicadas con un banco de transformadores monofásicos o de un solo cuerpo.
I. INFORME A. Tabular las mediciones obtenidas en la practica
TABLA II VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE TRANSFORMADOR EN RELACIÓN 1:1 CONFIGURACION Yy6 (TRANSFORMADOR TRIFASICO un solo cuerpo) PRIMARIO
TABLA I VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE TRANSFORMADOR EN RELACIÓN 1:1 CONFIGURACION YNd5 (TRANSFORMADOR TRIFASICO un solo cuerpo)
VOLTAJES [V]
CORRIENTES [A] PRIMARIO
VOLTAJES [V]
CORRIENTES [A]
Vab Vbc Vca Va Vb Vc Ia Ib Ic
211.3 215.4 215.21 123.1 122.2 125.4 2.2 1.8 2.0
Vab Vbc Vca Va Vb Vc Ia Ib Ic
209.4 213.3 212.7 120.7 121.2 124.4 4.9 4.3 4.9
CORRIENTES [A]
VOLTAJES [V]
Iab Ibc Ica Ia Ib Ic Va Vb Vc
1.6 2 2.2 3.6 3.2 3.7 113.6 114.7 111.9
160 161.2 155.7 89.9 93.4 91.1 4.7 4.2 4.8
TABLA III VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE TRANSFORMADOR EN RELACIÓN 1:1 CONFIGURACION YNyn6 (TRANSFORMADOR TRIFASICO banco de transformadores) PRIMARIO
Secundario
SECUNDARIO
VOLTAJES [V]
CORRIENTES [A]
Vab Vbc Vca Va Vb Vc Ia Ib Ic
208.3 211.6 212.0 120.4 119.4 123.8 4.3 5.8 5.3
SECUNDARIO
208.6 211.6 211.6 121.2 119.8 123.5 4.3 5.2 4.7
TABLA IV VALORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE TRANSFORMADOR EN RELACIÓN 1:1 CONFIGURACION Yy6 (TRANSFORMADOR TRIFASICO banco de transformadores)
PRIMARIO VOLTAJES [V]
CORRIENTES [A]
Vab Vbc Vca Va Vb Vc Ia Ib Ic
SECUNDARIO
208.8 212.2 212.1 262.3 277.4 135 4.4 5.3 5.3
195.5 210.9 173.4 136 115.7 125.5 4.3 5.3 4.7
B. Si tres transformadores en Dd alimentan una carga nominal y se elimina un transformador, ¿Cuál sería la sobrecarga en cada uno de los transformadores? Justificar el resultado
Las potencias para el transformador 1 y 2 son iguales, por lo tanto, la potencia total será:
=2√ 23 ∅∅ = √ 3∅∅ Se sabe que la potencia trifásica de un banco de transformadores es:
∅ = 3∅∅ = √ 3∅∅ =0.577 ∅ 3∅∅ Es decir, la potencia en delta cuando un transformador se desconecta será 57.7% de la potencia trifásica total [1]
C. 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
TRANSFORMADOR TRIFASICO un solo cuerpo)
CONFIGURACION YNd5
6 ∗3.6 ∗100 % = 113. 211.3 ∗2.2
=87.97 %
Fig. Voltajes y corrientes de un banco de transformador Dd abierto [1]
En la conexión sin uno de los transformadores los ángulos de voltaje y corriente difieren en 30º y las corrientes de fase y línea son iguales, por lo tanto la potencia será:
CONFIGURACION Yy6
160 ∗4.7 ∗100 % = 209. 4 ∗4. 9 = 73.29 %
= ∅∅(150−120) = ∅∅(30) = √ 23 ∅∅
Potencia para el transformador 2:
= ∅∅(30−60) = ∅∅(−30) = √ 23 ∅∅
TRANSFORMADOR TRIFASICO banco de transformadores CONFIGURACION YNyn6
Potencia para el transformador 1:
6 ∗4.3 ∗100 % = 208. 208. 3 ∗4. 3 = 102.61 % CONFIGURACION Yy6 4 ∗4.87 ∗100% = 173. = 75.212.121%∗5.3
Se obtuvo mayor rendimiento con el banco de transformadores monofásicos el cual estaba conectado con neutro. D. Indicar los usos que tiene cada una de las conexiones realizadas durante la práctica, así como las ventajas y desventajas del uso de transformadores trifásicos de un solo cuerpo respecto al uso de un banco de transformadores monofásicos.
E. ¿ Para qué sirve la determinación del grupo de conexión? Explicar su aplicación.
CONEXIÓN Dd
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, Desventaja : potencia total será menor es decir de 57.7% de la que se obtendría con los tres transformadores.
Se crea asimetría entre los circuitos magnéticos y desequilibrio en las corrientes de vacío ya que la columna central del núcleo es más pequeña que las demás. Además presentaría inconvenientes al momento de mantenimiento si un devanado no funcionara correctamente. [4]
Esto nos permite conocer la conexión de los devanados., en donde la primera letra se encuentra en mayúscula y pertenece al devanado de alta tensión mientras que la segunda letra es del devanado de baja tensión del transformador; y el índice horario que nos permite conocer el desfase entre las tensiones que se encuentra en múltiplos 30°. [3]
CONEXIÓN Yy Aplicación:
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.
Se determinará el grupo de conexión para el siguiente transformador:
Desventajas: La conexión Y-Y debe evitarse a menos que se haga una conexión neutra muy sólida (de baja impedancia) entre el primario y la fuente de potencia. Si no se proporciona neutro, los voltajes de fase tienden a desequilibrarse severamente cuando la carga es desequilibrada.
CONEXIÓN Yd
No tiene problemas de armónicos de tensión. Se comporta bien ante cargas desequilibradas, ya que el triángulo redistribuye posibles desequilibrios. Desventajas: La conexión Y-d da como resultado un
desplazamiento de fase de 30º entre los voltajes primarios y secundarios, lo cual puede dar inconvenientes al conectar en paralelo dos grupos de transformadores
Ventajas del uso de transformadores trifásicos de un solo cuerpo
Ahorro de material, economía, peso y perdidas. [3]
Desventajas del uso de transformadores trifásicos de un solo cuerpo
Fig. 2 Banco de transformación trifásico
Se determinara su grupo de conexiones mediante el diagrama de fases y con el índice horario. H1= 1 H2= H3=a En el grafico se puede observar que X1 se forma del resultado entre y – a , x2 seria (a-1) y X3 se formaría entre 1Entonces la conexión es Yd# y para saber el número que indicara el desfase tomamos como referencia x1 Así X1= X1= 1˾240° - 1˾120° = j = 1.73 -90°
−
#=90/30 =3
√ 3
Entonces la conexión es Yd3
˾
II. CONCLUSIONES 1. El conocer el grupo de conexión al que pertenece el transformador nos permitirá darle un correcto uso al mismo ya que tiene diferentes ventajas de acuerdo a su conexión 2. A pesar de que la relación entre los transformadores fue de 1:1 los valores al segundo transformador no fueron los mismo valores que el primero y esto se debe a su conexión y a las pérdidas que se presentan en el circuito además del desfase existente. 3. Un transformador trifásico se puede obtener con un transformador trifásico de un solo cuerpo o con tres transformadores pero se usa más el de un solo cuerpo ya que reduce perdidas en el material .
III. RECOMENDACIONES 1. Se debe tomar en cuenta los valores nominales que tienen los transformadores para evitar dañar los equipos al sobrepasar estos valores 2. Se debe tener en cuenta no dejar ningún cable suelto ya que podría producirse un corto o daño al equipo y a los estudiantes.
REFERENCIAS [1 ] Máquinas eléctricas, Mc Graw Hill 5ta edición, Stephen J. Chapman, págs.: 99, 100 [2 ] http://umh2223.edu.umh.es/wpcontent/uploads/sites/188/2013/02/Grupos-de-Conexi%C3%B3n.pdf [3] Transformadores, Ediciones UPC, 1ra edición 1996, Felipe Corcoles Lopez, págs.: 119, 116, 132 [4] Máquinas eléctricas, Mc Graw Hill 5ta edición, Jesús Jaime Mola, España S.A.U 2003.ambar: págs.: 205