LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I
TRANSFORMADORES: CONEXIONES, ENSAYOS EN VACÍO Y CORTO CIRCUITO I.
CONEXIONADO CONEXIONA DO DE TRANSFORMADORES TRANSFORMA DORES TRIFÁSICOS TRIFÁSICOS
Conexión de la !ae " #ela$ión de %#an!o#&a$ión
Las tres fases de cada bobinado, tanto del primario como del secundario, pueden ser conectadas entre sí, bien en estrella, bien en triángulo, dando lugar a distintas clases de transformadores. Además, en algunos casos se conectan las tres fases de un bobinado formando la conexión conocida con el nombre de zigzag. Dividiendo la tensión entre fases del primario, entre la tensión entre fases del secundario se obtiene una cantidad (m) a la ue se le da el nombre de relación de transformación.
!n un transformador transformador se conoce con el nombre de relación de transformación compuesta al cociente ue resulta de dividir los valores de las tensiones de las líneas primaria "# $ secundaria "% cuando el transformador funciona en vacío. T#an!o#&ado# %#i'n()lo*%#i'n()lo
&ara &ara esta clase de transformador trifásico, las tres fases, tanto del bobinado primario como del secundario, están conectadas en triángulo ('gura #). !sta conexión se expresa abreviadamente por el símbolo ue aparece unto a la 'gura.
*+A-/+0AD/+!-1 *+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, 2/!34/!-, !-A !-A5 5/- ! "A26/ "A26/ 5 2/+ 2/+*/ */ 24+274*/ 24+274*/# #
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T#an!o#&ado# e%#ella*e%#ella
!n esta clase de transformador trifásico, las tres fases de ambos bobinados están conectadas en estrella ('gura #8). !sta conexión se expresa abreviadamente por el símbolo ue aparece unto a la 'gura.
La conexión estrella se utiliza cuando la línea tiene neutro, el neutro se emplea siempre en baa tensión9 mientras ue, en alta tensión, se usa poco, $a ue a:orrar un conductor supone en una línea de alta tensión un a:orro mu$ importante, debido a ue, generalmente, las líneas de alta tensión tiene muc:os ;ilómetros de largo T#an!o#&ado# %#i'n()lo*e%#ella
!n esta clase de transformador trifásico, las tres fases del bobinado primario están conectadas en triángulo, mientras ue las tres fases del bobinado secundario lo están en estrella ('gura #<). !sta conexión es expresada abreviadamente por el símbolo unto a la 'gura *+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/%
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T#an!o#&ado# e%#ella*%#i'n()lo
!n el transformador estrella=triángulo, las tres fases del bobinado primario están conectadas en estrella, mientras ue las tres fases del bobinado secundario lo están en triángulo ('gura %>). !sta conexión es expresada abreviadamente por el símbolo ue aparece unto a la 'gura
II.
FORMACI+N DE UN ANCO TRIFÁSICO
+ecibe el nombre de banco trifásico al conunto formado por tres transformadores monofásicos exactamente iguales, conectados entre sí de forma tal ue sea posible la transformación de un sistema trifásico de tensiones ('gura %#).
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/?
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!l acoplamiento de los bobinados primarios por una parte $ de los secundarios por la otra de los tres transformadores monofásicos componentes puede ser eecutado en triángulo o en estrella, lo ue indica ue un banco trifásico puede presentar cualuiera de las cuatro formas de conexión ue se acaban de describir para los transformadores trifásicos. *odas las conexiones trifásicas menos en zigzag.
T#an!o#&ado# e%#ella*-i(-a(
-e obtiene una nueva forma de transformador trifásico conectando las tres fases del bobinado secundario de una manera especial conocida con el nombre de zigzag ('gura %?). !sta conexión está representada abreviadamente por el símbolo ue aparece unto a la 'gura.
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/@
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T#an!o#&ado# e%#ella*-i(-a(
2on la conexión zigzag al estar descompuesta cada fase del bobinado secundario en dos mitades, $ colocadas en columnas sucesivas del ncleo magnBtico $ arrolladas en sentido inverso, un exceso de corriente en una fase del bobinado secundario repercute en directamente dos fases del bobinado primario. Así, pues, en esta forma de transformador se consigue la misma ventaa ue en la conexión triangulo=estrella, pero se conserva la disposición estrella para el primario, ue meora la forma de la curva senoidal.
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/C
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III.
RU/O DE CONEXIONES
De las distintas formas ue pueden conectarse los transformadores las seis formas principales se denominan segn se especi'ca en la tabla siguiente1
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/
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IV.
ENSAYO EN VACÍO DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
-e le realizara el ensa$o en vacío al transformador con el 'n de poder calcular el brazo de magnetización, es decir calcular Lm $ + m de manera mu$ aproximada. !l ensa$o en vacío se alimenta al transformador desde su lado baa o alta tensión, sin conectar carga alguna al euipo en el otro lado9 $ se mide la corriente en vacío ue suele estar entre % $ < E de la nominal.
I p
Io
!sa corriente de vacío
contiene a la corriente de pBrdidas
, $ a la de
Im magnetización
, compuesta esta a su vez por auella debido al
I ue entre:ierro
Im
=
Iufe
$ a la de magnetización del ncleo propiamente dic:o
Iue
+
Iufe
decir
$ I o
&or supuesto
. !s
=
( I m 2 + I p 2 )
).
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/
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*ambiBn se mide en este ensa$o la pBrdida en vacío, ue a la par de la corriente de vacío cuanti'ca la potencia activa (de pBrdidas) ue toma el euipo para su magnetización (ciclo de :istBresis $ corrientes de oucault), $ lo :ace de manera permanente independientemente de su carga. !sa pBrdida es importante pues es determinan el valor de + m.
igura F %.>.# 0odelo +eal del transformador.
&ara el cálculo de los parámetros + m $ Lm utilizaremos el modelo aproximado1
igura F %.>.% 0odelo aproximado en vacío del *ransformador.
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/8
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!n la 'gura se indica el esuema elBctrico del ensa$o de un transformador conectado en estrella estrella, con los aparatos de medida utilizados9 para la medida de potencia se :an empleado tres vatímetros con el 'n de captar la diferencia ue pudiera :aber en cada fase. La suma de las lecturas de los tres vatímetros nos dará las pBrdidas en el :ierro del *ransformador.
&ara calcular la relación de transformación del *ransformador aplicaremos la relación
-i conectamos los voltímetros entre las fases del primario $ del secundario obtendríamos la relación de transformación compuesta mc G "L#="L%. 2uando ambos devanados se conectan de la misma forma, la relación de transformación por fase se :ace igual a la compuesta9 pero cuando las conexiones son diferentes, Bstas no coinciden. &or otro lado, a efectos prácticos el dato ue más nos interesa conocer de un *ransformador es su relación de transformación compuesta.
V.
ENSAYO EN CORTO CIRCUITO DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
-e cortocircuita el bobinado secundario $ mediante una fuente de 2A regulable, se :ace ue circule por el bobinado primario la intensidad nominal. !n el esuema de la 'gura, el voltímetro nos indica tensión de cortocircuito, siempre $ cuando estB conectado a una de las fases del *ransformador (para conexión estrella1 entre fase $ neutrón9 para conexión en triángulo1 entre fases).
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/<
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2omo el sistema es euilibrado, podremos utilizar cualuiera de los mBtodos conocidos para medir la potencia trifásica en cortocircuito, ue coincidirá con las pBrdidas en el cobre. !n este ensa$o se :a utilizado el mBtodo de un vatímetro para medir dic:a potencia (&2u G ?H) en un *ransformador trifásico en conexión estrella estrella.
!n el ensa$o en cortocircuito un devanado del transformador, generalmente el del lado de baa tensión, se cortocircuita. !n el otro extremo se aplica una tensión inferior a la nominal, tal ue :aga pasar por el devanado en cortocircuito la corriente nominal del mismo. La tensión ue se aplica al devanado correspondiente, ue será generalmente el de baa tensión, es del orden del % al #C por ciento de la tensión nominal del transformador. Los porcentaes inferiores corresponden a los transformadores de ma$or potencia. Dic:a tensión recibe el nombre de tensión de cortocircuito, siendo un valor característico del transformador de tensión proporcionado por el fabricante $ ue se expresa en porcentae respecto a la tensión nominal. -i se tiene en cuenta ue la tensión de cortocircuito suele ser peueIa comparada con la nominal, el circuito euivalente puede simpli'carse suponiendo despreciable la corriente de excitación. Así el circuito euivalente para el ensa$o en cortocircuito será el siguiente1
Figura Nº 1.2.1
/o%en$ia Co#%o$i#$)i%o
!l ensa$o en cortocircuito simula un funcionamiento a plena carga, con la ventaa de no manear la potencia ue en un ensa$o a plena carga sería necesaria. La potencia involucrada en este ensa$o es solo la de perdida en plena carga. Así pues si medimos el consumo de potencia medimos las pBrdidas a plena carga.
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/ #>
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!n siguiente gra'co se muestra la potencia consumida por el transformador en cortocircuito en función del tiempo, ue va a ser la potencia consumida a plena carga
Co##ien%e de Co#%o$i#$)i%o
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/ ##
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La corriente de cortocircuito por lo ue se observa en el gra'co es sinusoidal, con una importante componente de tercer armónico.
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/ #%
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VI. •
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I0IORAFÍA :ttp1==JJJ.monogra'as.com=trabaos8%=elKtransformadorKtrifasico=elK transformadorKtrifasico%.s:tml :ttp1==JJJ.ingelec.uns.edu.ar=cee%CC?=docs=2!!K*&L?K*ransformador E%>*rifasicoK"%.pdf :
[email protected]=:tml=!lectrica=arc:ivos=mauinaselectric as#=apuntes=><ensa$osdetransformadores.pdf :ttp1==JJ%.educarc:ile.cl=7seriles=&>>%<=ile=/betosDidacticos=!L! >=+ecursosE%>2onceptuales=*ransformadores.pdf
*+A-/+0AD/+!-1 2/!34/!-, !-A5/- ! "A26/ 5 2/+*/ 24+274*/ #?
