UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS I GUIA DE LABORATORIO N9 CONEXIÓN ZIG-ZAG EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA I. OBJETIVO Analizar la conexión estrella-zigzag y la conexión delta –zigzag en transformadores trifásicos, así como sus ventajas y desventajas de cada tipo de conexión
II. MARCO TEÓRICO El trasformador zig-zag consiste en dos devanados de idéntico numero de espiras conectados en serie, pero situados en dos columnas diferentes, y recorridos con sentidos diferentes el punto de vista del flujo que enlazan tal como se muestra en la figura N1 de esta forma la tensión secundaria fase-neutro Uu de la dase u se obtiene por suma vectorial de las tensiones inducidas en cada semi-devanado (Uv1 y Uu2) Figura N 1: Conexión Y-zig-zag
Si N1 es el numero de espiras del devanado del primario y N2/2 es el numero de espiras de cada uno de los semi-devanados del secundario, la relación de trasformación es: r 1
2 N 1 3 N 2
La conexión zig-zag tienen el inconveniente puntual, que requiere mas material que para la conexión este sobre la base de la misma tensión y corriente asignada (un 15% más de material) GRUPOS DE CONEXIÓN NORMALIZADOS. (Índices horarios) La existencia de grupos de conexión Y- Δ y Y-zig-zag implica la a parición de un nuevo fenómeno que no aparecía en los transformadores monofásicos, como es el desfase entre los sistemas de tensiones trifásicos primario y secundario, tal como se observó en el caso anterior en la figura N2 del secundario zig-zag. Figura N 2:Diagrama fasorial de las tensiones Y-zig-zag
Para el caso estrella-triángulo, al estar en fase las tensiones de los devanados de una misma columna (tensiones fase-neutro), las tensiones de línea (fase-fase) entre los devanados primario y secundario se encuentran desfasadas en múltiplos de 30º. Por norma (alemana), se ha acordado llamar con mayúscula a los devanados del primario, y con minúscula a los del secundario. Como el desfase mencionado es siempre en múltiplos de 30, se a de expresar la configuración de acuerdo a la siguiente norma: -
Y para estrella, D para delta y Z para zig-zag, con mayúscula para el primario y para estrella, d para delta y z para zig-zag con minúsculas para el secundario El desfase (entre tensiones de primario y secundario de la misma fase) se expresa mediante cifras del 0 al 11, donde cada unidad corresponde a 30º
GRUPOS DE CONEXIÓN TIPICOS
III.
ELEMENTOS A UTILIZAR 03 transformadores monofásicos de 220/110 V de 500VA 01 autotransformador variable trifásico (meza del laboratorio) 01 multímetro.
IV. ACTIVIDADES 1. Marcar los puntos y no puntos de cada transformador para poder realizar el laboratorio mucho más rápido. 2. Armar el circuito en conexión Δ-zigzag
Tensiones de entrada VAB VBC VCA 227.6 228.8 228.2 Tensiones de salida Vnx2 Vax1 Vnx3 Vbx2 Vnx1 Vcx3 Van Vbn Vcn Vab Vbc Vca 113.8 113.7 113.9 113.9 113.9 113.6 199.5 199.2 199.3 341 341 342.3 3. Armar el circuito en conexión Y-zigzag
Tensiones de entrada VAB VBC VCA VAN VBN VCN 227.3 228.5 228.4 130.5 121 119.4 Tensiones de salida Vnx2 Vax1 Vnx3 Vbx2 Vnx1 Vcx3 Van Vbn Vcn Vab Vbc 65 65.1 60.4 60.4 54.7 54.6 113.9 113.6 114.1 199.2 199.1
Vca 199.2
V. CUESTIONARIO 5.1.
¿Cuáles son los problemas que presentan los transformadores diseñados para operar con la conexión zig-zag en un banco trifásico?
Sí una de las fases, o más, tiene fallas a tierra, el voltaje aplicado a cada fase del transformador ya no está en equilibrio
5.2.
¿Qué importancia tiene los grupos de conexión Zigzag en los transformadores trifásicos?
Podemos obtener deferentes tipos de desfase Y-Z Esta conexión se usa para balancear cargas en sistemas muy desbalanceados y permite el acceso al neutro D-Z en este caso en el lado delta se atrapan los armónicos múltiplos de tres, además la conexión delta permite altos amperajes que se pueden presentar en circuitos de distribución.
5.3.
¿Qué limitaciones tiene la aplicación de la conexión Zig-Zag?
-
Proporciona en el secundario una tensión compuesta inferior a la que daría un transformador estrella - estrella del mismo nº de espiras en primario y secundario, por tanto, para compensar este inconveniente habrá que aumentar el nº de espiras en el secundario un 15,4% con relación al estrella - estrella con el mismo nº de espiras primario para ambos.
-
Este aumento del nº de espiras secundarios da lugar a un mayor coste con relación al resto de conexiones, lo cual limita sus aplicaciones para potencias elevadas sustituyéndose para estos casos por el transformador triángulo - estrella.
5.4.
¿Qué sucede con el grupo de conexión si el primario se configura en estrella? Graficar y sustentar vectorialmente su respuesta. Cuando se pasa de la conexión Δ -Z a la conexión Y-Z ocurre un
desfase de 30 grados
VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES -
Necesitamos ubicar bien los puntos y no puntos del trasformador, ya que estas conexiones complicadas si no se tiene noción de estos podría hacerse una mala conexión que perjudique al trasformador. Se vio que al cambiar de conexión de delta a estrella las tensiones de salida cambia mucho y también en la teoría se pudo observar un desfase de 30 grados Para poder realizar estas conexiones de debe trabajar con trasformadores de la misma potencia y la misma relación de trasformación Se obtiene un neutro en la conexión zigzag que estabiliza nuestras tensiones
VII. BIBLIOGRAFÍA http://www2.elo.utfsm.cl/~elo281/archivos/apuntes/Capitulo%202b%2 0Trifasico.pdf
