Operación de transformadores monofásicos en Paralelo
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AGUST IN FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
LABORATORIO DE A!"I#A$ ELE%TRI%A$ I OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES TRANSFO RMADORES MONOFASICO EN PARALELO
2016
DOCENTE
: LUIS CHIRINOS
ALUMNO ALUMNO MIGUEL ANGEL CAHUANA HUANACUNE GRUPO
:A AREQUIPA AREQUIP A –PERU 2016 Escuela profesional de Ingeniería
Eléctrica
Operación de transformadores monofásicos en Paralelo
UNIVERSIDA NACIONAL DE SANAGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA DE PRODUCCION Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA CURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS I GUIA DE LABORATORIO OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFASICO EN PARALELO I.
OBJETIVO. El reparto de carga y funcionamiento entre dos transformadores monofásicos en paralelo.
II.
MARCO TEORICO. En la industria con el transcurrir del tiempo, muchas veces con el incremento de la potencia eléctrica instalada es insuficiente el abastecimiento de energía del transformador principal, esto trae como consecuencia optar por dos alternativas, comprar otro transformador de mayor potencia o comprar uno de menor potencia para conectarlo en paralelo con el inicial, por supuesto la segunda alternativa es más económica, pero ello trae como consecuencia conocer las pautas de conectar en paralelo transformadores monofásicos., siendo una de las principales que la polaridad de ambos transformadores esté conectado de la misma forma, ya sea aditiva o sustractiva, así como también verificar la Tensión de Corto Circuito de los Transformadores y la elación de transformación de los transformadores. !os transformadores monofásicos pueden conectarse en paralelo siempre y cuando re"nan ciertas condiciones. #ara un funcionamiento óptimo éstas son$ a% &eben tener la misma relación de transformación b% &eben tener las mismas impedancias de cortocircuito en valor porcentual o unitario c% &eben tener las mismas tensiones nominales !a cone'ión en paralelo se efect"a conectando a la misma barra los terminales de la misma polaridad de cada transformador.
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Operación de transformadores monofásicos en Paralelo &e acuerdo a las definiciones usuales dos transformadores están en paralelo cuando están conectados a la misma red y alimentan a la misma carga, esta situación se muestra esquemáticamente en la figura.
!a ra(ón más com"n por la que se conectan transformadores en paralelo es el crecimiento de la carga) cuando ésta supera la potencia del transformador instalado se suele optar por disponer otra unidad en paralelo con la e'istente. El disponer de unidades en paralelo tiene las siguientes venta*as$ +rente a la falla de una unidad se puede seguir operando con la otra, aunque sea suministrando una potencia menor y atendiendo los servicios más importantes. En algunos servicios esenciales puede ser que, por ra(ones de seguridad, los equipos se encuentren duplicados y hasta triplicados) ésta es
una práctica muy com"n en aeronaves. En general es más económico agregar una unidad a la ya e'istente que poner
una nueva de mayor tamao. -i la demanda es muy variable y se dispone de varias unidades, se las puede ir agregando a medida de que la carga lo e'ige y reducir las pérdidas que
resultan de operar una máquina de gran potencia a ba*a carga. -i la demanda tiene poca variación, siempre es más eficiente operar una
unidad de gran potencia, que varias de menor potencia. #or otra parte, y para una dada potencia, siempre la instalación de varias unidades en más costosa, su operación es más comple*a, y ocupa más espacio que una sola unidad. También debe considerarse que si se dispone de unidades en paralelo y se desea la continuidad del servicio, parcial o total, ante la falla de una de ellas, es necesario instalar el equipamiento de maniobra y protección adecuado. &e lo anterior se desprende que la decisión de agregar un transformador en paralelo a uno ya e'istente, debe ser estudiada cuidadosamente. C/&0C0/E- #11 !1 #2E-T1 E/ #11!E!
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Operación de transformadores monofásicos en Paralelo #ara la cone'ión en paralelo de dos transformadores, seg"n el esquema de la figura, se deben cumplir condiciones, que, en orden de importancia son$ 34% !as tensiones secundarias deben estar en fase. 54% !as relaciones de transformación deben ser iguales. 64% !as tensiones de cortocircuito deben ser iguales. 74% !as impedancias de cortocircuito deben tener el mismo ángulo de fase. !a primera de las condiciones enunciadas es sine cua non, es decir que si no se cumple, no se puede hacer el paralelo, porque se produciría un cortocircuito) las demás admiten diferencias$ la segunda muy pequeas y la cuarta es muy poco importante. !a primera condición tiene que ver con la forma en que se deben conectar
los
transformadores,
mientras
que
las
restantes
determinan
el
comportamiento de los transformadores ya conectados en p aralelo. -i bien no es una condición necesaria, las potencias de los transformadores deben ser pró'imas entre sí$ 5 ó 6 a 3 como má'imo, si hay mucha diferencia entre las potencias, salvo alg"n caso muy especial, seguramente no resultará económico hacer el paralelo, especialmente si hay diferencias, aunque leves, entre las tensiones de cortocircuito. C0/C0&E/C01 &E +1-E &E !1- TE/-0/E- -EC2/&101Como ya se di*o esta es una condición imprescindible, si no se cumple equivale a hacer un cortocircuito, por lo tanto se debe ser muy cuidadoso en su verificación. -e estudian primero los transformadores monofásicos y luego se e'tienden las consideraciones a los transformadores trifásicos.
Transfora!or"s Monof#s$%os En la figura 5 se muestran dos transformadores monofásicos que para ser conectados en paralelo se debe cerrar el interruptor -.
#ara que al cerrar el interruptor no circule corriente, o que lo haga en una forma no peligrosa, la diferencia de potencial 8259 entre sus contactos debe ser cero o muy pequea comparada con la 25.
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&e las dos posibilidades se debe cumplir la primera :3%. -i en lugar de restarse las tensiones, éstas se suman, al cerrar el interruptor de paralelo se produciría un cortocircuito. #ara evitar esto y hacer que las tensiones se resten, simplemente hay que permutar las cone'iones de alguno de los primarios o de alguno de los secundarios de los transformadores. !o anterior está relacionado con los bornes homólogos de los transformadores, en la figura 6 se muestran las dos situaciones posibles.
En los transformadores más que los bornes homólogos, se identifican los terminales con letras normali(adas y además se indica la polaridad, la que puede ser aditiva o sustractiva. -i ambos transformadores tienen la misma polaridad, para que resulten bien conectados, se deben unir entre sí, los terminales designados con las mismas letras, como se muestra en la figura.
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#ero como el riesgo de un error significa hacer un cortocircuito, siempre conviene hacer la medición del 8259 y comprobar que es cero o muy pequea&
III.
ELEMENTOS A UTILI&AR.
95 Transformadores &e #otencia ;onofásico 559<339 = >9 ?( 93 1utotransformador =ariable 9 @ 559 = 95 =oltímetros &e Ca 9 @ 3A9v B 9699v 95 1mperímetros &e Ca 93 1 B 9Aa 93 =atímetro &igital 93 #in(a 1mperimetrica 95 esistencias =ariables &e 77 hm &e A1
IV. ACTIVIDADES. '( V"r$f$%a%$)n !" *a +o*ar$!a! !" *os ,ransfora!or"s %on"%,ar "* %$r%-$,o %oo s" -"s,ra "n *a f$-ra ' / *a ,"ns$)n 0-" nos $n!$%a "* 1o*,2",ro +-"!" s"r a!$,$1a o s-s,ra%,$1a s$ 34 Y %on"%,a!os / "* 1o*,2",ro $n!$%a U'5U67 8son !" *a $sa +o*ar$!a!(. S$ 34 Y %on"%,a!os / "* 1o*,2",ro $n!$%ara U' 9 U67 8son !" +o*ar$!a! o+-"s,a(.
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S" !","r$n) *a +o*ar$!a! !"* ,ransfora!or / s" %o*o%aron *os +-n,os +or !on!" $nr"sa *a %orr$"n,".
6( V"r$f$%a%$)n / !","r$na%$)n !" *as %on!$%$on"s +ara *a +-"s,a "n +ara*"*o !" ,ransfora!or"s.
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I+"!an%$a !" %or,o %$r%-$,o !" ,ransfora!or"s7 a / : R"a*$;aos *a +r-"a !" %or,o %$r%-$,o ,oan!o -n so*o 1a*or !" %orr$"n," no$na* / +o!"os %a*%-*ar *a $+"!an%$a !" %or,o %$r%-$,o +ara %a!a ,ransfora!or
Pcc
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19.5
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I%% < *&*+A
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J-s,$f$%an!o *os !a,os: Da,os !"* ,ransfora!or Sb =500 VA Vb=220 V 2
Vb Zb = Sb
2
Zb =
500
220
Zb =96.8 Ω 9.33
Don!": Zcc = 2.27 = 4.11
Zcc p. u. =
ZCC 4.11 = =0.042 × 100= 4.25 96.8 Zb
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R"*a%$)n !" ,ransfora%$)n !" *os ,ransfora!or"s < / =$ 1rmar el circuito de la siguiente figura :prueba de vacío% verificar para los dos transformadores que se han de conectar en paralelo su relación de transformación.
<
V6 <
a<
V' =
V6 =
a=
*/')
/12)
*&122
**1)
//1)
*&11
V1
>( Con"%,ar *os ,ransfora!or"s "n +ara*"*o !" a%-"r!o a *a f$-ra ?. @%-$!ar !" a%"r*o %on *a $sa +o*ar$!a!. Calcular y conectar las resistencias en carga ! de tal forma que los transformadores entreguen su potencia nominal) usando la pin(a amperimetrica en esta condición medir las corrientes del primario y del secundario de ambos transformadores y de la carga.
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7%
Co*o%an!o -na r"s$s,"n%$a 1ar$a*" R "n "* *a!o !" aa ,"ns$)n4 as,a *orar -n r"+ar,o "0-$,a,$1o !" %ara "n aos ,ransfora!or"s ,oar *as *"%,-ras +ara **"nar "* %-a!ro 1ar$an!o "* 1a*or !" R !" o!o 0-" IL 1ar$ !"s!" ' A+. as,a A+. Para %a!a IL !","r$n" *a r"*a%$)n !" ,ransfora%$)n !" %orr$"n,"s.
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*&,*A
*&*'A
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Ana*$;ar / -s,$f$%ar *os r"s-*,a!os o,"n$!os: D"" %-+*$rs": I 1= I 1 α + I 1 β =2.42 +2.29= 4.71 A IL= I 2 α + I 2 β = 4.62 + 4.42=9.04 A
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V. CUESTIONARIO. '( D"os,rar 0-" "* r"+ar,o !" %ara "s +ro+or%$ona* a *a $+"!an%$a !" %.%. !"* ,ransfora!or. En el caso de que la relación de transformación sea igual para ambos transformadores
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6( Coo s" %ara s$
r"+ar," *os
*a 6
,ransfora!or"s a!"#s ,$"n"n r.,. !$s,$n,a. Cuando se conectan en paralelo transformadores de distinta relación de transformación, las corrientes que circulan por los transformadores en paralelo están relacionadas entre sí como las corrientes que circulan por impedancias conectadas en paralelo, es decir las correintes seran distintas para cada transformador.
>( A 0-" s" !"no$na %orr$"n," %$r%-*a,or$a / %-#* "s "* o,$1o !" s- a+ar$%$)n / %oo +o!r2a %orr"$rs"H En el caso de que la relación de transformación no fueran iguales en los transformadores, las tensiones inducidas en los secundarios serian diferentes aun siendo ambos transformadores alimentados por un mismo generador y por tanto si se conectan en paralelo sus secundarios, e'istirá una %orr$"n," %$r%-*an,", incluso a carga nula.
?( Q- o%-rr$r2a s$ !os ,ransfora!or"s %-+*"n *as %on!$%$on"s +ara *a +-"s,a "n +ara*"*o4 +"ro son !" !$f"r"n,"s +o,"n%$as no$na*"sH -i los transformadores son de diferentes potencias nominales, no e'istirá un reparto de carga proporcional, esto puede implicar el calentamiento de uno de los transformadores.
( E+*$%ar +or 0- *a %orr$"n," !" sa*$!a "n "* s"%-n!ar$o !" *os ,ransfora!or"s +-"s,os "n +ara*"*o no son $-a*"s.
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Operación de transformadores monofásicos en Paralelo !as corrientes en las salidas de los transformadores no son iguales, pese a estar conectadas a un mismo generador porque e'iste una diferencia en los arrollamientos o bobinas que influye directamente en la relación de transformación.
VI.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES. OBSERVACIONES: o
!a corriente circulante está presente incluso sin carga. !a medición del
o
amperímetro de esta corriente indica$ 35.7 m1. !os transformadores presentan una diferencia mínima en su relación de
o
transformación respectiva. En la tabla del punto c de las actividades se ha obviado el valor de las corrientes entrantes para cada transformador, en su lugar se registró el valor de la corriente total de ingreso :0e%.
CONCLUSIONES: o
!os transformadores deben de tener las mismas tensiones primarias y
o
secundarias :lo que indica la misma relación de transformación% !os transformadores deben de tener idénticas tensiones relativas de
o
cortocircuito. mínima diferencia en la relación de transformación
que está presente,
ocasiona la corriente circulante.
VII.
BIBLIOGRAFIA: o o
o o
;áquinas eléctricas. Des"s +raile ;ora. uinta edición. ;áquinas eléctricas < -tephen D. Chapman ) revisión técnica Dosé &emetrio ;artíne(, Duan Bedra ;orón. Fogotá Getc.H $ ;cIraJ?ill, 3KLM http$<
7ASlpgQ#1>7ASdqQqueescorrientecircula ntetransformadorSsourceQblSotsQoE1I3a3m9>SsigQbmsnoUJ'7Bo m#!c!to5NfcMAShlQesSsaQRSvedQ9C&L>1EJFIo=Ch;07LrhNbf y10=JaceCh30i1MVvQonepageSqQqueW59esW59corrienteW59circulante W59transformadorSfQfalse
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