TEMA: Polaridad del Transformador
CURSO: Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
ALUMNO: Atuncar Magallanes, Christian Luis
DOCENTE: Ing. Oré Huarcaya, Carlos
CICLO: VI-M02
2009
POLARIDAD EN UN TRANSFORMADOR Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, según el criterio del fabricante. Debido a esto, podría ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y la de la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto. Polaridad Aditiva: La polaridad positiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen. Los terminales “H1” y “X1” están cruzados. Polaridad Sustractiva: La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario esta arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales “H1” y “X1” están en línea.
Como determinar la polaridad de un transformador Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama. Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo
Los ensayos de polaridad sirven para la conexión en paralelo de transformadores. Existen tres métodos generales de determinación de polaridad: • Comparación con un transformador normalizado. • Respuesta inductiva con corriente continua. • Ensayo de tensión alterna. a) Ensayo
de polaridad normalizado.
mediante
un
transformador
Cuando se dispone de un transformador normalizado de polaridad conocida y de la misma relación que la unidad que se está ensayando, se conectan en paralelo los devanados de alta tensión de ambos transformadores uniendo los terminales igualmente marcados. Se conectan también análogamente los terminales marcados de un extremo de los devanados de baja tensión de ambos transformadores, dejando los otros extremos libres. Se aplica un valor reducido de tensión a los devanados de alta tensión y se mide la tensión entre los dos terminales libres. Una lectura cero o despreciable del voltímetro indicará que las polaridades de ambos transformadores son idénticas.
Ensayo de polaridad por respuesta inductiva. Haciendo pasar corriente continua a través del devanado de alta tensión, se conecta un voltímetro de c.c. de alta tensión en bornes de los terminales del mismo devanado, de manera que se obtenga una pequeña desviación positiva de la aguja cuando se cierre el circuito de excitación. Entonces se transfieren las dos conexiones del voltímetro directamente a través del transformador a los terminales opuestos de baja tensión. La interrupción de la corriente de excitación de c.c. induce una tensión en el devanado de baja tensión y provoca una desviación en el voltímetro. Si la aguja se mueve en el mismo sentido que antes, la polaridad es aditiva. Si la aguja se mueve en sentido opuesto, la polaridad es sustractiva. b) Ensayo de polaridad mediante el ensayo de tensión
alterna. Colocándose enfrente del lado de baja tensión del transformador, se unen las conexiones adyacentes, de alta y baja tensión de la parte izquierda. Aplicar cualquier valor conveniente de tensión de c.a. a todo el devanado de alta tensión y tomar lecturas primero de la tensión aplicada y luego de la tensión entre los terminales adyacentes de alta y baja tensión de la parte derecha. Si la última lectura es menor que la primera, la polaridad es sustractiva. Si es mayor que la primera, la polaridad es aditiva.
TEMA: Transformadores Monofásicos en Paralelo
CURSO: Laboratorio de Máquinas Eléctricas I
ALUMNO: Atuncar Magallanes, Christian Luis
DOCENTE: Ing. Oré Huarcaya, Carlos
CICLO: VI-M02
2009
Introducción: Nomenclatura:
U, I, fasores de tensión y corriente (n° complejo) U, I, valores eficaces de tensión y corriente (n° real) Z, impedancia (n° complejo) a relación de transformación (n° real)
Se estudiará primero el comportamiento de dos transformadores monofásicos funcionando en paralelo. En el caso de transformadores trifásicos, valen las mismas consideraciones que se realizan para transformadores monofásicos, con las restricciones referentes al grupo de conexión. A fin de realizar un análisis general se considerarán transformadores de distinta potencia nominal, relación de transformación e impedancia porcentual de cortocircuito. CONDICIONES NECESARIAS IDEALES PARA LA CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO. La regla clásica ideal para el paralelo de transformadores, es la de cumplir con los siguientes requisitos: Igual capacidad (con enfriamiento o sin enfriamiento) de devanados. Igual impedancia (referida a la misma base de voltaje y capacidad). Iguales voltajes lado alimentación y lado carga. Igual relación de transformación en vacío. Igual tipo de enfriamiento. Diseño para igual altura de operación sobre el nivel del mar. Que sean de la misma marca Igual lote de fabricación. Igual tipo de aislamiento (igual temperatura de operación). Similar tiempo de uso (si son usados). Iguales niveles de impulso (NBI). Igual frecuencia. Igual rotación de fases. Igual polaridad. Igual desplazamiento angular. Similar valor de Megaohms de sus aislamientos. Similar factor de potencia de sus aislamientos. Similar propiedad Físico-Química de aceites. Similar valor de Hi-Pot de sus aislamientos. Similar corriente de excitación. Similar resistencia de núcleo aterrizado.
Conexión en paralelo de transformadores. En ciertas ocasiones, se hace necesario el montaje de dos transformadores en un CT. Este hecho puede venir motivado por ciertas circunstancias, aunque la más usual es la necesidad de abastecer a una gran cantidad de usuarios, tal que, un transformador quedaría pequeño para tal demanda. En estos casos se pueden instalar dos transformadores en paralelo dando por resultado la suma de la potencia nominal de ambos. Para que se puedan acoplar dos transformadores en paralelo, se deben dar una serie de circunstancias: - Ambos transformadores deben tener la misma relación de transformación. - Ambos deben tener la misma tensión de cortocircuito. - Los dos transformadores deben ser de la misma potencia nominal. - Ambos deben tener el mismo índice horario. Si se cumplen estas condiciones, dos transformadores pueden ser conectados en paralelo de la manera que se muestra en la figura:
No obstante, la conexión de dos transformadores en paralelo puede acarrear una serie de inconvenientes: - En caso de que se produzca un cortocircuito en el bobinado secundario, la potencia de cortocircuito sería el doble y podría causar grandes desperfectos en la instalación. - En caso de sobrecarga en uno de los dos transformadores, se produciría una desconexión total del CT, pudiendo ocasionar graves problemas de suministro. - Existe peligro de accidentes eléctricos, dada la reversibilidad de los transformadores. La conexión de transformadores en paralelo se hace necesaria debido a los incrementos de la demanda que superan la capacidad existente o cuando los requerimientos de confiabilidad y continuidad de operación lo exigen, este es el caso, que si un transformador falla, el otro continuará alimentando la carga sin interrupción. Cuando la demanda de energía se reduce temporalmente, resulta más económico operar un transformador pequeño cerca de su límite de capacidad a plena carga que un transformador mayor a capacidad reducida. Por lo que, cuando le demanda energética es muy fluctuante resulta mas provechoso la instalación de dos o más transformadores en paralelo que utilizar un transformador de gran capacidad. En estas condiciones el sistema es más flexible porque tiene la posibilidad de agregar una parte de los transformadores en paralelo cuando sea necesario. Por otra parte el reglamento de servicio de compañías de distribución de energía eléctrica como en el occidente, exigen como demanda contratada (cobrada en Bs/KVA) por lo menos el 30% de la capacidad de transformación instalada en la industria y si se están operando los transformadores por debajo de ese nivel de carga, resultará costoso mantener un transformador de gran capacidad subutilizado. Dos transformadores monofásicos operarán en paralelo si se conectan con la misma polaridad. Dos transformadores trifásicos operarán en paralelo si tienen el mismo arreglo en los devanados (por ejemplo, Ydelta), están conectados con la misma polaridad, tienen la misma rotación de fase y su desplazamiento angular es el mismo. Para conectar dos transformadores en paralelo, los diagramas de tensión deben, coincidir. Por supuesto, es necesario que los dos transformadores tengan impedancia, capacidad nominal y frecuencia similares. La división de la corriente de carga, en proporción a las capacidades de KVA de los transformadores en paralelo está
determinada por la igualdad de sus voltajes nominales, relación de vueltas en los devanados, porcentaje de impedancias y relaciones de su reactancia a su resistencia. Si estas condiciones no se cumplen, las corrientes de carga no se pueden dividir proporcionalmente en las capacidades nominales de KVA de los transformadores, y puede surgir una diferencia de fase entre las corrientes. Conexiones estandarizadas Para simplificar la conexión de los transformadores en paralelo y evitar la necesidad de pruebas de polaridad, rotación de fase, etc., el ANSI en su norma C 57. 12. 70-1964 (R-1971) uniforma las marcas y la conexión para transformadores de distribución y potencia. Los transformadores marcados según tal norma, pueden operar en paralelo por la simple conexión de terminales numeradas igualmente. Por supuesto, esto es aplicable a los transformadores que tienen características similares como la relación de vueltas, impedancia, desplazamiento angular, etc.
TITULO: TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN PARALELO EXPERIENCIA: 06
CICLO: VI MECANICA ELECTRICA 2009-1 ............................................................................................................... .................. 1.- OBJETIVO: Verificar el reparto de carga transformadores de igual y distinta cortocircuito trabajando en paralelo.
entre tensión
los de
2.-EQUIPOS NECESARIOS: Dos
transformadores monofásicos de 1000va; 60Hz. Una fuente variable de C.A de 0 – 440 V. Dos amperímetros de 0 – 5 A. Dos multitester. Una pinza amperimetrica. Dos wattimetros. Dos cargas (Lámparas). Cables de conexión.
220/113
v;
3.- PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO: 3.1.- Verificación de la Polaridad de los Transformadores: Para determinar el sentido de las polaridades en los transformadores monofásicos vamos a emplear el método por corriente alterna, tal como se muestra en la figura la cual consiste en verificar si la polaridad es Sustractiva o Aditiva
Si: V0 < V1 V0 > V1
Polaridad Sustractiva Polaridad Aditiva
3.2.- Medir la tensión de cortocircuito de ambos transformadores que se van a conectar en paralelo, en uno de los transformadores se coloca una inductancia en serie con el devanado primario para obtener una tensión de cortocircuito diferente al otro transformador. Esta variación de la tensión de cortocircuito se hace con la finalidad de comprobar el reparto de carga diferente del otro transformador. 3.3.- Reparto de Carga: a) Con igual Tensión de Cortocircuito: Conectar los transformadores de 500 VA en paralelo como se indica en la figura deben ser de la misma polaridad. b) Con diferente Tensión de Cortocircuito: Hacer uso del mismo circuito dela figura con la diferencia que a uno de los transformadores se le instala una inductancia en serie con la bobina del primario para variar la VCC. Manteniendo la misma polaridad. 4.- CONEXIÓN DEL CIRCUITO
EJERCICIOS: 1.- Se tiene tres transformadores cuyas potencias y tensiones de cortocircuito son respectivamente 100 KVA, 2.5% (T1); 200 KVA, 3.5% (T2) y 300 KVA, 3% (T3) ¿Cuál es la carga tomada por cada transformador? S1 = SNi Ucci
ST Σ
S
Ni
Ucci Donde: S1: Potencia del transformador (KVA) SNi: Potencia asignada del transformador i (KVA) Ucci: Tensión de cortocircuito del transformador i (%) ST: Potencia total suministrada por el conjunto transformadores en paralelo (KVA) TRANSFORMADOR 1: ST= 600 KVA, SNi= 100 KVA, Ucci=2.5% S1= 100 2.5
600 100 + 200 + 300 2.5 3.5 3
S1= 121.7 KVA TRANSFORMADOR 2: ST= 600 KVA, SNi= 200 KVA, Ucci=3.5% S2= 200 3.5
600 100 + 200 + 300 2.5 3.5 3
S2= 173.9 KVA TRANSFORMADOR 3: ST= 600 KVA, SNi= 300 KVA, Ucci=3% S3= 300 3
600 100 + 200 + 300 2.5 3.5 3
S3= 304.3 KVA
de
2.- Se muestra abajo el servicio en paralelo de 2 transformadores, se pide hallar los valores que faltan en las columnas X, Y, Z y W respectivamente. TRANSFOR VALORES CONOCIDOS MADOR I Carga nominal SN1 Tensión de cortocircuito Ecc1
X 100KVA
Y
Z
W
50KV A
50KVA
45KVA
4%
4.5%
54.9KV A
42.3KV A
40KVA
48KVA
5%
4%
35.1KV A
50.7KV A
82KVA
78KVA
2.5% 3%
Componente de carga S1
100KVA 50KV A
Carga nominal SN2
200KVA
II Tensión de cortocircuito Ecc2
35KV A
3.5% 3%
Componente de carga S2 Carga Total SL I + II Tensión de cortocircuito resultante Er
176.5KV A
35KV A 68KV A
