Informe 5

5/17/2018 Informe 5 - slidepdf.com

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PRÁCTICA Nº. 5

POLARIDAD Y GRUPOS DE CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

OBJETIVOS: Determinar experimentalmente la polaridad de los devanados de un

Transformador trifásico. Determinar el grupo de conexión al que pertenece un transformador

trifásico. Determinar la manera de formar un transformador trifásico con tres

transformadores monofásicos.

EQUIPOS: 1 transformador trifásico 3 transformadores monofásicos 1 Autotransformador trifásico variable 1 voltímetro de corriente alterna.

PROCEDIMIENTO:

Determinar la polaridad de un transformador trifásico del laboratorio de conformidad con elprocedimiento investigado

Realice los grupos de conexión siguientes: YY0, YY6, DY5 y DY11 y verificar si cumple con lascaracterísticas de voltaje en cada conexión, para la verificación se utilizará una fuente devoltaje trifásica variable.Realizar la conexión YD de un transformador trifásico a través de un banco detransformadores monofásicos, alimentar con una fuente trifásica variable y medir los voltajesentre fases, fase - neutro, tanto del primario como del secundario y establecer las relacionesde transformación correspondientes, con el fin de verificar si la polaridad y conexión escorrecta.

MARCO TEORICOPara determinar la polaridad relativa en los devanados del transformador monofásico se debe:

Determinar los terminales de la bobina empleando el multímetro en la función

continuidad.

Asumir una polaridad aditiva en todos los devanados



Verificar la polaridad relativa

La polaridad relativa se puede verificar con el siguiente procedimiento

Conectar en Y el primario y el secundario.

Alimentar el transformador con la línea trifásica

Medir los voltajes de línea en el secundario y observar que: Si son iguales

entonces las polaridades se encuentran establecidas de manera correcta; si

son diferentes la polaridad establecida no es la correcta.

Primario

1. Conectar en Y (los terminales negativos serán neutro)

2. Alimentar con corriente trifásica AC

3. Revisar los voltajes fase neutro VU-N VV-N VW-N

Si son iguales (modulo), la polaridad que asumimos es correcta por lo tanto ya

podemos marcar la polaridad en los terminales de bobina.

Si son diferentes, existe error en la polaridad es decir la polaridad asumida no

es la correcta, se debe revisar, corregir y marcar.

Secundario

++

+

U

V

W

N

++

n

v

u

w

+



1. Conectar en Y (los terminales negativos neutro)

2. Alimentar con corriente trifásica AC el primario.

3. Tomar los voltajes de línea Vu-v Vu-w Vvw

Si son iguales, la polaridad es correcta por lo tanto marcamos la polaridad.

Si no son iguales, existe error en la polaridad por lo que se debe revisar,

corregir y marcar.

3.2.-CONEXIONES DE TRANSFORMADOR TRIFÁSICO.

Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien separados ocombinados sobre un núcleo. Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásicopueden conectarse independientemente en estrella( ð ð o en delta( ð ). Esto da lugar a cuatro

conexiones posibles para un transformador trifásico.

3.2.1- CONEXIÓN ESTRELLA( Ð )- ESTRELLA( Ð )

En una conexión ð ðð, el voltaje primario de cada fase se expresa por VFP=VLP /Ö3. El voltajede la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relación de espiras deltransformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la líneaen el secundario por VLS =Ö3 * VFS. Por tanto, la relación de voltaje en el transformador es

VLP / VLS = (Ö3 * VFP) / (Ö3 * VFS) = a

Se emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad deaislamiento. Esta conexión tiene dos serias desventajas.

1) Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas, entonces losvoltajes en las fases del transformador se desbalancearan seriamente.

2) No presenta oposición a los armónicos impares (especialmente el tercero). Debido aesto la tensión del tercer armónico puede ser mayor que el mismo voltajefundamental.



Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armónico, pueden resolverseusando alguna de las dos técnicas que se esbozan a continuación.

Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores . Estopermite que los componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de

corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutrotambién proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada enla carga.

Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo detransformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentrodel embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armónicodel voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los neutros.

De estas técnicas de corrección, una u otra deben usarse siempre que un transformador ð ððse instale. En la práctica muy pocos transformadores de estos se usan pues el mismo trabajo

puede hacerlo cualquier otro tipo de transformador trifásico.

3.2.2- CONEXIÓN ESTRELLA( Ð ÐÐ DELTA( ÐÐ

En esta conexión el voltaje primario de línea se relaciona con el voltaje primario de fasemediante VLP =Ö3 * VFP, y el voltaje de línea secundario es igual al voltaje de fase secundario

VLS = VFS. La relación de voltaje de cada fase es

VFP / VFS = a

De tal manera que la relación total entre el voltaje de línea en el lado primario del grupo y elvoltaje de línea en el lado secundario del grupo es

VLP / VLS = (Ö3 * VFP) / VFS

VLP / VLS = (Ö3 * a)

La conexión ð ðð no tiene problema con los componentes del tercer armónico en sus voltajes,ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta(ð). Está conexión también



es más estable con relación a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta(ð) redistribuyeparcialmente cualquier desbalance que se presente.

Esta disposición tiene, sin embargo, un problema. En razón de la conexión delta(ðð, el voltajesecundario se desplaza 30º con relación al voltaje primario del transformador. El hecho de que

un desplazamiento de la fase haya ocurrido puede causar problemas al conectar en paralelolos secundarios de dos grupos de transformadores. Los ángulos de fase de los transformadoressecundarios deben ser iguales si se supone que se van a conectar en paralelo, lo que significaque se debe poner mucha atención a la dirección de desplazamiento de 30º de la fase, quesucede en cada banco de transformadores que van a ser puestos en paralelo.

En estados unidos se acostumbra hacer que el voltaje secundario atrase al primario en 30º.Aunque esto es lo reglamentario, no siempre se ha cumplido y las instalaciones más antiguasdeben revisarse muy cuidadosamente antes de poner en paralelo con ellos un nuevotransformador, para asegurarse que los ángulos de fase coincidan.

La conexión que se muestra en la figura hará que el voltaje secundario se atrase, si lasecuencia es abc. Si la secuencia del sistema fase es acb, entonces la conexión que se ve en lafigura hará que el voltaje secundario se adelante al voltaje primario en 30º .

Se usa en los sistemas de transmisión de las subestaciones receptoras cuya función es reducirel voltaje. En sistemas de distribución es poco usual (no tiene neutro) se emplea en algunosocasiones para distribución rural a 20 KV

3.2.3- CONEXIÓN DELTA( Ð )- ESTRELLA( Ð )

En una conexión ð ðð , el voltaje de línea primario es igual al voltaje de fase primario, VLP=VFP,en tanto que los voltajes secundarios se relacionan por VLS =Ö3 *VFS, por tanto la relación devoltaje línea a línea de esta conexión es

VLP / VLS = VFP / (Ö3 * VFS)

VLP / VLS = a /Ö3

Esta conexión tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que eltransformador ð ððð La conexión que se ilustra en la figura, hace que el voltaje secundarioatrase el primario en 30º,tal como sucedió antes.



Se usa en los sistemas de transmisión en los que es necesario elevar tensiones de generación.En sistemas de distribución industrial, su uso es conveniente debido a que se tiene acceso ados tensiones distintas, de fase y línea.

3.2.4.- CONEXIÓN DELTA( Ð )- DELTA( Ð )

En una conexión de estas,

VLP = VFP

VLS = VFS

Así que la relación entre los voltajes de línea primario y secundario es

VLP / VLS = VFP / VFS = a

Esta conexión se utiliza frecuentemente para alimentar sistemas de alumbrado monofásicos ycarga de potencia trifásica simultáneamente, presenta la ventaja de poder conectar losdevanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene problemas de cargasdesbalanceadas o armónicas. Sin embargo, circulan altas corrientes a menos que todos lostransformadores sean conectados con el mismo tap de regulación y tengan la misma razón detensión.



DATOS OBTENIDOS EN LA PRATICA.

VFA-N1 123.7 V UV 210.9

VFA-N2 123.6 V VW 210

VFA-N3 126 V VW 212

Vv Ww UV Vw

Yy0 7.6 6.9 213 212.5

Yy6 213.2 215.7 213.4 212.9

Se observa que las distintas conexiones cumple las distintas características.

EN Yy0 Vv=Ww, Vv<UV, Vv<Vw.

EN Yy6 Vv=Ww, Vv>UV, Vv>Vw.

Vv Vw Ww UV Wv

Dy5 211.2 211.3 214 211.6 213.7

Dy11 214 201.3 202.5 210.8 428

EN Dy5 Vw=Vv, Vw>UV, Ww>Wv.

EN Dy11 Vw=Vv, Vw<UV, Ww<Wv.

CUESTIONARIO:

DESCRIBA EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE LA POLARIDAD EN TRANSFORMADORESTRIFÁSICOS.

En los transformadores trifásicos la polaridad correspondiente a cada fase se puede definir ydeterminar del mismo modo que para los transformadores monofásicos. Como se sabe, laprincipal finalidad de la determinación de la polaridad de un transformador es para suconexión en paralelo con otro, para el caso de un transformador trifásico se tiene la situación

ilustrada en la siguiente figura, donde se percibe fácilmente que cuando se desea conectar eltransformador en paralelo con otro, esto se hace conectando las fases 1 de ambos, 2 y 3, así como se hace para los monofásicos. Pero en el caso de los trifásicos, se deben comparar lastensiones entre las fases de uno y otro transformador ,que pueden no corresponder a lamisma polaridad y adicionalmente a los desfasamientos de las conexiones mismas n el caso delos transformadores trifásicos, se ha establecido una convención de manera que si se colocanobservador del lado de alta tensión, el primer aislador correspondiente a una fase, a suderecha queda designado como H1 y así sucesivamente, esta convención es la aplicada en lafigura anterior .Para determinar el desfasamiento, se pueden trazar los diagramas de lasiguiente figura, en que Se podrán dibujar de esta manera, debido a la definición de polaridadpor fase (en el caso sustractivo).

Los diagramas de la figura anterior representan tensiones entre fase y neutro, a partir de éstosse construyen los diagramas de las siguientes figuras, en donde se debe considerar que por la



secuencia impuesta en la marcación H1 , H2 y H3 se está admitiéndola secuencia de fases 1, 2y 3, esto es, que un observador parado en una determinada posición observa a los vectorescon una secuencia 1, 2, 3,girando en el sentido contrario al de las manecillas de un reloj,pasando por este punto en la secuencia 1, 2, 3.Algo importante a considerar es que es y este escon frecuencia uno de los errores que se cometen en la representación de las terminales al

indicar el primario con una secuencia y el secundario con otra.A partir de la figura anterior, si se coloca el vector representativo de la tensión entre las fases 1y 2 del TS y de la correspondiente TΙ en un mismo origen, se tiene el diagrama siguiente

Aquí se verifica la hipótesis de que siendo el neutro de la estrella inaccesible, el diagrama sepuede obtener en forma experimental y sólo se puede formar por la figura geométricacorrespondiente a las tensiones entre fases .Como se sabe, cuando se obtienen un diagramaen delta, se puede encontrar la correspondencia entre los devanados conectados en delta o

estrella. Por lo tanto, la prueba proporciona el conocimiento del defasamiento, pero nopermite saber el tipo de conexión del transformador. A partir de la figura anterior, eldesfasamiento angular está definido como el sentido existente entre X1X2 y H1H2 marcado de T

Ιa TS en el sentido contrario a las manecillas del reloj. Dentro de esta definición, el

desfasamiento angular del transformador considerado es de 30°, en el caso de que el mismotransformador fuera aditivo por fase, el ángulo hubiera sido 210°.Las condiciones de operaciónanteriores son reales, como se muestra en las siguientes figuras. La superposición de losdiagramas fasoriales del primario y del secundario (la superposición de los triángulos se debeal corto entre H1y X1, cuando se hace la determinación experimental del desfasamiento).En

caso de que sean aditivos, se tiene que H1y H2yX1X2 estarán desfasados de 180° a 210° y así sucesivamente para otras tensiones entre fases .En cada uno de los diagramas siguientesrepresentan particularidades, por ejemplo en (A) se tienen X3H2yX2H3 iguales (simetría de lafigura) y para (B) X 2H3=X3H3, es decir, al menos una condición siendo cierta para uno no lo espara el otro grupo.



PRESENTE LOS DIAGRAMAS FASORIALES DE LAS CONEXIONES DE LOS GRUPOS ENSAYADOSCON LOS VALORES DEL VOLTAJE

CONEXIÓN YY0

MEDIDAS

U-v 8.79 V

V-v 8.63 V

W-w 7 V

U-V 201 V

U-W 203 V

V-W 204 V

u-v 202 V

u-w 204 V

v-w 204 V

CONEXIÓN YY6

MEDIDAS

V-u 110 V

V-v 222 V

U-V 205 V

U-W 204 V

V-W 208 V

u-v 203 V

u-w 205 V

v-w 201 V



CONEXIÓN DY5

MEDIDAS

V-u 114 V

V-v 293 V

U-u 298.1 V

V-v 293 V

W-w 295 V

u-v 345 V

CONEXIÓN DY11

MEDIDAS

V-u 279.5 V

V-v 101.6 V

U-u 102 V

V-v 101 V

W-w 131 V

u-v 345 V

u-w 348 V

v-w 342 V



u-w 344 V

v-w 349 V

¿CUÁLES DEBEN SER LAS CONDICIONES NECESARIAS QUE SE DEBE CUMPLIR PARACONECTAR DOS TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS EN PARALELO?

Cuando se desea alimentar una carga que excede o puede exceder la capacidad de untransformador existente, entonces se puede conectar un segundo transformador en paralelo,esto puede ocurrir con transformadores monofásicos o trifásicos .Los requerimientosesenciales para una correcta operación en paralelo de dos o más transformadores son lossiguientes:

1. La polaridad debe ser la misma.2. La relación de transformación debe ser igual.3. La impedancia porcentual (en porcentaje) debe ser la misma.4. La rotación de fases (desfasamiento) debe ser igual.5. Los diagramas vectoriales y los desfasamientos deben ser los mismos .El conceptogeneral de operación en paralelo de los transformadores se muestra en la siguiente figura,que generaliza casos de transformadores monofásicos y trifásicos.

Una condición deseable también para la conexión en paralelo de transformadores, es que enlos transformadores que tienen distinta potencia en KVA, la impedancia equivalente debe serinversamente proporcional al valor de la capacidad individual en KVA, para prevenir de estamanera la presencia de corrientes circulantes.

ESTABLECER LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Y UNBANCO DE TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS.



El transformador trifásico presenta un desfase pequeño entre una de las dos fases debido a su

distribución geométrica lo cual no ocurre con un banco de tres transformadores ya que cada

uno conserva su flujo normar

El transformador trifásico resulta ser más económico, puesto que se trata de una sola

estructura, mientras que realizando una conexión de transformadores monofásicos se tendría

que hacer una inversión mucho más grande, debido a que cada bobinado presenta su propio

acorazado particular, lo cual implica mayor material, por lo cual el transformador trifásico

resulta ser mucho más conveniente en este aspecto. Sin embargo, en muchas ocasiones

pueden resultar más económicos los tres transformadores independientes; por ejemplo,

cuando por razones de seguridad en el servicio es necesario disponer de unidades de reserva:

con tres transformadores monofásicos basta otro transformador monofásico, con potencia un

tercio de la potencia total, mientras que un transformador trifásico necesitaría otro

transformador trifásico de reserva, con potencia igual a la de la unidad instalada. Es decir,

resulta más sencillo cambiar un solo transformador monofásico en lugar de cambiar un

trifásico completamente (Este sistema de transformación se emplea, sobre todo, en

instalaciones de gran potencia, en las cuales, puede resultar determinante el coste de la

unidad de reserva.).

Las perdidas en el transformador trifásico son menores debido a que el flujo es cerrado dentro

del sistema trifásico y la pérdida depende de la distancia del núcleo que es menor gracias alrecorte de ángulo de flujo

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtml



SI USTED NECESITA ABASTECER UNA CARGA DE 225 KVA A UNA INDUSTRIA IMPORTANTECOMO ABASTECE ESA CARGA:

* UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 225 KVA

* TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS DE 75 KVA* UN AUTOTRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 225 KVA

Si se usa un transformador trifásico las pérdidas son menores y el volumen del transformadores menor por lo que la lubricación y aislamiento se hace en un solo acorazado mientras que siusamos tres transformadores trifásicos estos necesitan un acorazado para cada uno y unsistema de conexión con mayores consideraciones de protección de arco con sus carcasas porlo que se necesita un análisis detallado y muchas veces presenta muchas dificultades deinstalación y las pérdidas son mayores ya que estos transformadores pierden potencia tresveces por ciclo

Si usamos un transformador trifásico al conectarse a la carga si existiese una sobrecarga enuna de las fases esto lo sentiría todo el sistema consumiendo 3 veces menos corriente en elprimario ya que las tres bobinas primarias tratan de suplir el contraflujo generado en elsecundario , mientras que si usamos tres transformadores monofásicos si una de las fases fallatoda la potencia la suple un solo transformador por lo que este se quemara o reducirá su vidaútil más rápido que en el caso de un transformador trifásico con la misma falla

Si usamos un autotransformador el costo será mucho menor pero dado que el primario estaeléctricamente conectado si se llegase a quemar el bobinado secundario arrastraría albobinado primario y la reparación seria mucho más costoso y difícil ya que hay que desmontartanto el devanado primario como el secundario

CONCLUSIONES

1) Un transformador trifásico puede conectarse en estrella en triangulo y en z y las

combinaciones tanto del bobinado primario como del secundario y la inversión en la

polaridad de los bobinados genera conexiones cuyo ángulo rotado presenta

características de polarización que se aprovechan para el acoplamiento de sistemas de

distribución con transformadores

2)

La conexión de los transformadores trifásicos depende de el ángulo de giro en pasosde 30º,por ejemplo si el ángulo rotado es de unos 180º el índice de polarización será

de 6

3) El factor de transformación dependerá de la conexión tanto del primario como del

secundario ,de tal forma que si las bobinas primarias son de 220V y se conectan en

delta y el bobinado secundario tiene bobinas de 220 y se conecta en estrella la relación

de transformación será de 1 a √

4) la principal finalidad de la determinación de la polaridad de un transformador es para

su conexión en paralelo con otro y la interconexión entre transformadores



5) cuando un transformador se conecta en estrella triangulo existe un desfasamiento

natural entres lo bobinados de 30º

6) En la conexión en Y, se conecta el neutro a tierra para evitar un desbalance devoltajes además del efecto de las terceras armónicas.

7) Antes de cerrar la conexión delta es necesario verificar que el voltaje seaaproximadamente cero, caso contrario no se puede cerrar la conexión delta.

8) El número que acompaña al tipo de conexión indica cuantas veces se encuentradesfasado 30 grados el secundario respecto al primario.

9) Para poder asegurar que el transformador se encuentra en una determinadaconexión primero se debe verificar que cumpla todas las condiciones, caso

contrario no se puede asegurar nada.

10) De forma general existen cuatro grupos de conexiones, es importante conocerla conexión exacta del transformador para su utilización.

RECOMENDACIONES

1) Cuando se conecte un transformador en delta por el lado del secundario se debe

verificar que no exista voltaje entre los terminales de la conexión del delta abierto ya

que es común que la polaridad al secundario este invertida en una de los bobinados y

por el circule un voltaje elevado y puede producirse un corto circuito de magnitud

considerable

2) Tener presente los datos de placa del transformador para tener una idea previade los valore que se espera encontrar.

3) Ir vestido de una manera adecuada para evitar accidentes en el laboratorio.

4) Poner atención a las instrucciones del profesor para evitar cualquier daño tanto

a personas como a equipos.

5) Poner especial atención al momento de determinar la polaridad relativa deltransformador trifásico de un solo cuerpo ya que en caso de existir falla, se

deberá revisar todo nuevamente para encontrar el error.

6) Reemplazar el transformador por uno en buenas condiciones.BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador http://html.rincondelvago.com/transformador_2.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

http://html.rincondelvago.com/transformador_2.html


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http://html.rincondelvago.com/el-transformador-trifasico.html

http://www.google.com.ec/#hl=es&pwst=1&sa=X&ei=m8bNTqHPDKne0QGHkLES&ve

d=0CBkQvwUoAQ&q=transformador+trifasico&spell=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb

&fp=68094d004a6ecbbc&biw=1760&bih=752

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http://www.ruelsa.com/cime/boletin/2005/bt10.pdf

Apuntes de clase.

http://www.nichese.com/trans-banco.html http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:XgEvGg6Q5VAJ:prof

esormolina2.iespana.es/electronica/componentes/bobinas_trafos/trafos_trif.htm+banco+de+transformadores+trifasicos&cd=4&hl=es&ct=clnk&gl=ec




http://www.google.com.ec/#hl=es&pwst=1&sa=X&ei=m8bNTqHPDKne0QGHkLES&ved=0CBkQvwUoAQ&q=transformador+trifasico&spell=1&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&fp=68094d004a6ecbbc&biw=1760&bih=752



















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