LABORATORIO N 03
TRANSFORMADORES TRIFSICOS
1. RESUMEN.-En esta prctica de laboratorio se trabaj con el
transformador trifsico en sus distintas conexiones: delta delta,
delta estrella, estrella estrella, estrella delta, y delta abierta,
con el objeto de determinar la razn del transformador a de lnea y
de fase. En cada una de las conexiones realizadas se trabaj con el
nmero de espiras 800 en el primario y 400 en el secundario, adems
se hizo uso de un banco de transformadores en conexin estrella del
cual cada lnea entregaba 24 V al transformador trifsico.
2. OBJETIVOS.-
Obtener la razn de transformacin a por fase y por lnea del
transformador trifsico conectado en delta delta, delta estrella,
estrella estrella, estrella delta, y delta abierta.
3. FUNDAMENTO TEORICO.-
Ilustracin 1- Transformadores monofsicos formando un
transformador trifsicoUn sistema trifsico se puede transformar
empleando 3 transformadores monofsicos. Los circuitos magnticos son
completamente independientes, sin que se produzca reaccin o
interferencia alguna entre los flujos respectivos.
Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador
trifsico compuesto de un nico ncleo magntico en el que se han
dispuesto tres columnas sobre las que sitan los arrollamientos
primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto
un transformador trifsico como vemos a continuacin.Si la
transformacin se hace mediante un transformador trifsico, con un
ncleo comn, podemos ver que la columna central (fig. A) est
recorrida por un flujoFque, en cada instante, es la suma de tres
flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120. El flujoFser pues
siempre nulo. En consecuencia, se puede suprimir la columna central
(fig. B). Como esta disposicin (fig. b) hace difcil su construccin,
los transformadores se construyen con las tres columnas en un mismo
plano (fig. C). Esta disposicin crea cierta asimetra en los flujos
y por lo tanto en las corrientes en vaci. En carga la desigualdad
de la corriente es insignificante, y adems se hace ms pequea
aumentando la seccin de las culatas con relacin al ncleo
central.
Ilustracin 2- Transformador trifsico de ncleo comn
Conexiones de Transformadores trifsicos:
Conexin estrella-estrella: Recordando la definicin de relacin de
transformacin, en este tipo de conexin el cociente entre el nmero
de espiras de primario y secundario coincide con el cociente entre
las tensiones primaria y secundaria. Es el ms utilizado para
pequeas potencias pues adems permite sacar neutro tanto en el
primario como en el secundario. (1)
Ilustracin 3- Conexin Estrella Estrella Conexionado
estrella-tringulo: En este conexionado la relacin de transformacin
es veces mayor que la relacin del nmero de espiras y la corriente
que circula por las bobinas secundarias es veces menor que la de
salida.
(2)
Ilustracin 4 - Conexin Estrella Tringulo Conexin
tringulo-estrella: Suele ser habitual en transformadores
elevadores, pues la tensin secundaria es superior a la
primaria.
(3)
Ilustracin 5- Conexin Tringulo Estrella Conexionado
tringulo-tringulo: En este caso coinciden las tensiones primarias y
secundarias con las de sus respectivos devanados; no as las
corrientes.
Ilustracin 6 - Conexin Tringulo Tringulo (4)
Conexionado delta abierta ( - ): En ciertos casos un grupo
completo de transformadores puede no utilizarse para lograr
transformacin trifsica. Por ejemplo, supongamos que un grupo de
transformadoresD-D, compuesto de transformadores separados, tiene
una fase averiada que se debe retirar para repararla. La corriente
nominal es la misma en cada transformador, aun si hay dos o tres de
stos. El voltaje tambin es el mismo en cada uno de ellos; as que la
relacin de la potencia de salida disponible en el grupo delta
abierto y la potencia de salida disponible del grupo trifsico
normal es:
Ilustracin 7 - Conexin Delta Abierta(5)
Entonces la potencia disponible que sale del grupo en
delta-abierta es slo el 57.7% de la potencia nominal del grupo
original.
4. INSTRUMENTOS Y MATERIALES.-
Alimentador trifsico 220vTRANSFORMADORES
Generador trifsico (Banco trifsico 220v/15v)
Cables de conexin Multmetro
5. METODO Y ESQUEMA EXPERIMENTAL.-
Instalacin de la fuente generador trifsico cuya salida sea de 15
voltios conexin delta
Usando 3 transformadores con N1=800 N2=400 proceder a instalar
los siguientes bancos trifsicos de prueba Banco trifsico reductor
con conexin Y Y
Banco trifsico reductor con conexin Y
Banco trifsico reductor con conexin Y
Banco trifsico reductor con conexin
Banco trifsico reductor con conexin delta abierta, pero en este
caso se retira un transformador
Luego tomando una conexin instalada se procede a conectar los
extremos libres de esta en el generador trifsico de 15 voltios,
tomando los valores de los voltajes de fase y de lnea, luego se
hace procede hacer lo mismo con el resto de las conexiones
instaladas
Luego de tomar los datos de cada banco trifsico de prueba,
procederemos a constatar con las siguientes formulas, para
asegurarnos que todo se ha realizado correctamente, es decir
coincide la teora con la parte experimental: Y Y: Y : Y : Y :
abierta:
6. DATOS EXPERIMENTALES.-
Tabla 1: Conexin DELTA - DELTA
PRIMARIOSECUNDARIO
V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)
24241212
Tabla 2: Conexin DELTA -Y
PRIMARIOSECUNDARIO
V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)
24242412
Tabla3: Conexin Y -Y
PRIMARIOSECUNDARIO
V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)
2414127
Tabla 4: Conexin Y - DELTA
PRIMARIOSECUNDARIO
V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)
241477
Tabla 5 : Conexin DELTA ABIERTA
PRIMARIOSECUNDARIO
V. Lnea (V)V. Fase (V)V. Lnea (V)V. Fase (V)
24241212
CONEXIN DELTA DELTA
En la conexin Delta Delta, la relacin de lnea como para la de
fase es la misma sin margen de error. CONEXIN DELTA Y
En la conexin Delta Y, la relacin de fase es distinta
tericamente como experimental esto se debi al margen de error del
empleo de los instrumentos de medicin. CONEXIN Y Y
En la conexin Y Y, la relacin de lnea como para la de fase es la
misma sin margen de error.
CONEXIN Y DELTA
En la conexin Y Delta, la relacin de fase es distinta
tericamente como experimental esto se debi al margen de error del
empleo de los instrumentos de medicin.
7. ANALISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIN.- Es evidente que los datos
experimentales se acercan en cierta medida a los valores tericos.
Existen infinidad de caractersticas y requisitos que deben cumplir
los trasformadores en la los sistemas trifsicos, tales como: igual
lote de fabricacin, igual nmero de devanados, ncleos y alambres de
la misma calidad, similar factor de potencia, etc.Sim embargo, en
la prctica resulta un tanto contraproducente verificar cada aspecto
debido a que se necesitan soluciones rpidas, es por eso que se
toman las caractersticas ms significativas:
La impedancia de los trasformadoresEl ngulo de fase (Factor de
potencia)
La corriente nominal es la misma en cada transformador, as como
tambin el voltaje, sin importar si son dos o tres. Por lo que la
relacin es:
8. CONCLUSIONES.-
Evidentemente, para hacer los clculos y verificar las relaciones
por motivos de rapidez se asume que los tres trasformadores son
iguales y que por lo tanto tienen los mismos parmetros, es por esto
que para tener mayor confiabilidad se deben comprar de un mismo
fabricante y se deben de medir los voltajes y corrientes a modo de
verificacin.
Cabe resaltar que como se haba dicho anteriormente, para hacer
un banco de trasformadores los tres dispositivos integrantes debe
de cumplir ciertas caractersticas para tener una adecuada
efectividad. Sin embargo, cuando el grupo hizo el experimento
encontr un dificultad, ya que se midieron los voltajes de las
salidas y no eran los mismos, estos eran 16V, 16V y 14V. Por lo que
se desisti del uso de dichos transformadores para la fuente y se
procedi a usar otro grupo.
Debido a que la potencia baja al hacer una conexin
delta-abierta, se debe de tener eso en cuenta para no tener
inconvenientes en los equipos.
9. BIBLOGRAFIA.- Wildi, Theodore. Mquinas Elctricas y Sistemas
de Potencia, 6ta edicin. Editorial Pearson Education.
Chapman, Stephen. Mquinas Elctricas, 4ta edicin. Editorial
McGraw - Hill