TRANSFORMADOR TRIFASICO
I.
OBJETIVO: -Analizar las conexiones de un transformador trifásico -Determinar el circuito equivalente y el rendimiento de un transformador trifásico
-Identificar bobinados y analizar el comportamiento de un transformador trifásico.
II.
FUNDAMENTO TEORICO
EL TRANSFORMADOR TRIFASICO Actualmente casi todos los sistemas principales de generación y distribución de
potencia en el mundo son trifásicos de CA. Para transformar la corriente alterna trifásica se puede hacer uso de tres transformadores monofásicos. En el sistema trifás tri fásico ico est estos os tre tres s tra transf nsform ormado adores res deb deben en tra trabaj bajar ar com como o una sol sola a uni unidad dad.. Es lógico preguntarse si no sería posible unir los tres transformadores monofásicos en un solo artefacto trifásico y con ello conseguir economía de material. Imagin Ima ginémo émonos nos tre tres s tra transf nsforma ormadore dores s ind indepe ependi ndient entes. es. ni niénd éndolos olos en un sol solo o transformador trifásico! dejamos sin modificación a"uella parte de los n#cleos "ue lle$an los arrollamientos y unimos los demás lados de los tres n#cleos en un camino magnético com#n. %al sistema magnético puede ser comparado con la cone&ión en estrella de tres circuitos eléctricos.
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Pero en el sistema trifásico con carga uniforme el conductor neutro resulta superfluo' prescindiendo de él! habremos conseguido economía de cobre. En el sistema magnético al conductor neutro corresponde el tronco central com#n. El flujo en el hierro del transformador puede ser considerado como directamente proporcional a la tensión y atrasado en fase con respecto a la misma en un ángulo casi igual a ()*. En consecuencia! las tres tensiones primarias deben dar lugar a tres flujos de igual amplitud desfasados entre sí +,)*. -a suma de estos tres flujos en el tronco com#n es igual a cero! lo "ue permite suprimirlo. El n#cleo simétrico indicado en la figura no se presta a la fabricación y actualmente se lo reemplaa por el indicado en la siguiente figura/
%anto los tres bobinados primarios como los tres secundarios se pueden conectar de cual"uiera de las dos formas trifásicas conocidas/ estrella o triángulo. Estas formas de cone&ión si bien en teoría se las conoce de la siguiente forma/
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estrella
triángulo
En la práctica para transformadores trifásicos las cone&iones anteriores se hacen de la siguiente forma/
estrella
triángulo
El aspecto de un transformador trifásico en aire sería el siguiente/
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-a mayor parte de los transformadores trifásicos son de media y de alta tensión por lo tanto los bobinados no se pueden ejecutar en aire por"ue no tienen suficiente aislación! por esa raón se los construye inmersos en aceite aislante. El aceite aislante es un aceite mineral "ue posee una rigide dieléctrica muy superior a la del aire.
Constitución
Al tratar del transformador trifásico suponemos "ue sus de$anados! tanto de alta como de baja tensión! se hallan conectados en estrella. 0eg#n la aplicación a "ue se destine un transformador! deben considerarse las posibilidades de establecer otras cone&iones distintas! las cuales ofrecen sobre todo especial interés desde el punto de $ista del acoplamiento en paralelo con otros transformadores.
.
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Ensayo de vacío 0e utilia para encontrar las perdidas en el hierro en un transformador! pero en la forma indicada en la siguiente figura.
0e conectan , $atimetros monofásicos o uno trifásico! seg#n el conocido método de medición de potencia total trifásica! un $oltímetro para $erificar la tensión normal! y! opcionalmente! amperímetros para poder determinar la corriente de $acío! y con ella! el ángulo de fase en $acío. 0i el $atimetro es trifásico dará directamente en su escala la potencia total absorbida por el transformador! pero si se trata de dos monofásicos! hay "ue tener cuidado con un detalle "ue recordaremos. En el método de medida de los dos $atimetros! seg#n se estudio en electricidad! se sumaban las indicaciones cuando el desfasaje entre la corriente y la tensión era menor de 1)2! pues si ese ángulo era superado! había "ue retar ambas lectura. En un transformador en $acío! es seguro "ue el angula de desfasaje supera los 1)2! por lo cual hay "ue tener presente esta circunstancia! restando las lecturas de ambos instrumentos.
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3inalmente! la potencia total de $acío representa las perdidas en el hierro de todo el transformador! y el ángulo de desfasaje de la corriente de $acío será/ cos Ɵ
=W /( √ 3∗V ∗ I ) 0
0
4ebiendo tenerse presente "ue el ángulo cuyo coseno da la ultima formula! no es el "ue corresponde a una fase particular! sino "ue a un intermedio entre las tres fases! ya sabemos "ue son distintos. Para tener el $alor e&acto de cada uno! habría "ue conectar tres juegos de instrumentos! uno en cada fase! y calcular el angulo por el método de medida "ue se conoce y "ue se $io en la sección correspondiente a los monofásicos. Ensayo de corto circuito 0e utilia para determinar las perdidas en el cobre! pero en este caso no es menester medir las pérdidas en las tres fases! pues como son iguales en todas! basta medir en una fase y multiplicar por tres. 0e emplea el es"uema "ue se muestra en la siguiente figura.
%al como se $io en ensayo para transformadores monofásicos! hay "ue aplicar al primario una tensión reducida! "ue se grad#a de manera de tener en el secundario la carga normal! acusada por el amperímetro. El $atimetro indica la potencia "ue absorbe una fase del transformador con secundario en cortocircuito. -as pérdidas totales en el cobre se calculan multiplicando esa lectura por tres.
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5 una $e "ue conocemos las pérdidas totales en el hierro y en el cobre de nuestro transformador trifásico! para determinar el rendimiento no hay más "ue conocer la potencia normal secundaria y aplicar la siguiente formula n 6 7, 8 97, : Pf : Pc; 4onde 7, es la potencia total trifásica para el secundario! en
III.
EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR
•
1.- Un transformador trifásico
•
2. Un ampermetro de pinza A!
•
". Un ampermetro anal#$ico A!
•
%. Un voltmetro anal#$ico A!
•
&. 'res resistencias de 11 o(mios)*+
•
,. Dos vatmetros monofásicos
•
. Un osciloscopio
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IV.
PROCEDIMIENTO
1. ealizar las conexiones de la fi$ura ")alimentando al primario del transformador trifásico con una tensi#n de "x2% / obtenida de una fuente alterna y verificar en el osciloscopio del desfasa0e de 1& 2. 3acer las conexiones de la fi$ura % para determinar los bornes (om#lo$os ". !onectar el secundario a una car$a trifásica equilibrada en 4 .!on una alimentaci#n de "x 2% / al primario) verificar midiendo con un voltmetro tensiones del primario y secundario y con una pinza amperim5trica las corrientes del primario y secundario %. ealizar los ensayos de vaco y cortocircuito se$6n la fi$ura , y alimentando en el ensayo de vaco con tensi#n nominal 22/ y el cortocircuito con 12 /ac y multiplicar por 2718Icc &. 9ncontrar con los datos de vaco y cortocircuito) el circuito equivalente para una fase y el rendimiento del transformador :bservaremos en el osciloscopio el desfasa0e de las lneas de tensi#n .
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Datos de corrientes en el transformador trifásico; 9l promedio de las tres lneas en el primario es 1,.&" Amperios. 9l promedio de las tres lneas en el secundario es <.&* Amperios. Ensayo d !o"#o!$"!%$#o
=otencia aparente es ; >7 ??9sec @ I1B @ "C.&B E s!%nda"$o &'( +.,.0+ 1.-0 2.-
V.
I L) &A( 2.2 % , .,
Po#n!$a a*a"n# &VA ( 1.<1"" "%.*, <.2< 12&.*%
CUESTIONARIO
). 3Po" 4%5 a %n #"ans6o"7ado" 8'ado" s 8 !on!#a s#"88a/d8#a y a %n "d%!#o" n d8#a /s#"88a9
9l uso de este tipo de transformadores es aumentar el5ctricamente la tensi#n desde un $enerador (asta la alta tensi#n más conveniente para la transmisi#n de potencia. os transformadores elevadores de $eneraci#n se instalan en una central el5ctrica y son construidos como unidades monofásicas o trifásicas.
+. 3C7o s ;a" s$ 8 #"ans6o"7ado" s#? !on!#ado9
Eo todos los transformadores tienen neutro) solo aquellos que son trifásicos y conectadas su bobinas en estrella son los que tienen neutro propio !uando se produce un defecto a tierra en una linea trifásica o en las car$as que alimentan dic(a linea se produce un nuevo circuito que se cierra por tierra. a linea o la car$a que accidentalmente queda a tierra alimenta a tierra una corriente el5ctrica que se desplaza por la tierra y lle$a al neutro del transformador donde all se reparte entre las lineas trifásicas y queda el circuito cerrado. a alimentaci#n al circuito la produce las espiras del transformador situadas entre la puesta a tierra del mismo y la linea que tiene el defecto. a corriente va por esa linea y retorna como (emos dic(o por la tierra. FIEE - UNMSM
0. Q% $7*8$!an!$a #$n 8 ds6asa@ d 8as #ns$ons so" 8a !a"a9 9n una lnea el5ctrica la tensi#n en un determinado punto depende de las cadas de tensi#n en la lnea) y dado que el $rado de car$a de una lnea es variable a lo lar$o del da) la tensi#n tambi5n será variable. as resistencias son elementos pasivos que no $eneran desfase en la corriente. >in embar$o) bobinas y condensadores son elementos reactivos que $eneran campos) respectivamente) ma$n5ticos y el5ctricos. 9stos campos presentan una cierta FinerciaG a ser creados o destruidos) y es esta FinerciaG la que introduce desfases en la corriente. Ambos elementos producen efectos contrarios en la corriente) las bobinas introducen desfases positivos) y los condensadores ne$ativos. >in embar$o) las car$as reales nunca son FpurasG si no que presentan un comportamiento intermedio entre car$as pasivas y reactivas. =ara caracterizar las car$as reales empleamos el án$ulo de desfase que introducen entre tensi#n y corriente. Una resistencia pura es una car$a de H) una bobina una resistencia de <H) y un condensador -<H. os comportamientos mixtos presentan valores de desfase intermedios entre estos lmites
.
3Pa"a 4%5 8 *%d s"'$" !ono!" 8os o"ns ;o78oos d %n #"ans6o"7ado" #"$6?s$!o9
a definici#n más empleada se vincula con las fuerzas ma$netomotrices ?productos EIB) que act6an en el circuito ma$n5tico) y es la si$uiente; Fsi en los distintos arrollamientos entra corriente por los bornes (om#lo$os) las fuerzas ma$netomotrices ?fmmB desarrolladas se suman entre sG. 9l sentido de la fmm que desarrolla una bobina depende del sentido de la corriente y de la forma en que se (a devanado el arrollamiento y está determinada por la re$la del tirabuz#n o de la mano derec(a. =or e0emplo en el circuito ma$n5tico de la fi$ura 2 se muestra c#mo al entrar corriente por los bornes (om#lo$os las fuerzas ma$netomotrices desarrolladas se suman.
Una vez dado el sentido de los arrollamientos) los bornes (om#lo$os quedan unvocamente determinados y su ubicaci#n no puede ser arbitraria. :tra propiedad de los bornes (om#lo$os es que) ante un flu0o variable) los bornes (om#lo$os tienen la misma polaridad instantánea) fi$ura ".
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VI.
BIBLIORAFIA
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