Transformador Bifacico Y Monofacico

Transformador o trafo (abreviatura), es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Además es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes.

Casi todos los sistemas importantes de generación y distribución de potencia del mundo son, hoy en día, sistemas de corriente alterna trifásicos. Puesto que los sistemas trifásicos desempeñan un papel tan importante en la vida moderna, es necesario entender la forma como los transformadores se utilizan en ella. Considerables ventajas son las que ganan con el uso de un solo transformador trifasico en lugar de tres unidades monofasicas de la misma capacidad total. Las ventajas son rendimiento incrementado, tamaño reducido, peso reducido y menor costo.

II. OBJETIVOS

Este tema tiene por objeto estudiar:

• Cada una de las caracteristicas de un transformador trifásico.

• Las diferentes conexiones de los transformadores trifásicos.

• Los diferentes tipos refrigeración de los transformadores trifásicos.

• La relación de transformación en cada una de las formas de conexión.

III. DESARROLLO DE CONTENIDOS

A. GRUPOS DE CONEXIÓN

Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las podemos conectar de varias formas, teniendo cuatro posibles casos: estrella/estrella, estrella/delta, delta/estrella, delta/delta. Es decir, podemos conectar las bobinas primarias en estrella o en triángulo al igual que las bobinas secundarias. Dependiendo como lo hagamos tendremos unas características técnicas u otras. De esta forma, la relación de las tensiones de entrada y de salida no solamente dependerá de la relación de vueltas (espiras) de las bobinas primarias y secundarias, sino que también dependerá de cómo estén conectadas las bobinas primarias y las bobinas secundarias.

Figure 1. Conexión de un transformador trifásico

1) La conexión estrella/estrella (Y/Y): Con este tipo de conexión se tienen dos neutros, uno en las bobinas primarias y otro en las bobinas secundarias. El problema surge cuando no se conectan estos neutros a la masa o tierra, porque las señales u ondas senoidales salen por el secundario distorsionadas.

Solamente no es necesario conectar los neutros a tierra cuando el sistema trifásico esta muy equilibrado. Asimismo, debemos indicar que no hay un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y las tensiones de salida.

Figure 2. Conexión estrella/estrella (Y/Y)

2) La conexión estrella/triángulo (Y - Lc): Con este tipo de conexión la corriente en el devanado de las bobinas secundarias es de un 58% de la corriente carga. La distorsiones de las tensiones de salida no resultan tan severos como en una conexión Y/Y. También tenemos que señalar que existe un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y de salida de 30 °. Este tipo de conexión se puede utilizar en aplicaciones de reducción.

Figure 3. Conexión estrella/triángulo (Y-6)

3) La conexión triángulo/triángulo (Lc - Lc): Este tipo de conexión tiene la desventaja de no disponer de ningún neutro, ni en el primario ni en el secundario. Otra desventaja es el aislamiento eléctrico que resulta más caro que otro de conexión (Y), para las mismas especificaciones técnicas. En este tipo de conexión las tensiones de entrada y salida se encuentran en fase. Este sistema de conexión es utilizado en sistemas trifásicos donde la tensión no es muy elevada. La principal ventaja de este modo de conexión es que aunque las cargas no estén bien equilibradas las tensiones mantienen un buen equilibrio. En el siguiente dibujo se puede apreciar como se realizan las conexiones entre los tres transformadores monofásicos:

Figure 4. Conexión triángulo/triángulo

4) La conexión triángulo/estrella (Lc - Y ): Con una conexión de este tipo se consigue un adelanto de fase de 30° de las tensiones de salida respecto a las tensiones de entrada. La principal ventaja de este tipo de conexión es que se reduce considerablemente el gasto económico en el aislamiento interno del transformador. Sin embargo, la desventaja del desfase de 30° puede ser negativa, pues la conexión en paralelo con otra fuente de energía es imposible, por otro lado, en el caso de que este banco de transformadores tenga que alimentar a un grupo de cargas aisladas no representaría ningún inconveniente el desfase. Asimismo, podemos apreciar en el dibujo que el secundario tiene un neutro. Este tipo de conexión se utiliza en aplicaciones de elevación de tensiones.

Figure 5. Conexión triángulo/estrella

Los tres arrollamientos, tanto del primario como del secundario, se pueden conectar de diversas formas, siendo las siguientes algunas de las más frecuentes

5) Índice Horario: Dependiendo del tipo de conexión, las tensiones simples del primario y del secundario pueden no estar en fase, cosa que siempre ocurre en los transformadores monofásicos. Para indicar el desfase existente entre las tensiones simples, se suele utilizar el llamado índice horario (ángulo formado por la aguja grande y la pequeña de un reloj cuando marca una hora exacta), expresado en múltiplos de 30° (ángulo entre dos horas consecutivas, 360°/12=30°).

El conocimiento del desfase (índice horario) es muy importante cuando se han de conectar transformadores en paralelo, dado que entonces, todos los transformadores deben tener el mismo índice horario, para evitar que puedan producirse corrientes de circulación entre los transforrnadores cuando se realice la conexión.

A continuación veremos algunas de las forrnas mas fre¬ cuentes de conexión (el desfase se obtiene multiplicando el numero que acompafia la denominación por 30, ejemplo: en Yy6 el desfase es 6 * 30 = 180°)

B. TIPOS DE NUCLEOS TRIFASICOS

Existen especialmente dos forrnas de nucleo que se utilizan en los transforrnadores trifasicos cuando utilizamos un único núcleo.

1) Transformador trifasico tipo nucleo: El tipo núcleo tiene tres

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