PRÁCTICA 4. EL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

PRÁCTICA 4. EL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO

1. OBJETIVO.

Al término de la práctica el alumno:

1. Conocerá los tipos de conexiones de un transformador trifásico.
2. Entenderá los conceptos de desplazamiento angular y diagrama fasorial.
3. Conocerá las pruebas que se aplican a un transformador antes de su instalación.

2. INTRODUCCIÓN.

Dependiendo del propósito de la instalación, un transformador se puede conectar de distintas formas.

En el caso de los transformadores monofásicos, hay distintas formas de conectarlos a la fuente de alimentación y a la carga. En los transformadores trifásicos la polaridad correspondiente a cada fase se puede definir y determinar del mismo modo que para los transformadores monofásicos. Como se sabe, la principal finalidad de la determinación de la polaridad de un transformador es para su conexión 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 el transformador en paralelo con otro, esto se hace conectando las fases 1 de ambos, 2 y 3, así como se hace para los monofásicos

[pic 1]

El concepto de polaridad.

La polaridad de los transformadores indica el sentido relativo instantáneo del flujo de corriente en las terminales de alta tensión con respecto a la dirección del flujo de corriente en los terminales de baja tensión. La polaridad de un transformador de distribución monofásico puede ser aditiva o sustractiva. Una simple prueba para determinar la polaridad de un transformador es conectar dos bornes adyacentes de los devanados de alta y baja tensión y aplicar un voltaje reducido a cualquiera de los devanados.

Cuando dos o más transformadores se conectan juntos es importante conocer la dirección relativa del voltaje de cada transformador.

Se han establecido ciertas convenciones para designar la llamada polaridad de un transformador.

La prueba de polaridad.

Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación:

1. Hacer una conexión entre las terminales de alto y bajo voltaje del lado derecho cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas.
2. Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 V, a las terminales de alto voltaje y medir este voltaje con un voltímetro.
3. Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje a la terminal del lado Izquierdo de bajo voltaje.

Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva.

Nomenclatura de los transformadores.

Está establecido como estándar que las entradas a la bobina primaria del transformador se utilicen las siguientes letras:

[pic 2]

[pic 3]

Y en las salidas de la bobina secundaria se establece la siguiente nomenclatura:

[pic 4]

.[pic 5]

Conexión de los transformadores.

La transformación trifásica se puede realizar por medio de tres transformadores monofásicos en conexión trifásica o por medio de transformadores trifásicos. Los métodos de conexión de los devanados para la conexión trifásica son los mismos, ya sea que se usen tres devanados en un transformador trifásico, o bien, tres transformadores monofásicos por separado en conexión trifásica. Las conexiones trifásicas más comunes son las denominadas delta y estrella.

• Conexión delta-delta: Esta conexión se usa con frecuencia para alimentar cargas de alumbrado pequeñas y cargas trifásicas simultáneamente. Para esto se puede localizar una derivación o Tap en el punto medio del devanado secundario de uno de los transformadores conectándose a tierra y se conecta también al neutro del secundario. De esta manera, las cargas monofásicas se conectan entre los conductores de fase y neutro, por lo tanto, el transformador con la derivación en el punto medio toma dos terceras partes de la carga monofásica y una tercera parte de la carga trifásica. Los otros dos transformadores, cada uno toma un tercio de las cargas monofásicas y trifásicas.
• Conexión estrella-delta: Esta conexión se usa con frecuencia para alimentar cargas trifásicas grandes de un sistema trifásico de alimentación conectado en estrella. Tiene la limitante de que, para alimentar cargas monofásicas y trifásicas en forma simultánea, no dispone del neutro. Por otra parte, tiene la ventaja relativa de que la impedancia de los tres transformadores no necesita ser la misma en esta conexión.
• Conexión delta abierta-delta abierta: La conexión delta-delta representa en cierto modo la más flexible de las conexiones trifásicas. Una de las ventajas de esta conexión, es que, si uno de los transformadores se daña o se retira de servicio, los otros dos pueden continuar operando en la llamada conexión delta-abierta o V. Con esta conexión se suministra aproximadamente el 58% de la potencia que entrega un banco en conexión delta-delta. En la conexión delta abierta, las impedancias de los transformadores no necesitan ser iguales necesariamente, aunque esta situación es preferible cuando es necesario cerrar la delta con un tercer transformador. La conexión delta abierta, se usa normalmente para condiciones de emergencia, cuando en una conexión delta-delta uno de los transformadores del banco se desconecta por alguna razón. En forma similar a la conexión delta-delta, del punto medio del secundario de uno de los transformadores se puede tomar una derivación para alimentar pequeñas cargas de alumbrado o bien otros tipos de cargas.

 Pruebas a transformadores.

Las pruebas se hacen en los transformadores y sus accesorios por distintas razones, durante su fabricación, para verificar la condición de sus componentes, durante la entrega, durante su operación como parte del mantenimiento, después de su reparación, etc. Algunas de las pruebas que se hacen en los transformadores se consideran como básicas y algunas otras varían de acuerdo a la condición individual de los transformadores y pueden cambiar de acuerdo al tipo de transformador, por lo que existen distintas formas de clasificación de las pruebas a transformadores, por ejemplo, algunos las clasifican en prueba de baja tensión y prueba de alta tensión. También se pueden agrupar como pruebas preliminares, intermedias y de verificación. Las pruebas preliminares se realizan cuando un transformador se ha puesto fuera de servicio para mantenimiento programado o para revisión programada o bien ha tenido alguna falla. Dichas pruebas se realizan antes de abrir el transformador y tienen el propósito general de encontrar el tipo y naturaleza de la falla. Las pruebas mencionadas incluyen:

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