Transformadores

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

Introducción:

En la actualidad, la gran mayoría de los sistemas de distribución y generación de energía son sistemas trifásicos de CA. Por ello este capítulo del curso muestra el modo de utilización de los transformadores en este tipo de sistemas.

En la presente exposición no se entrará en detalles, ya que estos pueden ser revisados por el estudiante en el libro de referencia mencionado.

Es importante para el estudiante revisar los conceptos sobre circuitos trifásicos. Un pequeño resumen de estas definiciones se muestra ahora:

Circuitos Trifásicos Simples

En los siguientes circuitos se muestran las variaciones que sufren las corrientes y los voltajes al pasar de las líneas a las fases.

1. Circuito Delta-delta

2. Circuito Delta-estrella:

3.Circuito Estrella-delta:

4.Circuito Estrella-estrella:

Lo que se presentará a continuación son todos los tipos de conexiones para transformadores trifásicos: Delta-delta, delta-estrella, estrella-delta, estrella-estrella; también se mostrará mediante gráficas el cambio que sufren los valores de corriente y voltaje a lo largo de las líneas y fases del circuito.

Conexiones de Transformadores Trifásicos

Un transformador trifásico está constituido por tres transformadores, que se encuentran separados o combinados sobre un solo núcleo. Los primarios y secundarios de cualquiera de ellos pueden conectarse en estrella o en delta, dando lugar a un total de cuatro posibilidades de conexión en el transformador trifásico:

Conexión Delta-Delta:

Características:

-Los voltajes primarios de línea y de fase son iguales:

-Las tensiones secundarias cumplen la siguiente relación:

-La relación entre tensiones de fase es:

-La relación entre los voltajes de línea es:

Gráfica Explicativa:

Conexión Delta-estrella:

Características:

-Los voltajes de línea y de fase son iguales en el primario y en el secundario:

-Los voltajes de línea de primario y secundario guardan la siguiente relación:

Gráfica Explicativa:

Conexión Estrella-delta:

Características:

-Los voltajes primarios de línea y de fase cumplen la relación:

-Las tensiones secundarias de línea y fase son iguales:

-La relación de tensiones de fase es:

-La relación entre los voltajes de línea del primario y secundario es:

Gráfica Explicativa:

Conexión Estrella-estrella:

Características:

-Los voltajes de línea se relacionan con los voltajes de fase según las expresiones:

-Los voltajes de línea de primario y secundario guardan la siguiente relación:

Gráfica Explicativa:

Un caso particularmente especial es la conexión Delta - abierta

La clave para analizar cualquier banco trifásico consiste en visualizar uno solo de los transformadores del banco. Cualquier transformador individual del banco se comporta exactamente igual al transformador monofásico.

Conexión Delta-abierta:

La nomenclatura a1a2-b1b2-c1c2 me indica que la parte izquierda representa el secundario del transformador (en una conexión Delta o Triángulo en el secundario) y la parte derecha representa un conjunto de cargas con impedancia Z que hemos colocado en este caso en configuración también Delta o Triángulo. Ya que es una conexión Dd, mas a la izquierda del secundario del transformador que se ha indicado líneas arriba está ubicado el primario del transformador que no se dibujó por razones de espacio.

En este caso la tensión entre los puntos a1(c2) y b2(c1) sigue siendo la misma que la que se tendría si no se hubiese quitado el bobinado c1c2. Es decir, si con todo el sistema completo, la tensión de línea V c1c2 era U, luego, con el sistema sin el arrollamiento c1c2 la tensión de línea sigue siendo U.

La explicación de esto reside en el hecho que se tiene que realizar una suma vectorial de voltajes para obtener el voltaje final resultante entre los puntos requeridos.

En el gráfico precedente al anterior vemos tres vectores - correspondientes al voltaje en cada fase - que tienen un punto común y están separados 120º. Si tuviéramos el sistema completo al realizar la suma de voltajes en todo el triángulo obtendríamos 0. Y si realizamos una suma vectorial desde a1 hasta b2 se obtendrá el mismo voltaje que en un sistema sin el bobinado c1c2.

Libro Fuente: “MÁQUINAS ELÉCTRICAS” de Stephen J. Chapman

Transformadores

1. Transformadores monofásicos.

1.1. Introducción.

Es un dispositivo que se encarga de "transformar" la tensión de corriente alterna que tiene a la entrada en otra diferente a la salida.

Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominarán: "primario" a la que recibe la tensión de entrada y "secundario" a aquella que dona la tensión transformada.

La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado "secundario" está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "secundario" se generará por el alambre del secundario una tensión. Habría corriente si hubiera una carga (si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno.

La relación de transformación es de la forma

,

donde N , N son el número de espiras y T y T son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.

Entonces:

Un transformador puede ser elevador

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