SEDE – LATACUNGA

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

MAQUINAS ELÉCTRICAS

Integrantes:

PROYECTO_LIBROSYSOLUCIONARIOS_ESPE-L

Ingenieria Mecatrónica.

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1. OBJETIVOS: Consultar las diferentes ventajas y desventajas que nos ofrece hacer una

conexión estrella y triángulo en un transformador. Identificar la influencia de las cargas electrónicas en el

dimensionamiento del neutro. Conocer los datos de placa que posee un transformador.

2. DESARROLLO DE LA CONSULTA

2.1. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la conexión estrella y triángulo en un transformador?

Conexión Estrella(Y)-Estrella(Y) en un transformadorVENTAJAS DESVENTAJAS

La conexión estrella-estrella se considera ventajosa cuando han de enlazarse dos sistemas de tensiones relativamente altas.

Si las cargas en el circuito del transformador no están equilibradas, entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse en forma muy severa.(1)

No existe desplazamiento de fase entre las tensiones del primario y el secundario.

Los voltajes del tercer armónico pueden ser grandes.

Se tienen dos neutros, uno en las bobinas primarias y otro en las bobinas secundarias. Solamente no es necesario conectar los neutros a tierra cuando el sistema trifásico esta muy equilibrado.(2)

Estos problemas con la tercera armónica se deben a la no linealidad del circuito magnético del hierro

Conexión Triángulo(Δ)-Triangulo(Δ) en un transformadorVENTAJAS DESVENTAJAS

Esta conexión no tiene desplazamiento de fase y tiene la ventaja que no tiene problemas con cargas desequilibradas o armónicos

La ausencia del neutro puede considerarse como una desventaja

El voltaje tiene un ángulo de 30° y la corriente tiene un ángulo de 60°, por lo que la potencia máxima es:

P2=√32

V ∅ I∅

Cuando trabaja con cargas desequilibradas los voltajes en las fases del transformador pueden desequilibrarse bastante.(4)

La corriente nominal es la misma en cada transformador, sin importar si son dos o tres, y el voltaje es el mismo en cada transformador.(3)

Los voltajes de terceros armónicos son grandes.

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ANALÍSIS

La conexión que nos das más beneficios es la conexión Triángulo-Triángulo ya que a pesar que no tengamos un neutro no tenemos desplazamiento de fase, no hay problemas con cargas equilibradas en los armónicos, además la corriente nominal como el voltaje es la mismo en cada trasformador.

2.2. Determinar la influencia de las cargas electrónicas en el dimensionamiento del neutro.

¿Qué son los armónicos ?

En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante.(5)

Las cargas armónicas no lineales más comunes se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como: variadores de velocidad, rectificadores, convertidores.

¿Tipos de armónicos?

Armónicos fundamentales: también llamados armónicos de secuencia directa, son aquellos en los que su campo lleva el mismo sentido que el campo que genera la frecuencia fundamental.

Segundos armónicos: también son llamados de secuencia inversa, son aquellos que se oponen al campo de la frecuencia fundamental y en las maquinas rotatorias hacen el freno al oponerse al giro de las máquinas producto de la señal fundamental, estos provocan el calentamiento de las maquinas.

Terceros armónicos: también llamados de secuencia homopolar, son aquellos que circulan únicamente por el neutro (donde se suman).

De que manera afectan al neutro los armónicos?

Aunque los transformadores son dimensionados para la operación con cargas de 60 Hz, cuando estos alimentan cargas no lineales evidencian un incremento notable en sus pérdidas; tanto en las de núcleo como las de cobre.

La tercera armónica puede causar serios problemas en los sistemas trifásicos, ya que estas corrientes no se cancelan en el conductor de neutro y pueden sobrecargarlo. Este conductor normalmente no esta dimensionado para altas corrientes, ya que las corrientes de la fundamental se cancelan en el neutro.(6)

DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

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Los conductores eléctricos se dimensionan en base a dos criterios:

Intensidad de corriente que impone la carga, Caída de tensión que se produce en la línea.

Incluso sin resonancia, las corrientes armónicas producen pérdidas en laslíneas. Los conductores experimentan un calentamiento superior al habitual por efectoJoule debido a que el efecto piel se agrava al aumentar la frecuencia. La solución esaumentar la sección de los conductores. Sin embargo, el sobredimensionamiento de losconductores de fase no es necesario si éstos han sido bien calculados.El conductor neutro es una notable excepción ya que en el se suman los armónicos"triplen" (6n-3) de secuencia cero (3o, 9o, 15°, 21°..). ver figura 2.2.1. Estas corrientespueden crear caídas de tensión importantes a lo largo del neutro, lo que conllevadiferencias de potencial considerables entre éste y el conductor de protección queprovocan errores de funcionamiento en los receptores.(7)

Figura 2.2.1. Gráfica del neutro con sus respectivas fases.

ANALÍSIS

A pesar del tercer armónico generado produce daños en los sistemas trifásicos ya que estas corrientes no se cancelan en el neutro, para el dimensionamiento del conductor la solución es aumentar la sección del conductor, ya que estos conductores experimentan un efecto joule.

2.3. Qué datos de placa tiene el transformadorEn la placa de los transformadores que generalmente son metálicas se dan los parámetros más importantes son los siguientes.

Potencia nominal, Número de fases, Peso total: AñoFrecuencia, Volumen de aceite, Voltaje y Corriente en el primario-secundario:

A continuación daremos los datos de placa de un transformador de 10KVA de la empresa Ecuatoriana ECUATRAN.

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Datos de Placa de un transformador ECUATRAN S.ATransformador de Distribución Monofásico sumergido en aceite

Número de Serie: 12683810 Voltaje en el primario: 22000 V/12700 VPotencia KVA: 10 Voltaje en el secundario: 120 V / 240 VNeutro común con media tensión Impedancia del transformador % Z =1.6Frecuencia: 60 Hz Clase: ONAMCorriente el primario: 0.78 A Temperatura: 65°CCorriente en el secundario:83.3/41.7 A Polaridad: SustractivaTipo de Aceite: Mineral Material Alto Voltaje/Bajo Voltaje:

Cu/Cu Mes/ Año: 08/10 Peso Total: 135 Kg

Sello de Calidad INEN NORMA NTE 2120

Voltaje de Bobina en KV

Posición Cambiador

13.0 112.7 212.4 312.1 411.7 5

% Z significa el porcentaje de la impedancia de un transformador es la caída de voltaje a plena carga.(8)

La norma INEN NTE 2120 quiere decir: Establece los requisitos que deben cumplir y las pruebas a las cuales deben someterse los transformadores de distribución sumergidos en aceite y secos

ANÁLISIS

Es importante conocer sobre los datos de placa de un transformador monofásico, sus principales características se hallan en el tipo de conexión en el que se encuentren por lo general en Ecuador utilizan la conexión DYN5. La cuál se encuentra desfasada 150 ° entre fases.

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3. CONCLUSIONES

En la conexión estrella- estrella de un transformador no es necesario conectar los neutros cuando el sistema trifásico este equilibrado.

En una conexión estrella – estrella puede considerarse como una desventaja la ausencia del neutro ya que ocasiona terceros armónicos.

Los terceros armónicos se deben a una carga de tipo luminosa ya que estas corrientes no se cancelan en el conductor de neutro y pueden sobrecargarlo. Este conductor normalmente no esta dimensionado para altas corrientes, ya que las corrientes de la fundamental se cancelan en el neutro.

En los datos de placa del transformador se da el tipo de conexión del transformador, bien detallada.

4. BIBLIOGRAFÍA(1) Argañaraz José (2008), Guía de Trabajos Prácticos de Laboratorio. Teoría de Transformadores trifásicos. Disponible en: http://www.ingelec.uns.edu.ar/cee2553/docs/CEE-TPL3-Transformador%20Trifasico-V2.pdf.

(2) Schaello David (2011), Conexiones de Transformadores Ventajas y Desventajas Disponible en: http://www.buenastareas.com/ensayos/Conexiones-De-Transformadores-Ventajas-y-Desventajas/2278511.html .

(3) Javier Alex (2012), Tipos de Conexiones de los Transformadores Trifásico y Monofásico. Disponible en: http://www.authorstream.com/Presentation/jalm_x-1564622-tipos-de-conexiones-los-transformadores/.

(4) Samalea Pablo (2010), Análisis sobre transformadores trifásico. Disponible en: http://www.bibliomaster.com/pdf/1046.pdf .

(5) CEDIP.S.C. Análisis de distorsión Armónica debido al uso de cargas no lineales. Disponible en: http://www.cedip.edu.mx/tesinas/archivos_tesis/ISCEE/ISCEE_2025.doc .

(6) Vásquez Alfredo (2010) Dimensionamiento del conductor en un transformador. Disponible en: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/74/8/Capitulo2.pdf

(7) IESAC (2009). Cargas no linales, Influencia de Cargas no linelaes y lineales en un transformador Disponible en: http://www.cpraviles.com/fpblog/ELE/ELECTROTECNIA_TRANSFORMADORES.pdf.

(8) Javier Cardenas(2007). Análisis de placa de transformadores Monofásicos. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/79017165/ANALISIS-DE-LA-PLACA-DE-TRES-TRANSFORMADORES.

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