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7/24/2019 LABO-03

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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 alternatrifásica se puede hacer uso de tres transformadores monofásicos. En el sistema

trifásico estos tres transformadores deben trabajar como una sola unidad. Es

lógico preguntarse si no sería posible unir los tres transformadores monofásicos

en un solo artefacto trifásico y con ello conseguir economía de material.

Imaginémonos tres transformadores independientes. niéndolos en un solo

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/

cosƟ=W 0/(√ 3∗V ∗ I 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 alprimario 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 <att.

Pf son las pérdidas totales en el hierro

Pc pérdidas totales en el cobre

Para tener el rendimiento en porcentaje! $asta multiplicar el resultado por +)).

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 primarioy 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 ymultiplicar 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"$o &'( I L) &A( Po#n!$a a*a"n# &VA (

+.,- 2.2 1.<1""

.0+ % "%.*,

1.-0 , <.2<2.- ., 12&.*%

V. 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 sonconstruidos como unidades monofásicas o trifásicas.

+. 3C7o s ;a"<a %na !on=$n a #$""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$as que alimentandic(a linea se produce un nuevo circuito que se cierra por tierra. a linea o la car$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.

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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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