vr-l

96.

CAPITULO VI

CONEXION y OPEP~CION DE TRANS?ORMADORES

1. Designación de Terminales

Alto voltaje

Bajo voltaje

2 • POLARIDAD:

• •

• •

Hl, H2, ••••• , Hn

Xl, X2, •• c •• , Xn

EUROPEO

u, V, w.

u, v, w.

Los transformadores monofásicos o bien polifásicos, tie -nen marcados los terminales con un sistema patrón que

I .

,

designa la POLARIDAD dal transformador. , • .

Para conectar los arrollamientos del mismo transforma -

dor en paralelo, o bien para interconectar ,

009 o Mas -

transformadores en paralelo, o bien para conectar trans -ft.rLir.adores monofásicos para transformación polifásica -

de tensiones, es necesario conocer la designación de los

terminalas.

La marca de polaridad del transform~dor designa las di-

recciones relativas instantáneas de la cor~iente en los

terminales del transformador.

Los transformadores en cuanto a la polarid~d se dividan •

•

•

,

•

~I

,

I

,

'.

•

," 'f • •

r, •

· ,1 · , ,

•

•

97.

en :

a. POLARIDAD ADITIVA :

significa que los terminales de un mismo lado tia-

nen subindices diferentes (Hl, X2; H2, Xl).

Recordando que los subíndices se escogen de modo -

que cuando Hm es + con respecto a Hn simultáneam~

te ~ lo será respecto a Xn y las tensiones se su-

mane

H - ) )H2 1

J) ,. ( ) ,

( ~ <+ X ) ( X •

Fig. VI-l

b. POLARIDAD SUSTRACTIVA :

Cuando los temina.les de un mismo lado poseen sub-

indices iguales (HI, Xl; H2, X2), y las tensiones

se restan. H 1 ( H2

( .c P. ADITIVA : VH y Vx se suman

.. ( P. SUSTRACT: VH y Vx se restan •

x 1 ( ( X2

Fig. VI-2

VI-2

•

VI-3

••

98.

CHEQUEO DE POLAlUOAD :

Cuando un transfomador no posee designación en sus terminales,

es necesario hacer un chequeo de polaridad.

e + 115 - ,

V

A.

B.

o + '12

Fig.

T. (

T .. ¿

- e

VI-3

Aplicamos a los tenninales de Alta Tensión (Menor Diámetro) .

aproxL~adamente 115 v: cortocircuitarnos los terminales Alta -

Tensión y BajaTensión correspondientes a un mismo lado y en -

los otros dos tenninales colocamos un voltímetro. Se prasen -

Un dos Casos :

l. v. Laido;> V. Aplicada

En este caso el transf. es ADITIVO.

2 • V. wido < V. Aplicado

En este caso el Transf. es SUSTRACTrvo •

CONEXIONES DE ~NSFORMADORES MONOFASIOOS :

Lo más común es que estos transfo~adores tengan su primario

•

•

-.

I

•

• •

• .

•

•

•

•

••

99.

y su secundario dividido en dos :

ESQUEMA GENR.l\L :

Hl

Xl

+

N:/2 X2

+V2-

Fig. V!-4

Se presentan varios casos :

+ -H4

a3

Supongamos que su

capacidad es.!!. L k \! I~ .i

+V2- X4

l. PRIMARIO Y SECUNDARIO EN SERIE :

xl ()

2.

+ X2Q-.Q

2 V2

X3

-Fig. vr-5

b. El secundario: 12 = () X4

PRIMARIO EN SERIE Y SECUNDARIO EN PARAT.EIO

B

-----

Hl ;> + 2 V 1 - H4

Corriente que puede soportar : H2 X3

B - a. El primario: 11 = -----

y T T 2Vl Xl

X2 B

+ V2 - b. El Secundario: 12 :; -----

Xl X4 V2

Fig. V1-6 .

.

.

100.

3. PRIMARIO Y SECUNDARIO EN PARALEI.Q :

Se debe tener cuidad::> al conectar en paralelo el prima-

rio, ya que si las f.m.m.s se anulan, se presentan COR -TOCIRCUI'1'OS, por lo tanto se deben conectar Pares con -

Pares e nmpares con Impares.

CONEXION CORRECTA

Hl H4 + vI - ( Hl con H3 y H2 con H4

H3 xl con X3 y X2 con X4

H2

•

~ - ~A""'.A.A

~ Corriente que puede soportar:

X2 B

x3 a. El Primario : ----VI

Xl + V2 -

I X4 B

b. El Secundario: 1 2 = ---Fig. VI-7

PRL~IO EN PARALELO Y SECUNDARIO EN SERIE :

Hl ( + VI - (~ , corriente que puede soportar:

H2

H3 :s

• • a. El prl.¡narl.o : Il = ----.oc A A ~" JI. A ~ A VI

T

B

X3 X2 b. ~l secundario: I2 = ----

Xl b + 2 V2 - ( X4 •

Fig. VI-8

• 101.

VI-4 CONEXIONES EN PARA LE ID : .. •

• RAZONES : 1. Continuidad en el servicio :

si W1a carga es aUmentada por un solo trans-

formador, una avería en éste significa toda -

la carqa no alimentada: se prefieren varios -

transfonnadores alimentando la carga para que

cuando uno de ellos falle o se desconecte por

mantenimiento parte de la carqa continúe ali-

mentada.

2. Se necesitan menos unidades de reemplazo.

3. Crecimiento eventual de la carga. --

A. Cuando los transfo:tlnadores poseen primario en paralelo

y el secundario alimentado cargas independientes. +

Hl H3 vI -H2 H4

.. -'" ...... A .........

•

xl X4

Fig. V1:-9

La única condición que debe tenerse en cuenta es que los du~

primarios deben estar dise~ados para el mismo voltaje •

•

•

102.

B. PRDiARIOS y SE:::UNDARlOS EN PARAIP!O :

Hl H3

H2

.. .. A A .. -

xl

Fig. vI-la

a ...

V2

H4

X4

+ vl -

Las condicionas necesarias para efect~ar esta conexión

son :

l. Que los devanados primarios estén diseñadcs para

la misna tensión, al igual que los secundarios.

2. Las relaciones de transformación deben ser aproxi -madamente iguales. v-- u' S (o

3 • Los secundarios se deben conectar de tal modo que

las tensiones inducidas se Resten en la Malla co -mún, ya q'..le si las tensiones se suman, ci=culará

una gran corriente.

N + El - .... + E2 - 'O

'O X x :::1 + E

2 rl r2 I - --------------- Zzs. uavandd.

I

Como las Z:; ~ s on de un valor

..

-

•

•

,

•

•

..

I

I

•

\

\

• • ,

•

I • \

.

I

• •

•

1

•

•

,

•

103 •

pequeñO, la I será grande.

Se pueden considerar dos casos :

l~ Relación de Espiras Iguales :

Refiriendo cada transfO%nlador al primario •

r

+ • j> •

VI • ;.

- : ~ + .'" V2

+ VI

~ -~ '"r-

- ~ • ~

zool ""

+ VI

~

ZopI l

+ VI -

• Fl.g. VI-12

•

.ro

1'\

,.,

-

+ VI -

+ r

V 1 ....

-" ~

(1)

,.. ...

...

Zop2 -ZOl:)l -

Il ..,

Zop2 + J

I 2 V

-,..

Zopl Zop2

,.

104.

I Cuando se c onectan en paralelo transfor.!ladores de

idéntica relación de transformación, pero de dife-

rente Z, las corrientes son inversamente propor _

cionales a las Zs.

Si los transformadores tienen las mismas capacida-

des (B1 = B2) lo lógico es una repartición de _

carga. Pero si Bl ;: B2 lo ideal es que el mayor

en capacidad tome más carga :

• • • Las Is. son proporcionales a

de (1) Y (2)

las capacidades ~

---... = --- • , ---Il

Il I2 = • =------ ---~-- •

Vl Inl V1 In2

--- --- = ---- = ----Il Bl

---- (2)

Il p.u. ~ I 2 p.u •

(3)

Entonces para que exista r~~~ición equitativa de carga

zopl x Bl = Zop2 x B2 (3)

•

•

•

•

J

• ..

I

. , ,.

•

•

•

105 •

Zl base = ----- x -------

_ _c.""J ...... __ _a __ ca -~ x ---

Bl

= B = 2

---... --

-------

Reeluplazando en (3) Bl Y B2 por sus valores se tiene :

• ----------­• -- --- --------- • • ZopLP.u. = Zop2 p.u.

Para lograr la máxima B del acople en paralelo IT debe

, . ser max.una .

Zopl

I ---- L Fasorial

---... ... •

I., Zc~2 IT , .

es max~a cuando Il e 12 +

-,

- + A V - están en fase

o~-------------------o

Fig. V1-13.

I .

•

•

••

106 •

11 = ----=»--zopl

--- = ----- = Zopl

"AV = ----.--

Zop2

Para que 11 e I 2 estén en fase

-1 Tan -----

I Zop2 J ---------~-~-~-=-~_-._=-~-~-~~- =

I Zopll -1 Tan

-----

------ = ------

------

MAXIMA CAPACIDAD DE LOS DOS ~~SFORMADORES : B = Bl+B2 :

Ambos transformadores llegarán a su máxima corriente si-

multáneamente cuando se copan s:.multáneamente.

=

RESUMEN :

i Bl

- ---- = ., B2

+ r l MAX • T2 J -~~ en fase

--

Z2 ----

Zl

/\ I ,. I

p-r : Copaneose simultáneamenta.

.........----.. ,/"

En el caso de no c~plirse la re13cíón anterior, se -

"

•

"'

,

•

107.

adicionan Zs., para hacerla cumplir:

Se añade una Z al de ~C.flO= Impedancia o un condensador al

de mayor Z.

Bl Z2 + Z a~adida 2 Entonces • ------ = • -----------------

B2 Zl + Z añadida 1

2. Para lograr B máxima es necesario que ---- = --'-

En caso de no cumplirse, se puede conseguir arti-

ficialmente.

- -2. Relación de Espiras no EXactamente Iguales -

NI ----- --- LÓgicamente está dife -

T1 rencia no puede sobre -

pasar Cierto limite, límite que es especificado por

los fabricantes.

---- = ---- + x, x 100 TI T2 -

\

•

•

1-

108.

• • -le{iriendo ambos transio%x:tadores al pn.marl.o. + -

-V1

1. -+

Tl Vl Zopl

- ., •

---H3 + Zop2

H4 V1 ---- •

11 a -----------

Fig. VI-14

I - -----------2,-., Zop2

,

•

rt ~ Il + I 2 (3)

De (3) Il: It - I2 (4) •

(4) en (1)

•

(2) = (S)

•

l. I

I 1.

••

•

•

•

------------------------ (A)

De GJ)

------------------------ (B)

--

Las ecuaciones (A) y (B) muestran la corriente de ca-

da transformador. Cuando la relación de transformación

es idéntica al '" a2 y el término v2(a2 - al) = o.

Cuando dicha relación de transformación es diferente

para cada uno de los transformadores, habrá una corrien -----'~

te circul.ante, entre los dos transformadores, que de --pende del valor de al - a2 y es independiente del va -

lor de la corriente de carga, existiendo aún un vacio

(!t '" O).

,

VI-5.

•

•

110.

CONEXIONES POLIFASlCAS DE TRANSFORMAOOP.ES :

ANOTACIONES

1. A menos que se diga lo contrario se considerarán los -

transformadores como IDEALES y de polaridad sustractiva.

2. En los diagrmas, los devanados de un mismo transformador

se dibujarán paralelos.

Hl

H2

,-------0 xl

X2

,------~X3

.-'---------0 X4

Fig. VI-1S

3. Sa empleará el segundo subindice para indicar a que trans -formador pertenece cada tenninal

TI T2

H11 XlI H12 X12

H2l X21 H22 X22

Fig. VI-l6

4. Los diagramas fasoriales los empezarzmos con fasores cc-

nacidos.

I 1

•

,

! I ! I , I

I 1-! ¡

I

I I

•

, ' . 111.

•

VHm Hn siempre en fase con Vxmxn

5. Para sumar o restar fasores siempre se usará el dobe sub

indice.

SISTEMA BIFASICO • •

-

(29) :

Por definición un sistema bifásico son 2 tensiones

de igual maqnitud y desfosados 90o ELECTRICOS.

,

= IVI ~ V2

Fig. vr-17

l. DOS transfo%madores 1 fb en un sistema 2 ~

a. Tet::rafilar (4 Hilos) HU

+ r--_~Xll

-X21

H12 H22 x12 C::J-.J X22

+ -Fig. VI-la

•

V

H21

Hl1

+

112.

DIAGRAMA FASORIAL :

X2l

Xl1

Hl2 H22 xl2

Piq. vt-l9

X22

VHll H2l:: V 1900,

v.<11 X21:: V l..2:..

2. Trifilar (3 hilos). Con este sistema se logra u!\

ahorro de cobreo

I 190~

Hll xl! >

1900 "'V ~ ~

~

- H2l I > x21 T T '"

H22 ~Ü2 x12 X2~

I I .o~ , •

'\J

+ -vLQ: Fig. VI-20

Xll ->

X21 ~ ~

~

F.22 Hl X3l (

x32 ( X12

- v\.Q: + X22

Fig. VI-21

I I I

I 1

1

>

113.

.. FASORIAIMENTE :

Xll XlI

H2I

X2I

X32 x12 X2I ~

X2l X22 XII X22 Xl

HU --- .. o: ... H12 H22 x12 X22

X31

Fig. VI-22

VI-6 UN TRANSFORMADOR l~ EN COm::xION 2~ :

II

vUL ... :12

V~ '"

Un transformador monofási-

Hl " Xl ca no puede utilizarse en

X2 ninguna transformación PO-H3

X3 LIT AS ICA, debido a que po-

X4 H4 see un solo circuito magné -

tico.

Ecuación de la Malla: (Fig. VI-la)

(1) Ivl ~ = Il (rl + J.Xdl) +Eind. por ~ Mutuo.

(2) Ivl ~ = I 2 (r2 + J.Xd2) +~nd. por ~ Mutuo.

el) - (2) : Ivl~-lvl!,== (Il- I 2). (r+J(X)d) •

•

114.

Por la simetria del problema se tiene :

Fiqa VI-23

~ Il" Illl-oC V lJL - V l±. = O I I ~ -Ir ll~ -oC J 111 (r + JXd)

Iv r ~ -~ = [I 1-.. ~ -~ ] 111 (r + JXd)

V IIII-~(r + J{X)d)

Definiendo el siguiente A de Zs., tenemos .,'

z r+J..(X)d z = •

• • JXd

Ivl = ----

r Z I v~=

ez

r

Fig. vr-24.

La corriente para cualquier -& es solamente limitada por la Z pro -pia del devanado, es decir, un cortocircuito enel primario e--quivale a un cortocircuito en el circuito Shunt.

- .... .... + rl Xdl >

r2 XC2 + ~

1 • •

;. v2 :- Fig. VI-25 v

'-r- • > --~

r < ~ •

•

VI-7

H2 H3

115 •

Il - ------------- = ---- Entonces nunca se deben Zl

colocar vOltajes de ¡i

fase, en un circuito mo -.. .." . nOl:asl.Co.

Si se quiere Wla transfor:mación 29', con un solo transfo:rmador,

se requiere un núcleo con DOS Ctos. Magnéticos Independientes.

H 1 9) 1 ,

-,..~ . -....

H4 A

~2 J

S ~

A

Fig. VI-26.

"" -.n ,...

.J"\

xl X2 X3 x4

•

l' 1

TRANSFORMACIONES TRIFASICAS (~ :

DEFINICroN :

w

Un sistema 39' son 3 tensiones de igual magnitud

pero desfosadas entre si, 120° Eléctricos

v 11200 : v3

v l2.:= Vl

'1 l-120~2 V2

Fig. VI-27

VI-S.

116.

SECUENCIA DE FASE :

Es el orden en que l~s tensiones pasan por su máximo positivo.

En nuestro caso la secuencia de fase es VI - V2 - V3

TRANSFS. TRIFASlCOS O B&'COS DE 3 TRANSFS. MONOFASlCOS

La transformación de tensiónes trifásicas puede llevarse a ca-

bo por medio de 3 transfs. monofásicos acanooados en "Bancos",

de tal manera que cada fase requiere un transformador por se-

parado, o bien por medio de ~~ transfo~ador 3~, como una sola

unidad. ,­,

Considerables ventajas son las oue se ganan con el uso de un -

solo transformador 39', en lugar de J unidades l~ de la misma -

capacidad total. Las ventajas son :

l. Rendimiento incrementado

2. Tama~o raducido

3. Peso r~ucido

4. Menor costo.

Una reducción en el espacio es una ventaja, desde el punto de

vista escructural en estaciones generadoras o bien subestacic-

nes.

Las desventajas i~cluyen el mayor costo de las reservas cuando

•

•

•

•

•

•

• •

117 •

La capacidad econérnica es la demandada, usualmente de costo

de reparación mayor cuando ocurre una falla de cortocircuito,

mayor peso y dimensiones mayores para reserva que la unidad

l~ de un banco de transformadores.

Los transformadores l~ pueden ser indistintamente de Columnas

o Acorazadas, en cambio cuando se emplea un solo transforma -

dor 3~ su núcleo puede ser también de :

A • COLUMNAS : l. Con las culatas en estrellas

2. Con las culatas en Triánqulo conti-

nuo.

3. Coñ las culatas en Triángulos Bifur-

cado.

4. De dobles columnas.

B. ACORAZADO : l. Con los núcleos en estrella

2. . ,

De eJe canun

3. Mixtos o de cin o columnas.

Las disposiciones I-1 y 1I-2 son las más empleadas •

A-l Tmu~SF. DE COLm1NAS CON LAS CULATAS EN ESTRELLA

Se caracteriza por tener reunidas las culatas de una y

otra parte de los núcleos, en conexión magnética en es-

trella. La Fig. VI-28 resume el proceso de generación

para estos transformadores. El esquema a, muestra 3

•

S1 -

•

118.

transformadores l~ independientes, con los núcleos de

un lado próximos entre si. Por cada uno de estos 3 nú-

cleos centrales, si se mantienen aislados magnéticamen-

te unos de otros, circulará elflujo en una fase y entre

los 3 flujos alternos existirán des~.ses de 120°. Si­

unimos magnéticamente los núcleos, en uno solo, circula-

rá en todo momento por éste el flujo resultante.

P2

52 eb)

P3

S3

P3

P S3

-= 1 - ~~$= 1-.....

(a) S - ¡.-

1 1- ,... c;~ ::: -,--

(e)

Fig. VI-28 ~n = ~

La suma algebráica de los valores instantáneos de 3 flu-

jos senoidales desfasados l200 es nula, luego,en cuanto

unimos las 3 culatas en un solo punto magnético O O' ,

el flujo de la columna central será nulo en todo mcmen-

to y podremos suprimirla, tanto vale decir que el flujo

en cada una de las columnas Activas que se conservan vuel -ve ahora por las otras 2, en lugar de cerrarse por la co -lumna central y ello sin pertU=bación alg~,a, antes por

•

• .

,

•

•

"

••

,"

••

,

•

,

•

•

,.

119.

el contario, como resultado mismo de la secuencia de las

ondas de flujo, desfasadas en las otras 2.columnas.

De la Fig. (h) se pasa a la Cc), alineando las cu~atas y

aco'Stando hasta reducir a cero l.a 2. Con ello se pl;'oduce

un ligero desequilibrio de la co:riente magnetizante en

las 3 fases, pero conduce a una construcción plana de los

núcleos que es mucho más sencilla.

,/ El flujo que circula por las secciones del circuito (~n

en el núcleo y ~y en las culatas) es el mismo, ~, que en !

los transformadores monofá3icos • .1

La Fig. VI-29 muestra el esquema del transformador 3~ re

sultante, que es el más usado.

A

PI P2 , I

SI S2

A

?'ig. VI-29

La importancia de este ti?Q de construcción es que no per-

mite la circulación de los tareeros armónicos de flujo ,

ya que a l llegar al centro d~ la estrella no encuentran -

120.

• camino para cerrarse por el hierro y han de completar

su circuito a través del aire, quedando prácticamente

reducidos a un valor insignificante.

A.2 CULATAS EN TRZAR:;UI.Q CONTINOO :

Se deriva en principio, de otros 3 monofásicos, como

el que se acaba de estudiar, sin más que transformar -

la estrella que forman las culatas en un triángulo, co -mo indica la figura VI-3D (a) •

. -

P, -

!h

Fig. VI-30(a).

~n

Fig. VI-30 (b) •

•

121.

Al cambiar así la conexión magnética y dada la simetría

de los circuitos, entre el flujo alterno de una colum -

na, cuyo valor máxjmo designaremos por ~n Y el de una -

rama de las culatas ~y, existirá la misma relación que

entre IL Y la If en un montaje eléctrico en triángu-

lo. Fig. VI-3D (b).

El flujo por fase es el mismo que en el transformador

No obstante la reducción apreciable del volumen de hi&.'"

rro en los puentes superiores e inferiores de los nú -

cleos, la cantidad total es algo mayor que con la dis-

posición de columnas planas.

El tercer armónico de flujo queda igualmente eliminado,

como en el caso anterior, impidiéndose su aparición en

la onda de -r.e.m.

como,en realidad, el montaje propuesto no ofrece ningu-

na ventaja sensible sobre el transformador de columnas

asimétrica, y es, en cambio de construcción más dificil,

su empleo está totalmente abandonado.

B.l ACORAZADO CON NUCLEOS EN ESTRELLA :

si en la configuración anterior se reunen la base de

las columnas en un punto y completamos las restantes

•

,.

122.

culatas por la periferia, resulta un transformador aco-

razado con núcl~os en estrella. ~ig. VI-3I

•

Fig. VI-3I

Las culatas exteriores quedan en triángulo y cerno en -

el caso anterior el flujo que circula por ellas son :

~ = ------

~ , siendo ~ el flujo en cada uno de los -

transformadores l~ equivalentes.

Es un transformador que por su configuración impide la

circulación de los terceros armónicos. Presenta incon-

venient~s de tipo constructivo y ensamble, por lo tan-

• to se ~plea muy rara vez.

a.2 ACORAZADO DE EJE COMUN.

Resulta de reunir las culatas de 3 trasniorrnadores A-

CORAZADOS situados Pon el mismo plano, Fig. VI-32.

El núcleo central está devanado en sentido con~rario

•

•

•

123.

que los extremos, con el objeto de que los flujos tien­

den a sumarse en cada dos culatas reunidas. La resul -

tante de estos flujos stwados geométricamente a l200 es

igual, en valor absoluto, a c/u de las ccmponentes.

Con la misma inducción una culata puede ahora conducir

los flujos de 2 fases consecutivas, de donde resulta la

economía de material.

Pi ~ p 1 Si

. A

s~ ro ~

ro Pa . .

P3

Fig. VI-32 ..

Dejan circular fácilmente los terceros armónicos, en fa­

se, del flujo, deformadores da la tensión, a través de

los núcleos centrales y con retorno por las columnas pe­

riféricas.

Se emplea este tipo con relativa frecuencia en las dis­

tribuciones, debido a su forma alargada, que presenta la

instalación en recintos subterráneos de di..-nensiones -

•

•

•

124. I

reduci:Jas.

V¡-3 CONEXIONES POLIFASlCAS - (TRIFASICA .., m=FASlCA).

La generación de potencia en gran escala es usualmente 3~ en

tensiones de generación de 13.2 KV. o ligeramente mayores.

La transmisión se lleva a cabo a muy altas tensiones (44; 66;

110; 132; 220; etc •••• KV) y son necesarios, por lo tanto, los l transformadores para elevar las tensiones de los generadores

a la línea de transmi3ión. En los centros de carga debe redu-

cirse la tensión de transmisión a tensiones de distribución

(6,6; 4,ó; 2,3; :<v) y, en muchos consumidoras, deben reducirse

es~as tensiones a los de utilización de ~40; 220 ó 110 voltios. ,

La transfo~ación polifásica de tensiones 3~ puede llevarse a .

cabo ya sea por el uso de bancos de transformadores l~ inter -

conectados o bien por el uso de transformadores poli=ásicos.

53 dispone de varios métodos de transformación de tensiones -

3~ a 3~ más elevados o más bajos. Las conexiones más canunes

son : :

l. Delta - Delta

2. Estrella - Estrella.

•

•

125.

3. Delta - Estrella "

4. Estrella - Delta

5. Estrella o Delta - Zig-zag

6. Delta Abierta o en V.

• 7. Eseott o TL •

l. CONEXION DELTA - DELTA (A-A)

La figura VI-33 muestra la conexión delta-delta de 3

l transformadores ~~ idénticos. .

El arrollamiento seeun-

dario ab, corresponde al primaro AS; la polaridad de -

la terminal a es la misma que la de A.

I . C C

r AB la

B A b a

lA (a) (b) (e) Fig. Vr-33

como se dijo antes, consideraremos los transformadores •

, fueran ideales; los diagramas vectoriales esta cano s~ --.--

rán dibujados para factor de potencia unitario entre -I

la tensión y la corriente de fase y con carga equili -

brada.

1

126.

Como VI. -- Vf los devanados ceben estar aislados pa-

ra todo el voltaje de linea y como If = (11 (3) I L

(para carga equilibrada) se puede reducir el área del

cor~uctor de cada fase. Por esta razón esta clase de

conexión se emplea para KC~~~OS VOLTAJES (13.2; 44 KV) .

y altas corrientes. Presenta el inconveniente de que

solo se consigue un solo voltaje. cuando se precisa a-

limentar simultáneamenta cargas mixtas de potencia y

all~brado, se puede utilizar la DE~TA con NEUTRO, ?ig.

vr-34, y así se obtienen tres tdnsiones :

c , - v •• - 400 V. j

~. '. . ~¡'lea -

2. V. Linea I

---------- - 20 0 V. ent:e -2

• neutro. Vl.VO y

3. Vcd - 0.866 VI. 380 V. a - -

n ;..- I • I 'JJ

Fig. VI-34

Para que la tensión de salida sea senoidal, la corrien-

• te magnetizante debe contener la componente de tercera

a.L¡¡¡ónica. Ya qua las ccmponent:!s de tarcer.:l ar:nónica -

de la corriente de las 3 fases están desplazadas entre I

por 3 :< 120°'"" 3600 , están todas en f:lse y prcducen -una tercera armónica que circulará por la De1tal ~ esta

•

•

127.

componente ayuda a prodocir el flujo senoidal y la ten-

sión secundaria será por lo tanto senoidal, no existien -do ni corrientes ni tensiones de tercera armónica.

CONEXION FISlCA

X2I • X22 X23

--I

A B e

r XII x12 xl3

Hll H12 HI3 a b e

.-00 X21...---<:1X22 . ...--QX23

H21 H22

XlI x12 x13

a b c

,

Fig. VI-35.

DESFASE ENTRE PRD-fARIO y SECUNDARIO

Figuras VI-33 (a) I (b), Ce).

Diagrama Fasorial del Primario.

Considerando la misma secuencia de fase para primario

y secundario : )

~~~ VCA y en sentido contrari~ al de las

,

)4

••

128.

• del raloj, tiene aguJas se • •

/ , le I ,

VCA / \ I \

I ,

- rBC lCA

- lAB lAB VAB

I , I

, I \

/ \

lB IBC IA - lCA

D1AGR&~ FASOaIAL DEL SECUNDARIO

lb

Vea

I

- lab

I

I I

I

Vbe

I I

I I

1be

le , , , , \ -_.

!ab Van

\ \

- lea

\

\ \

la

LA = !Aa -lCA

lB :11 lBe - lAB

lC :a lCA - IBC

de la Fig. 33 (a)

Fig. Vl-36

la :01 lah - lea

lb "" Ibe - 1ab

re :: lea - 1b-=

da la Fig. 33 (b)

Fig. V1-37

comparande los 2 diagramas fasoriales se puede apreciar

fácilment~, Que el desfase entre primario y secundario

en este caso es de CERO GRADOS. , ~ntonces se tiene la

conexión Ddo.

•

, , .

, •

I · , •

• ,

•

i . · I

I

I

,

F

. ,

-

.. 129.

Vea

- lbe la lb

\ / \ / la "" lea -Iah

\ / \ I

Ib Iab !be = --Iab

Iab Vab le :a Ibe lea -de la

lbe Fig. VI-33 (e) •

\ /

I \ I

\ I Vbe \ /

le

Fig. VI-38

comparando este diagrama fasorial con el del primario,

observamos que el desfase es de 180°. Conexión Dd6.

La conexión Delta-Delta ofrece una ventaja adicional en ~

que puede funcionar la Delta abierta al fallar un trans -fO%Il\ador, pero la capacidad disponible se reduce.

2. CONEXION ESTRELLA - ESTRELLA (y - Y).

Para esta conexión pueden dibujarse los diagramas VECTO -RIALES en 1 (\ mism forma que para li'\ conexión Delta -

Delta. La tensión de linea es -,j3 veces la tensión de

fase, y las dos están desfasadas entre si 30°, y la

IL ::; If.

Los bancos Y ~ Y funcionan con los n~utros conectados a

Tierra¡ el neutro del prL~ario se conecta al neutro de

la fuente de pot~cia. Con el neutro aislado, cualquier

desequilibrio en la carga o cualquier carga l~ conecta-

da a través de un transformador, o bien entre lineas, -

')

••

130.

causará un desplazamiento de la posición del neutro -

eléctrico, quedando las tensiones por fase desequilibra -das, lo cual se obvia conectar.do el neutro a tierra.

La. figura VI-39 muestra las condiciones existentes cuan -do se aisla el neutro. (

La. conexión y - y es muy poco usada ya que si se colo-

ca el neutro a tierra para eliminar los inconvenientes

dal neutro flotantes, las terceras armónicas de la Imag,

producen inter=arencias telefónicas, por lo cual no es

permitido colocar el neutro a tie-""ra a."l el primcll'io; pe -ro si no se coloca el neutro no circularán las terceras

armónicas de la Imag. y el flujo se deforma (APIANA) y

toma una tercera armónica. Esta tercera armónica nos -

produce SOBRE TENSIONES hasta del 50% en cada fase tanto

en el primario cerno en el secundario, pudiendose da~ar

los devanados o aparatos conectados a este sistema.

sin embargo, esta SOBRE TENSION no aparece en las ten-

siones de linea. (a) C. Equil. (b) C. Desequilibrada.

(a) (h)

Fig. VI-3'

•

,

•

•

•

f

1 I I

!

I

I I

I ! j

r

l .

•

\

I

131

Para evitar estos inconvenientes se utilizan dos. proce- 1

dimientos :

l. Se coloca un devanado TERCIARIO.

Hl

H2

~ -

~

11 12

. + Ea + ...

El + ... Es ...

I3

Fiq. VI-40

-~

~

~ -

xl

X2 Yl

Y2

Ecuación vOltiampéricas (T. Ideal).

---- - ---- = ----

En una conexión (Y"'Y), los devanados terciarios se

conectan en Delta. I )

cémo resuelve los inconvenientes de esta conexión

el arrollamiento terciario ?

a. proporciona una corriente de tercera armónica

que anula el flujo de tercera armónica y la

tensión por fase se hace senoidal.

b. Anula el neutro flotante : Conside=emos que

J

••

132.

se coloca una carga DESBAIANCEADA.

HII YII XII

2alL/3 alL/3 alI/3

Y12

Y23 IL

H2n alL/3 X2n alL/3 • Yl3

aIL/3 H13 Hl2 xl3 Xl2

Fig. VI-U.

ECUACIONES :

IX21Xll == IL lY21yll == lY22Y12 == IY23Y13 = IY

IX22X12 = O L~11ñ21 + IH12H22 + IHl3H23 = O

IX23x13 :2 O II.NI = 12.N2 + I3.N3

IHIIH21.Nl ~ rÁ21xll.N2 + lY21YII.N3

IH12H22.NI • rx22x12.N2 + IY22Y12.N3

IH13H23.NI ~ rx23X13.N2 + IY23YIJ.N3 •

(IHllH21 + IH12H22 + IH13a23) Nl == IL.N2 + ¡Y.N3

" ,/

1

V + o. N2 + IY.N3 CERO

+ O. N2 + IY.NJ

•

• . . ,.

I

-

1

I

•

•

1

133.

•

• IL N2

• • IL.N2 + 3IY .N3 ---¡~.. IY:a - -- x --3 N3

N2 IL.N2 2 N2 Entonces: IH11H21:a IL ---- - ------- - --- IL ---~

NI 3NI 3

IL N2 IH12H22 :a - ---- X ----

3 NI

IL N2 N2 m13H2 3 = - ---- x --- --.. - - a

3 NI NI

Entonces al no·-existir f.m.m.s descanpensadas

no hay descompensación en las fases y por lo tan

to no hay NEUTRO FIDTANTE.

Ejemplo: Cuando NI = N2 : N3 e IL = 100 A.

100 -3

se tiene: (Fig. VI-41)

2*100 3

10%

3

Fig. VI-42

•

• •

100

-

NI

•• 134.

ESQ~.ATlCAHENTE ( y - y ).

le C C

la IB

n • a VAN

Vnb VBN

lA I b lb o • (b)

(a) F!g. Vi-43.

CONEXlON FIS!CA a b

XlI x12

A B C

Hll Hl2 Hl3 x2n

Xl. n

(a)

X21 X22

Fig. VI-44 a b

DESFASE ENTRE PRIMrtIO Y SECú"1-TDARIO •

De la Fig. VI-43

b

a

Vna

vnc:

-I \",

.. (e)

e

xl3

(b)

(e)

X23

e

•

•

lb

O

,

.,

•

. ¡ I

'/ I i

'1' I I

•

135.

DIAGRAi'1A FASORIAL DEL PRIMARIO

VNB \ \

\ , , / I

VCB

I

DIAG~~ FASORIAL DE

Vac

\ , , , , - Ia Van

- Vbn

Vnc

\ , I

\ I \ I

Vcb

I , VCN

IC

SECUNDARIO

, lb

/ I

Vna

Fig. VI-45

Vac -van + Vnc

Vcb ,. Ven + vnb Vba

Vba "" Vbn + Vna

dela Fig. VI-43 (b) •

Fig. VI-46

comparando los 2 diagramas fasoriales se puede apreciar

que el desfase entre primario y secundario es de cero

gradOS, obteniéndose la conexión YyO •

•

••

136.

comparando los dos diagramas el desfase es

de 1800 entre primario y secundario (Fig. Vl-47).

obteniéndose la conexión Yy6.

Vcn

Vcb

I \ I \

•

lb

Vac ". Van + vnc

. Vcb ". Vcn + Vbn

Vba .. Vbn + Vna

•

la Vna Van de la Fig. VI-43(c).

I I

Vba

I I

I

vbn

Vnc

\ \

lc

\ \

Yac

3. CONEXION DELTA - ESTRELLA (6- Y) :

Fig. VI-.n

ES la más utilizada por elevar tensiones, ya que los de-

vanados del secundario solo deben estar aislados para

1/V3' VL. Siendo por lo tanto la más canún a la sali-

da de las plantas generadores, es decir, al principio de

las lineas de transmisión.

Tiene además, la ventaja ADICIONAL de permitir el neu _

tro en el secundario lo cual conlleva dos ventajas :

l. Permitir alimentar cargas Mixtas de alumbrado y

Potencia.

2. Protección de Puesta a Tierra : En realidad nin-

gún sistema está completamente aislado de tierra,

ya que entre los conductos del sistema y tierra

•

,.

137. I

existe una capacidad, circulando por éstos una corrien-

tes.

VENTAJAS DE LA PUESTA A TIERRA :

•

1 ---

Fig. VI-48

Sea un dispositivo 3~ cualquiera (Fig. VI-48) cuya car-

caza está tirada a tierra :

Entonces el aislamiento debe hacerse para Vfase.

Cuando el devanado está sin neutro a tierra y uno de -

éstos hace contacto con tierra, las tensiones pasan de •

vf a VL quemándose los aislamientos. Esto se obvia ce-

nectando los neutros a tierra, por medio de una protec-

ción de puesta a tierra (Fig. VI-49). •

• Cuando ocurre una falla a tierra, circula una gran ce-

rriente de falla, pero sin variación de voltaje, para

evitar los efectos de está gran corriente se coloca un

RELE de puesta a tierra •

•

• ••

138.

/ o O '"' ~

~) ~ -

./ o o

(') ..... 3 .....

- ~ o

y v -~ Fig. VI-49

" . La puesta a tierra lo que hace es evitar que un devana-

do respeto a tierra quede a un voltaje superior de la -

fase y un sistema AIS~O A TIERRA no ofrece ninguna Se -guridad a las personas.

Cuando circula una corriente por la bobL~, superior a

la normal, desconecta el sistema, es decir, trabaja co -mo desconectador del sistema, aislando la falla.

Ninguna dificultad aparece observando las corrientes de

tercera armónica, ya que la existencia de una conexión

en Delta permite una t'rayectoria para estas corrientes.

El desequilibrio en las cargas causa muy pequeño dese-

quilibrio de la tensión, ya que el primario del trans -

form ador está conectado en Delta.

•

,

•

I

I

I

I

i I

• •

•

/'

.

,

...,.. I

. \ . ,. '. l '

.

1

•

•

•

•

•

139.

•

CONEXION ESQUEMATICA : ~ - y (Fig. VI-50)

IC e o--.----oC

lB

lBe

lA B IAB

(a)

CONEXION FISICA :

A B

Hll H12

H2l H22

(a) DESFASE ENTRE

lA

\ \

\ VAB \

lAB

- IBC \

e

H13

H23

PRL.'1ARIO

\ \

\

lBe

I I

I

IC

•

/

bIb

IC

n la a IC

a Vna Vna

lb .. O

Ia

(b) (e)

a b e

Xll x12 X13

(b)

Xln

Fig. VI-51

X2n (e)

X2l X22 X23 a b e

y SECUNDARIO

"Be l.1\ == IAB - lCA

IB

/ IB ,., IOC - IAB /

I IC - lCA - lEC -

- rAB de la Fig. VI-50 (a)

lCA

Fig. vI-52

VC

140.

DIAGaAMA FASORIAL DEL SECUND~RIO Vbc

Ie

I

Vne

VAB

/

/ /

I

\ \ 1f \ I

, I , I

I

Vna

VBC

.... - ---.,...:--+-~~---..... ~---; ...

I

Vab

/ /

I

le , Vnb

\ , ~

\

VCA

la

Vea

Vab = Van + Vnb

Vbc ~ Vbn + vne

Vea = Ven + Vna

de la Fig. II- 50 (b)

Fig. VI-53

Comparando los 2 diagramas fasoriales se ve que existe

un desfase de - 30° entre tensiones pirmarias y seeunda-.

rias, ya que el primario está atrasado al secundario,

obteniéndose

Vea

\ \

\ \ la

VAB \

Vna

un

\ , \ ,

. , Dyll. e onex J.on VBC

Vnb

I /

/ ¡-

Van

le

\ / /

I

I

I

vbc

Vne

Vab = Van + Vnb Vab

/ Vbc :o Vbn + Vne

. Vea ~ Ven + vna

de la Fig. II-: 50

Fig. VI-54

(e)

comparando la Fig. VI-54 con la Fig. VI-52, se observa

que el primario se adelanta en lSOoal secundario, que

en el reloj corresponde a las 5, obt~niéndose la eone-

xión denominada DyS.

•

I

•

I 141.

4. CONEXION ESTRELLA - DELTA (Y - A )

Ideal para rebajar tensiones. En cuanto a los terceros

armónicos se diferencia cuando tiene y cuando no tiene

neutro el primario. Cuando posee neutro, los te...""Ceros

• armónicos de la Imag, como están en fase, se suman en

el punto neutro y circulan hacia la fuente y como en el

caso anterior producen interferencias tefelónicas, por

lo cual no se permite el neutro en este tipo de conexio -nes •

• Cuando no existe neutro, los terceros armónicos de Imag,

no pueden circular hacia la fuente y su suma debe ser -

CERO (Fig. VI-55). si no cir~llan estos terceros armó-

• nicos, la onda de flujo se deforma, induciéndose sobre-

tensiones en los devanados.

Este tercer armónico induce tensiones de tercer armóni-

co en los devanados y esas tensiones inducidas (de ter-

• cer armónico) en el secur.dario se suman en la malla de

la delta, produciendo una f.c.e.m. que anula casi com-•

pletarnente el tercer armónico del flujo y tanto el flu-

jo corno las tensiones inducidas vuelven a ser casi Se-

noidales. Se asume que los terceros armónicos al no -

poder circula r por el neutro, lo hacen por la delta se -cundaria •

• •

."

142.

una earga desbalaneeada no altera el sistema de tensio-

nes.

Fig. VI-55

CONEXION ESQUE."1A TlCA

lA e re a. la ·

C lea A

Iáh" la

l b ..

le lbe

rb Ibe lB b le

B (b)

(e) (a)

Fig. VI-56

CONEXlON FISlCA X22 X23

A B C (b)

xll X12 xl3

Hll H13 a b e

X, 11 XU X13

H2n (e)

( a) H21 H22 H23

Fig. V!-57 a b e

I

,

••

143.

DESFASE ENTRE PRIMARIO Y SECUNDARIO

lA

DIAGRAMA FASORIAL DEL PRIMARIO

..... ~C' ...... lB .....

.....

VBN

VAB

... ...... VCA ... ...

",

IC

Fig. VI-58

DIAGRAMA FASORIAL DEL SECUNDARIO

VBC .,. -

vbc

I "', lB I ' .... J Ibc I

la

VAB • VAN + VNB

VEC • VEN + VNC

VCA • VCN + VNA

de la Fig. VI-56 (a)

le • lbe - lea

Ib ,. Iab - Ibe

la .. lea - Iah

de la Fig. VI-56 eb)

lab

IA

VCA

lea

vab Vea

lb

VAB Fig. VI-59

Se observa de la Fig. VI-58 que el secundario está atra -sado 30° con relación al primario, pero los fabricantes

dicen que el desfase es de 1500 obteniéndose la conexión

denc:minada YdS •

•

Vbc

rc ... ..... ..... ....

VBC ..

.....

- lca

I

JJ

VAB

144.

- Iab" " "

I

I I

I

I lab I

;'

..... ...... ..... .....

vab

Fig. VI-60

la

Ib a Iah - Ibe

Vca la .. lca - Iah

Ic .. !be - lca

De la Fiqo VI-56 (c). VCA

- Ibe

Ib

Atrasar.do 30" al secUl".dario coincide-con el primario. Los fa-

bricantes dicen que la conexión tiene un desfase de - 30°,

obteniér.dose la conexión Ydll.

5. CONEX!ON ES~LIA - ZlG-ZAG (Y-Z).

Para efectuar este tipo de conexión es necesario que los

secundarios estén divididos en 2 parte9 iguales. Lo9 3

devanados centrales se conectan en E3trella.

En la conexión Y-Z se desperdicia "COBRE" , puesto que

se necesitan más espiras para determinado voltaje.

Los terceros armónicos de la Dnag o no pueden circular,

presentándose un flujo con terceros armónicos y en cada

fase se inducen SOBRETENSIONES, pero debido a la inter -

,

•

¡ I

I

I I 1 j'

•

,

• ••

145.

conexión entre mitades de fase, la sobretensión debida •

a los terceros armónicos se anula entre vivo y Neutro.

No se presentan f.m.m. DESCOMPENSACA~. con lo cual no

se presentan sobretensiones y el neutro no flota.

El arrollamiento de cada fase, como se dijo antes, se di -vide en dos arrollamientos iguales y se conectan en se -

rie las mitades de dos columnas consecutivas uniéncolas

por las terminales homólogas. La f.e.m. por fase resul-

ta así de la diferencia de dos f.e.m.s. parciales desfa-

sadas 1200•

El montaje Y-Z se usa cada día más para transf. reducto-

res de distribución, donde el neutro secundario es im -

prescindible, y la tensión primaria, relativamente alta

con respecto a la potencia, no hace aconsejable la

conexión en triángulo.

Cano elevador carece de importancia y no convendría tam-

poco, por llevar sobre el mismo núcleo 2 secciones de al-

ta tensión de distinta fase, entre las cuales es preciso •

establecer un aislamiento suplementario.

El montaje inverso Z-Y, tampoco está justificado la ma -

yoria de las veces, quedando pues, como única interesan-

te, la conexión ALTA - BAJA, en Y-Z.

146.

CONEXION ESQUEMATlCA

IA A 4

lb

VAN ¡ b

IC

~ lB

2

( a) la

a

°Fig. VI-61

CONEX!ON FISICA

A B C

H12

H2N

( a)

Fig. Vr-62

I

~ a e 2 2

le la

1

3 4

o

eb) .

(e)

e

2 3 4

4 2 3

1

4 a 3 b 2

3 0---1 2 0---1 4 o-~

1

3

lb

(b)

e

(e)

le

e

,.

b

2

1 ,

I

147.

DESFASE ENTRE PRL\{AR!O 'Y SECUNDARIO

Diagrama .Fasorial del Primario VAB :: VAN + VNB

VCA vea ~ VBN + VNC

VCA :: veN + VNA

lB VNA

De la Fig. VI-61 (a) IC

VCN

VBC

VNB VNC

VAN ..... .... ..... , J

VAB IA

Fig. Vl-63

DIAGRANA FASORIAL DEL SECUNDARIO I

a De la Fig. VI-61(b) 1I

/1 ./ 2 / I

./ / I ./

./ / ./

v13 = v12 + V23

./ / ./

/ 1

C \ \

, 3 \ 4 "- \ ,

.... \ .... \ .....

....... \ ...... \ ...... ........ ,

b

• Fig. VI-64

comparando el diagrama fasoríal del primario y dal secun-

dario, se observa un desfase de po, obteniéndose la yzQ

148 •

. , coneXl.on YZ6.

c

I \ I 2 \ I .... \ ....

I "-\ .....

I "-\ ....

I ... \ .....

I .... \ ....

I I ..... .... I a I /

/

3 / ;'

/ ,- 4 ,-/ ,-

1 ./ ,-/ ;'

1,- " b ;'

Fig. VI-65

VI3 = Vl2 + V23. -

Comparando este diagrama con el del primario se obtiene

un desfase de 180°, y se tendrá la conexión YZ6.

La principal utilización dal sistema ZIG-ZAG, es como rec -tificador 39' (Fig. VI-66), ya que impide que las canpo-

nentes de corriente directa de la corriente rectificada

saturen el núcleo.

I CARGA

Fig. VI-66

•

•

I , I

~ I

•

¡ /.

•

•