Conexiones de Transformadores Monofasicos en redes Trifásicos

Diferentes conexiones de transformadores monofásicos en redes trifasicas, con caracteristicas, ventajas y desvantajas para cada una de las conexiones: estrella delta, delta delta, estrella estrella, delta estrella

1. Transformadores Trifásicos
Conversión de energía electromecánica

2. Transformadores trifásicos
•Lossistemastrifásicosconstituyenunadeloprincipalesformasdegeneración
ydistribucióndeleenergíaeléctricadentrodelavidacotidiana,estosson
sistemasdecorrientealternaporloquesehaceimprescindibleentendercomo
esqueinteractúanlostransformadoresdentrodeestos.
•Lostransformadoresparacircuitostrifásicossuelenconstruirsede2maneras.
1.Conectar3transformadoresmonofásicosparapoderconstruirunbancode
transformadores.

4. 2.Laconstruccióndeuntransformadortrifásico.Esteconstade3conjuntosdebobinas
enrolladossobreunnúcleocomún.Laventajadeimplementaruntransformador
trifásicosonenqueestossonmaslivianos,maspequeños,masbaratosyunpocomas
eficientesqueunbancodetrestransformadoresmonofásicos.

5. Conexiones trifásicas con transformadores monofásicos.
•Losbancosdetransformadoresmonofásicossonutilizadosen
sistemaseléctricostrifásicoscomosustitucióndeuntransformador
trifásico.Porejemplo,eneltransportealargasdistanciasdela
energíaeléctrica.Asimismo,elbancodetransformadores
monofásicostambiénsirveparapodercambiarelnúmerodefases
delsistema,esdecir,unsistematrifásicolopodemosconvertirenun
sistemabifásico,de6fases,dedocefases,etc.
•Acontinuaciónsedetallaranlasdistintasformasdepoderconectar
trestransformadoresmonofásicosparapodersuministrarunservicio
trifásico.

6. Conexión Estrella –Estrella (Y-y)
•Laconexiónye–yeoestrella–estrellaaligualquelatriangulo–trianguloel
voltajedelíneasecundarioesigualalvoltajedelíneaprimariomultiplicadopor
•elinversodelarelacióndetransformación.Estaconexiónsoloseutilizacuando
elneutrodelprimariopuedeunirseeficazmentealneutrodelafuente,
corrientementeatravésdetierra,silosneutrosnoestánunidos,latensiónentre
líneayneutroresultadistorsionada(nosenoidal).Sinembargo,puedeemplearse
laconexiónestrella-estrellasinunirlosneutros,sicadatransformadorposeeun
tercerdevanadollamadoterciario.Losterciariosdelostrestransformadoresse
conectansiempreentrianguloymuchasvecesseutilizanparaalimentarlos
serviciosdelasub-estaciónenqueestáninstalados.
•LarelacióndetransformaciónsimpleMssedeterminacomococienteentreel
numerodeespirasdeunafasedelprimarioyotradelsecundarioycoincidencon
larelaciónentrelasfemporfasedeambasenvacio.

7. Ventajas y desventajas
VENTAJAS:
•Laposibilidaddesacarunneutro,tantoenelladodeb.tcomoeneldeA.T,yestole
permiteobtenerdostensiones(230/400V),obienconectarloatierracomomedidade
seguridadenciertotipodeinstalaciones.
•Subuenfuncionamientoparapequeñaspotencias,yaqueademásdepoderdisponer
dedostensiones,esmáseconómico,poraplicarunatensiónacadafaseVL/√3ypor
consiguiente,disminuirelnúmerodeespiras,aunquehadeaumentarlaseccióndelos
conductores,porcircularlacorrientedelíneaILporcadafase.
•Elaumentodeseccióndeconductoresfavorecelaresistenciamecánicaalosesfuerzos
decortocircuito.
•Siunafaseencualquierbobinadofuncionadefectuosa,lasdosfasesrestantespueden
funcionarresultandounatransformaciónmonofásica,lacargaquepodríasuministrar
seriadel58%delapotencianormaltrifásica.
•Laconstruccióndelosenrollamientosesmásdificultosaysucoste,máselevado,
especialmentecuandoesparacorrientesaltas.

8. Ventajas y desventajas
DESVENTAJAS:
•Estaconexiónespocousadadebidoalasdificultadesquepresenta:
•Silascargasenelcircuitodeltransformadornoestánequilibradas
(esloquecomúnmenteocurre),entonceslosvoltajesenlasfasesdel
transformadorpuedenllegaradesequilibrarseseveramente.
•Losvoltajesdetercerosarmónicossongrandes,debidoalano
linealidaddelcircuitomagnéticodelhierro.
•Losneutrosnegativossonmuyinestables,amenosquesean
sólidamenteconectadosaunatomaatierra.
•Lasunidadestrifásicasdepolaridadopuestanopuedenfuncionar
enparalelo,anoserquelaconexióndelasfasesdelprimarioodel
secundariodeuntransformadorseinvierta.

9. Conexiónestrella-estrella(Y-Y)consalidaa
208V.
Estaconfiguraciónesutilizadaparael
suministrodeenergíamonofásicay
trifásicaensistemastetrafilaresconpuesta
tierramúltiples.

10. Conexión estrella Estrella(Y-Y) configuración
serie.
Configuración utilizada principalmente en
aplicaciones industriales debido a los
elevados voltajes que se aplican.

11. Conexión especial estrella-estrella (Y-Y)
Configuración especial utilizada en
aplicaciones comerciales e industriales.

12. Conexión Estrella –Delta (Y-δ)
•Enestaclasedetransformadoreslastresfasesdelbobinadoprimarioestán
conectadasenestrellaylasdelsecundarioentriángulo.Aquíelvoltajedelínea
primarioestárelacionadoconelvoltajedefasepor:VL1=√3VF2,mientrasqueel
voltajedelíneasecundarioesigualalvoltajedefasesecundarioVL1=VF2,por
tantolarelacióndevoltajesdefasees:m=VF1/VF2,porloquelarelación
generalentrevoltajesdelíneaserá:
•VL1/VL2=√3VF1/VF2=√3m
•ExpresiónqueindicaquelarelacióndetransformacióngeneraldelaconexiónY–d
es√3vecesmayorquelarelacióndetransformacióndevoltajesdefaseode
espiras.
•Laconexiónestrella–deltaoestrella–trianguloseusageneralmenteparabajar
deunvoltajealtoaunomedioobajo.Unarazóndeelloesquesetieneunneutro
paraaterrizarelladodealtovoltajelocualesconvenienteytienegrandes
ventajas.

13. Ventajas y desventajas
VENTAJAS:
•Estaconexiónnopresentaproblemasconloscomponentesensusvoltajesde
tercerosarmónicos,puestoqueseconsumeunacorrientecirculanteenellado
deladelta(triangulo).
•Esconvenienteparalostransformadoresreductoresdetensión,debidoalas
característicasinherentesdelosenrollamientosenestrellaparaaltas
tensionesydelosenrollamientosentrianguloparalasbajastensiones.
•Nopresentaproblemasconloscomponentesensusvoltajesdeterceros
armónicos,puestoqueseconsumeunacorrientecirculanteenelladodela
delta(triangulo).
•Elneutrodelprimariosepuedeconectarconlatierra.
•Elneutrodelprimariosemantieneestableporelsecundarioentriangulo.
•Esestableconrespectoacargasdesequilibradas,debidoaqueladelta
redistribuyecualquierdesequilibrioquesepresente.

14. Ventajas y desventajas
DESVENTAJAS:
•Estaconexióntienecomodesventajaqueelvoltajesecundariose
desplazaenretraso30°conrespectoalvoltajeprimariodel
transformador,locualocasionaproblemasenlossecundariossise
deseaconectarenparaleloconotrotransformador,siendounodelos
requisitosparaconectarenparalelo,quelosángulosdefasedelos
secundariosdeltransformadordebenseriguales.
•Nosepuededisponerdeunneutroenelsecundarioparaconectarcon
latierraoparaunadistribucióndecuatrocables,amenosquese
dispongadeunaparatoauxiliar.
•Undefectoenunafasehacequenopuedafuncionarlaunidad
trifásica,hastaqueselerepare.
•Elenrollamientoeneldeltapuederesultardébilmecánicamenteenel
casodeuntransformadorelevadorconunatensiónenelsecundario
muyalta,oconunatensiónsecundariamedianamentealtaypotencia
pequeña.

15. Conexión Estrella-Delta (Y-Δ).
Estaconfiguraciónseutilizaparasuministrar
unserviciotrifásicoa240Vypequeños
porcentajesdeenergíamonofásico120V.esta
esdelasconexionesmasestablesyaqueno
produceexcesivascorrientesdecirculación
cuandoseconectantransformadoresde
distintasimpedanciasyrelaciónde
transformaciónnohayproblemade
sobretensionesproducidasporlatercera
armónica.

16. ConexiónEstrellaabierta-Delta
abierta.
Estaconexiónseutilizaparaelsuministro
deenergíamonofásicoa240Vy120Vpor
logeneralseutilizantransformadoresde
distintascapacidadesytambiénesmuy
utilizadaparacasosdeemergenciacuando
fallauntransformadorenunbanco.
Lacapacidaddeestaconexiónnoesmuy
eficazcuandopredominancargastrifásicas
yaquelacapacidaddeestebancoes
solamenteel57.7%deladeunbancode
trestransformadores.

17. Grupos de conexiones.

18. Ejemplo.
Unbancodetransformacióntrifásicoquedebemanejar400KVAtieneunarelación
devoltajesde34,5KV/13,8KV.Encuentrelosvaloresnominalesdecada
transformadordelbanco(altovoltaje,bajovoltaje,relacióndevueltasypotencia
aparente)sielbancoseconectaena)Y-y,b)Y-d,c)D-y,d)D-d.