FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD

“Banco Asimétrico y conexiones

especiales”

Asignatura : Maquinas Eléctricas

Profesor Responsable : Mauricio Vallejos

Alumno : Mauricio Cuellar

Henry Ramirez

Junio / 2015

Avenida Universidad de Antofagasta Nº2800 – Casilla 170 Teléfono: (55)

637304, Fax: (55) 637268, email: sec_electrica@uantof.cl

Índice

Tema pág.

1. Introducción…………………………………………………………………………….

2. Bancos asimétricos y conexiones especiales………………………………......

2.1 Conexión T…………………………………………………………………....

2.1.1 Conexión Scott-T………………………………………………………….

2.1.2 Conexión trifásica en T…………………………………………………...

2.2 Corrientes circulantes Delta……………………………………………...

2.2.1 Disimetría de relaciones de voltaje…………………………....

2.2.2 Asimetría de Impedancias………………………………………

2.3. Delta Secundaria a tierra…………………………………………………..

2.3.1 Esquina a tierra……………………………………………………

2.3.2 Fase media a tierra……………………………………………….

2.4 Abierta Secundaria………………………………………………………….

2.5 Y- abierto en el primario a 4 alambres 208 V Servicio……………….

2.6 Efectos sobre el voltaje balanceado…………………………………….

3. Conclusión……………………………………………………………………………...

4. Bibliografía ……………………………………………………………………………..

1. Introducción

Los transformadores trifásicos son un sistema que consta de generadores, líneas

de transmisión y cargas trifásicas. Son dispositivos que convierten la energía eléctrica

de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio

de la acción de un campo magnético. El transformador es una maquina eléctrica

de las más utilizadas en el área de la ingeniería eléctrica, por lo que resulta

indispensable su estudio.

Básicamente existen 4 tipos de conexiones con los transformadores

trifásicos, ya sea formado a partir de tres transformadores monofásicos o de un

solo transformador trifásico. Las cuales son: Conexión estrella-estrella, estrella-

delta, delta-delta, delta-estrella. Estas conexiones se usan tanto para elevar la

tensión como para reducirla.

También existen otras conexiones especiales aparte de las 4 básicas que

permiten que los transformadores realicen otros trabajos de acuerdo a las

necesidades requeridas. Existen conexiones especiales que también solo sirven

en lo teórico, ya que en lo práctico son ineficientes o generan desequilibrio de las

tensiones en las líneas.

2. Bancos asimétricos y conexiones especiales

Los bancos de transformadores simétricos son aquellos en los que cada fase tiene kVA,

impedancia, y una relación de tensión similar. Los transformadores trifásicos y bancos de

tres transformadores monofásicos similares conectados en Y, o en zig-zag son

conexiones simétricas

2.1 Conexión T

El transformador trifásico conectado-T no es una conexión simétrica. Aunque una

conexión T es teóricamente posible con dos transformadores monofásicos, las

clasificaciones estándares de voltajes no permiten dicha conexión en la parte práctica. El

uso de la conexión T en sistemas bifásicos y trifásicos (conexión Scott) está más allá del

alcance de esta guía. Por lo tanto, no se tratará más adelante la conexión T.

2.1.1 Conexión Scott-T

La conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases

desfasadas La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad. La conexión Scott-T consta de dos transformadores trifásicos de idénticas capacidades; uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.

Fig1. Conexión Scott

Puesto que los voltajes están desfasados lo que se produce es un sistema bifásico. También con esta conexión es posible convertir potencia bifásica en potencia trifásica.

2.1.2 Conexión trifásica en T

Esta conexión es una pequeña variante de la conexión Scott-T para convertir potencia trifásica en potencia trifásica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se nuestra en la figura siguiente. Como en la conexión Scott-T los voltajes en los devanados primarios están

desfasados al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se recombinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.

Fig2. Conexión trifásica en T

2.2 Corrientes circulantes Delta

2.2.1 Disimetría de relaciones de voltaje

En las conexiones del transformador, una gran corriente circulante puede fluir debido a la

disimetría de las relaciones de voltaje de las tres fases. La figura 14 muestra una energía

- banco con la esquina secundaria abierta y un voltímetro insertado. El voltaje a través de

los terminales abiertos invertidos en fase puede ser considerado una fem (fuerza

electromotriz) que impulsa la corriente alrededor del circuito cerrado a través de las

impedancias de las tres patas en serie. Si, por ejemplo, se midieron 1,5% de la tensión de

línea en la esquina abierta de tres de otra manera similar el transformadores tienen 5% de

impedancia, la corriente que circula en los devanados sería 1,5 (5 3) 100 = 10% de la

corriente nominal del transformador. No importa lo que la fase de tiempo de esta corriente

con respecto a la corriente de carga, por lo menos la mitad y posiblemente se añadirá

directamente en fase con la corriente de carga en un tramo (Esta declaración supone

corrientes de carga dispuestos en 120 intervalos, pero no necesariamente de manera

equilibrada .) las pérdidas del transformador se incrementan significativamente, y la

corriente que circula puede causar sobrecarga. La gravedad del sobrecalentamiento

adicional con equilibrio de carga se puede estimar mediante una ecuación simple. Con K

para la relación de corriente circulante a corriente nominal, p para la relación de la

corriente de carga a la corriente nominal, y la posición para el ángulo entre las dos

corrientes, las pérdidas de carga de la rama más afectada por unidad de completo valor

de carga se dan por p2 + 2pk cos + k2. Por ejemplo, si la corriente que circula es 10% de

puntuación y la carga es 100%, la pérdida de carga en los rangos de la rama más

afectados van desde 111% a 121% del valor normal a plena carga por los cambios de

ángulo de 60-0.

Aunque la condición de corriente circulante no es fácilmente detectable en la corriente de

excitación de un banco descargado, es evidente en las pérdidas sin carga. El método más

sencillo para comprobar si hay corriente circulante anormal en un banco de unidades

monofásicas es, por supuesto, usar un amperímetro en el con la carga desconectada.

La corriente circulante también puede ocurrir con el poco utilizado conexión YG, pero la

fuente de impedancia de secuencia cero, así como la impedancia del transformador está

presentado en serie con el voltaje de excitación porque las corrientes deben circular a

través de la fuente neutral en el lado primario. Dependiendo del tamaño del banco y la

ubicación, la corriente que circula puede ser mucho menor que para la conexión con otras

condiciones similares.

2.2.2 Asimetría de Impedancias

Cuando las tres patas de un banco tienen diferentes impedancias (ya sea óhmicos o

referidos a una base común kVA), las corrientes dentro de él no están equilibradas,

incluso a través de las corrientes externas son equilibrados. La asimetría de las

impedancias puede explicarse o calcularse en términos de una fem que da lugar a una

corriente circulante superpuesta a la corriente de carga. En primer lugar, se asume una

distribución de corriente en él: Por ejemplo, si se equilibra la carga, se supone que las

corrientes son equilibradas. En segundo lugar, las caídas de voltaje fasorial en cada

pierna se calculan y se agregan para obtener una tensión residual similar en carácter a la

tensión de la esquina abierta causada por disimetría de los ratios de tensión. En tercer

lugar, esta tensión invertida en fase es tratada como una fem que provoca una corriente

circulante superpuesta sobre las corrientes asumidas. La corriente circulante se calcula

como en 8.2.1 dividiendo la fem por la suma de las impedancias de las tres patas. En la

ecuación dada en 8.2.1 para la estimación de la gravedad de la calefacción adicional

atribuible a la corriente que circula se aplica si la carga es equilibrada o casi.

Figura 14 Esquina abierta para la conexión de voltaje.

2.3. Delta Secundaria a tierra

2.3.1 Esquina a tierra

En un sistema de baja tensión de 3 alambres suministrado a partir del secundario, las

ventajas de puesta a tierra se pueden obtener por uno de los conductores de puesta a

tierra línea secundaria, en procedimiento en una esquina como se muestra en la figura

15A. El banco puede ser de otra manera simétrica.

2.3.2 Fase media a tierra

en el orden de proporcionar ambos 3 alambres una fase y el servicio de baja tensión

trifásico de un banco de transformadores, el medio grifo de una fase puede estar

conectado a tierra como se muestra en la figura 15B. Cuando se utilizan tres unidades

monofásicas, el transformador de puesta a tierra, a menudo llamado el transformador de

iluminación, es generalmente más grandes que las otras dos unidades. En este caso, los

disyuntores secundarios no deben ser utilizados con esta conexión porque la apertura de

estos interruptores en el transformador de iluminación hace que la fase media a tierra

pueda estar inestable con respecto a la tensión de fase a fase. La carga monofásica

continua con el servicio abierto, pero el voltaje a tierra puede ser excesivamente alto en

un lado y bajo en el otro como resultado del desequilibrio de la carga.

La división de la carga entre las patas depende de la conexión primaria. Si el primario se

conecta sin conexión a tierra en Y, la carga trifásica se divide en partes iguales entre las

patas, y la carga monofásica conectada a la iluminación por que los terminales del

transformador suministran 2/3 por el transformador y 1/3 por los otros dos. Una regla

conservadora es el tamaño del transformador de Iluminación para llevar a toda la carga

monofásica (para permitir desequilibrio carga monofásica) 1/3 de la carga de 3 fases

equilibradas. Los dos transformadores restantes están dimensionados para cada tercio

del equilibrio de carga de 3 fases y 1 fase, más de un tercio la carga de una sola fase.

Esta regla no reconoce la relación fasorial de las cargas de 3 fases y monofásicos.

También con el primario , la división de carga puede ser determinada por el método

descrito en 8.2.2. Un cálculo más corto basado en que el método asume que dos de los

transformadores tienen impedancias iguales. Con la impedancia (óhmica o en la base

común kVA) del transformador de iluminación representado por L y la impedancia de cada

uno de los otros dos transformadores por P, la proporción de carga del transformador

trifásico llevado por la iluminación es P / (2P + L) . El resto se divide a partes iguales entre

los otros dos transformadores. La carga monofásica divide de manera que la proporción

llevada por el transformador de iluminación es 2P / (2P + L). Las otras dos unidades llevan

cada uno, el resto completo. es L / (2P + L).

Por ejemplo, supongamos que un banco que consta de un transformador de 15 kVA de

iluminación con un 3,6% de impedancia y dos transformadores de 5 kVA con 3,2% de

impedancia. Cada impedancia se convierte en una base de 1 kVA simplemente dividiendo

la calificación kVA del transformador en su impedancia por ciento, obteniéndose 0,24%

para el transformador de iluminación y 0,65% para los otros dos. Entonces 2P + L = 1.52

= la suma de las tres impedancias. La proporción de carga transportada por el

transformador de iluminación, entonces, es 0,64 / 1,52 = 0,421 para el 3-fase y 2 0,421 =

0,841 para la carga monofásica, o alrededor de 42% y 84%; respectivamente. Las otras

dos unidades deben llevar cada uno la mitad de la 3-fase restante y la totalidad de la

carga monofásica restante, o alrededor de 29% y 16%, respectivamente. Es conservador

para agregar las cargas de 3 fases y monofásicos aritméticamente.

Figura 15- Secundario aterrizado

A-Esquina a tierra, B-Fase media aterrizada

2.4 Abierta Secundaria

Los transformadores monofásicos pueden ser unidos para proveer de 3 fases de 3

servicios de telégrafo. La conexión es esencialmente una conexión con una pierna

quitada. El primario puede ser abierto - como en la Figura 16A o abrir-Y como en el Higo

16B, el éste que requiere un sistema conectado-con-tierra-Y primario. Los

transformadores trifásicos de esta conexión han sido construidos a un tanque solo como

unidades duplex.

Para la carga equilibrada de 3 fases, el transformador total kilovoltampere, la exigencia es

√ veces que requirieron para la operación cerrada. La base secundaria descrita

en 8.3 es permitida, y con una mediada conexión a tierra de la llave sobre él y con un

mediado conectado con tierra de la llave sobre la fase secundaria como descrito en 8.3.2,

el transformador de iluminación debería ser puesto la talla para llevar

√ veces la

carga equilibrada de 3 fases más la carga monofásica. Es conservador añadir estos dos

componentes de carga aritméticamente poniendo la talla el transformador de iluminación.

Figura 16- apertura Secundarios

A-Abierta Primaria, B-abierto-Y Primaria

2.5 Y- abierto en el primario a 4 alambres 208 V Servicio

Si un 3-fase de 4 hilos 208 V de servicio debe estar instalado y sólo en Y- abierto en el

primario está disponible, y el gasto de añadir la tercera fase del conductor es

considerable, se puede recurrir a una conexión de dos transformadores monofásicos con

secundarios de doble voltaje. por lo menos, un transformador debe tener cuatro casquillos

secundarios, la calificación secundaria de tensión debe ser de 120/240 V. El otro

transformador puede ser un transformador de 3 casquillo nominal 240/120 V. La conexión

hecha como se muestra en la figura 17. Cada transformador monofásico debe ser

dimensionado para 2/3 de la carga trifásica equilibrada.

Figura 17- Abierto-Y Primaria a 4 hilos Secundaria

A-Diagrama cuasi-fasorial, B-Diagrama de conexión

2.6 Efectos sobre el voltaje balanceado

Tal como corrientes desequilibradas que fluyen en el desequilibrio de voltaje de productos

de bancos simétrico, entonces haga corrientes equilibradas que fluyen en bancos El

efecto combinado de corrientes desequilibradas y bancos simétricos es demasiado

complejo para alguno, pero la mayor parte de comentarios generales Si se suministra

tensión primaria equilibrada, y si la regulación de los transformadores individuales es

satisfactorio para la carga, desequilibrio de tensión no debe ser un problema. A

relativamente grande de carga del motor de inducción 3-fase tiende a ayudar en el

mantenimiento del equilibrio de tensión.

3. Conclusión

Se investigó sobre los tipos de conexiones especiales de los transformadores y los

bancos asimétricos, dando una breve explicación de sus funcionamientos y como

es que se pueden aplicar, dentro de estos están el tipo de conexionado t que no es

de uso práctico pero si puede realizar teóricamente con dos transformadores o

bien en un sistema trifásico .

Como ya se sabe hay 4 tipo de conexiones básicas, pero aparte de estas tenemos

estas conexiones especiales las cuales permiten un mejor rendimiento de los

transformadores mediante conexiones aterrizadas tanto en la conexión primaria

como secundaria sacando un mejor provecho a los transformadores.

4. Bibliografía