Conexion de Transformdores en La Red Monofasica

8/22/2019 Conexion de Transformdores en La Red Monofasica

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CONEXIN DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN REDMONOFASICA

(BANCO DE TRANSFOS 1)

1. Objetivos

Satisfacer las necesidades del usuario.

Definir parmetros del transformador en vaco y con carga.

Dar a conocer los diferentes tipos de conexin, en el acoplamiento de

transformadores monofsicos.

2. Fundamento terico

Transformadores en Paralelo.

La razn ms comn por la que se conectan transformadores en paralelo es el

crecimiento de la carga; cuando sta supera la potencia del transformador

instalado se suele optar por disponer otra unidad en paralelo con la existente. El

disponer de unidades en paralelo tiene las siguientes ventajas: Frente a la falla de una unidad se puede seguir operando con la otra, aunque

sea suministrando una potencia menor y atendiendo los servicios ms

importantes. En algunos servicios esenciales puede ser que, por razones de

seguridad, los equipos se encuentren duplicados y hasta triplicados; sta es

una prctica muy comn en aeronaves.

En general es ms econmico agregar una unidad a la ya existente que poner

una nueva de mayor tamao. Si la demanda es muy variable y se dispone de varias unidades, se las puede

ir agregando a medida de que la carga lo exige y reducir las prdidas que

resultan de operar una mquina de gran potencia a baja carga. Si la demanda

tiene poca variacin, siempre es ms eficiente operar una unidad de gran

potencia, que varias de menor potencia.

Por otra parte, y para una dada potencia, siempre la instalacin de varias

unidades en ms


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Costosa, su operacin es ms compleja, y ocupa ms espacio que una sola

unidad. Tambin debe considerarse que si se dispone de unidades en paralelo y

se desea la continuidad del servicio, parcial o total, ante la falla de una de ellas,

es necesario instalar el equipamiento de maniobra y proteccin adecuado.

De lo anterior se desprende que la decisin de agregar un transformador en

paralelo a uno ya existente, debe ser estudiada cuidadosamente.

CONDICIONES PARA LA PUESTA EN PARALELO

Para la conexin en paralelo de dos transformadores, se deben cumplircondiciones, que, en orden de importancia son:

1) Las tensiones secundarias deben estar en fase.

2) Las relaciones de transformacin deben ser iguales.

3) Las tensiones de cortocircuito deben ser iguales.

4) Las impedancias de cortocircuito deben tener el mismo ngulo de fase.

La primera de las condiciones enunciadas, que si no se cumple, no se puede

hacer el paralelo, porque se producira un cortocircuito; las dems admiten

diferencias: la segunda muy pequeas y la cuarta es muy poco importante.

La primera condicin tiene que ver con la forma en que se deben conectar los

transformadores, mientras que las restantes determinan el comportamiento de los

transformadores ya conectados en paralelo.

Si bien no es una condicin necesaria, las potencias de los transformadores

deben ser prximas entre s: 2 3 a 1 como mximo, si hay mucha diferencia

entre las potencias, salvo algn caso muy especial, seguramente no resultar

econmico hacer el paralelo, especialmente si hay diferencias, aunque leves,

entre las tensiones de cortocircuito.


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COINCIDENCIA DE FASE DE LAS TENSIONES SECUNDARIAS

Como ya se dijo esta es una condicin imprescindible, si no se cumple equivale a

hacer un cortocircuito, por lo tanto se debe ser muy cuidadoso en su verificacin.

Se estudian primero los transformadores monofsicos y luego se extienden las

consideraciones a los transformadores trifsicos.

Transformadores Monofsicos

En la figura se muestran dos transformadores monofsicos que para ser

conectados en paralelo.

Se tiene que hacer la prueba de Polaridad Sustractivo


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Se tiene que hacer la prueba de Polaridad Aditivo.

Banco de transformadores monofsicos.

Los bancos de transformadores monofsicos son utilizados en sistemas elctricos

trifsicos como sustitucin de un transformador trifsico. Por ejemplo, en el

transporte a largas distancias de la energa elctrica. Asimismo, el banco de

transformadores monofsicos tambin sirve para poder cambiar el nmero de

fases del sistema, es decir, un sistema trifsico lo podemos convertir en un

sistema bifsico, de 6 fases, de doce fases, etc.

Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las podemos conectar

de varias formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/, /Y, /. Es decir,

podemos conectar las bobinas primarias en estrella o en tringulo al igual que las

bobinas secundarias. Dependiendo como lo hagamos tendremos unas

caractersticas tcnicas u otras. De esta forma, la relacin de las tensiones de

entrada y de salida no solamente depender de la relacin de vueltas (espiras) de

las bobinas primarias y secundarias, sino que tambin depender de cmo estn

conectadas las bobinas primarias y las bobinas secundarias.

La conexin estrella/estrella (Y/Y).

Con este tipo de conexin se tienen dos neutros, uno en las bobinas primarias yotro en las bobinas secundarias. El problema surge cuando no se conectan estos


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neutros a la masa o tierra, porque las seales u ondas senoidales salen por el

secundario distorsionadas. Solamente no es necesario conectar los neutros a

tierra cuando el sistema trifsico est muy equilibrado. Asimismo, debemos

indicar que no hay un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y las

tensiones de salida.

La conexin estrella/tringulo (Y/).

Con este tipo de conexin la corriente en el devanado de las bobinas secundarias

es de un 58% de la corriente carga. La distorsiones de las tensiones de salida no

resultan tan severos como en una conexin Y/Y. Tambin tenemos que sealarque existe un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y de salida

de 30 . Este tipo de conexin se puede utilizar en aplicaciones de reduccin.

La conexin tringulo/tringulo (/).

Este tipo de conexin tiene la desventaja de no disponer de ningn neutro, ni en

el primario ni en el secundario. Otra desventaja es el aislamiento elctrico que

resulta ms caro que otro de conexin (Y), para las mismas especificaciones

tcnicas.

En este tipo de conexin las tensiones de entrada y salida se encuentran en fase.

Este sistema de conexin es utilizado en sistemas trifsicos donde la tensin no

es muy elevada.

La principal ventaja de este modo de conexin es que aunque las cargas no estn

bien equilibradas las tensiones mantienen un buen equilibrio.

En el siguiente dibujo se puede apreciar cmo se realizan las conexiones entre

los tres transformadores monofsicos:


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La conexin tringulo/estrella (/Y).

Con una conexin de este tipo se consigue un adelanto de fase de 30 de las

tensiones de salida respecto a las tensiones de entrada.

La principal ventaja de este tipo de conexin es que se reduce considerablementeel gasto econmico en el aislamiento interno del transformador.

Sin embargo, la desventaja del desfase de 30 puede ser negativa, pues la

conexin en paralelo con otra fuente de energa es imposible, por otro lado, en el

caso de que este banco de transformadores tenga que alimentar a un grupo de

cargas aisladas no representara ningn inconveniente el desfase.

Asimismo, podemos apreciar en el dibujo que el secundario tiene un neutro.

Este tipo de conexin se utiliza en aplicaciones de elevacin de tensiones.


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La conexin tringulo abierto.

El siguiente dibujo representa a dos transformadores monofsicos conectados

entre si en la manera denominada tringulo abierto o delta abierta.

Esta forma de conectar dos transformadores monofsicos no es muy empleada.

Solamente se utiliza cuando se nos ha estropeado un transformador, es decir, en

casos de emergencia. El problema de esta conexin es que se pierde potencia en

las lneas, en torno al 13.4%, por ello no se utiliza.

El funcionamiento es el mismo al de una conexin /.


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3. Materiales herramientas y Materiales

Ohmmetro

Voltmetro

Multmetro Digital (Vatmetro, Ampermetro, Voltmetro)

Destornillador

Alicate de Pinza

Alicate de Corte

Transformadores Monofsicos

Cables de Uniones Cinta Maskintape

4. Procedimiento

SIN CARGA

Determinar la polaridad de cada transformador en el caso de que no se

conociera.

Realizar las conexiones que se muestran a continuacin sin carga. Y medir

las magnitudes que se piden en el cuadro adjunto

Serie-serie

SERIE-SERIE

Vpc Tensin primario Total 219.7 VACVp1 Tensin primario Transfo 1 109.8 VAC

Vp2 Tensin primario Transfo 2 110 VAC

Vsc Tensin Secundario Total 61.6 VAC

Vs1 Tensin Secundario Transfo 1 30.8 VAC



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Serie-Paralelo

SERIE-PARALELOVpc Tensin primario Total 219.7 VAC

Vp1 Tensin primario Transfo 1 109.8 VAC





Paralelo-Paralelo

PARALELO-PARALELOVpc Tensin primario Total 220.2 VAC







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Paralelo-Serie

PARALELO-SERIEVpc Tensin primario Total 220.2 VAC




Vs1 Tensin Secundario Transfo 1 62 VAC


CON CARGA

En cada una de las conexiones anteriores insertar una carga monofsica (un

foco) en paralelo y medir las intensidades que consume la carga.

Nota

Realizar con un foco en paralelo.

Serie-Serie

SERIE-SERIEVpc Tensin primario Total 220.4 VAC



Ie Corriente de Entrada 0.1048 A




Ic Corriente de la Carga 0.21 A

Pe Potencia de Primario 23.09 W

Pc Potencia Activa de la Carga 13.1 W


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Serie-Paralelo

SERIE-PARALELOVpc Tensin primario Total 220.4 VAC







Ic Corriente de la Carga 0.16 APe Potencia de Primario 15.82 W


Paralelo-Paralelo

PARALELO-PARALELOVpc Tensin primario Total 220.4 VAC



Ie Corriente de Entrada 0.2762 AVsc Tensin Secundario Total 62.2 VAC







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Paralelo-Serie

PARALELO-SERIEVpc Tensin primario Total 220.7 VAC










DESARROLLO

1) Enunciar dos objetivos ms importantes que se puede encontrar eneste laboratorio.

Identificar el acoplamiento necesario segn necesidad del usuario.

Identificar cul de todos los acoplamiento de transfo genera mayor

Potencia.

2) Transcribir Los fundamentos tecnolgicos necesarios que se tienenpara realizar las conexiones de dos o ms transformadoresmonofsicos, y las aplicaciones que se pueden dar en esta parte.

Para la conexin en paralelo de dos o ms transformadores, se deben cumplir

condiciones, que en orden de importancia son:

1) Las tensiones secundarias deben estar en fase.

2) Las relaciones de transformacin deben ser iguales.

3) Las tensiones de cortocircuito deben ser iguales.

4) Las impedancias de cortocircuito deben tener el mismo ngulo de fase.


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La primera de las condiciones enunciadas, que si no se cumple, no se puede

hacer el paralelo, porque se producira un cortocircuito; las dems admiten

diferencias: la segunda muy pequeas y la cuarta es muy poco importante.

La primera condicin tiene que ver con la forma en que se deben conectar los

transformadores, mientras que las restantes determinan el comportamiento de los

transformadores ya conectados en paralelo.

Las aplicaciones que se pueden dar en esta parte

Es cuando se quiere aumentar la carga a un transformador, se debe

colocar en paralelo otro transformador con las mismas condiciones

indicadas anteriormente, adems este mtodo resulta ms econmico ya

que el cambiar un transformador por uno de mayor potencia se ve en la

necesidad de gastar mayor dinero en la compra, adems buscarle una

utilidad al transformador retirado ya que si no trabaja seria dinero muerto.

3) Con el cuadro de mediciones SIN CARGA Determinar en forma prcticala relacin de transformacin compuesta para cada caso.

Serie-Serie Vpc / Vsc = 219.7 VAC / 61.6 VAC = 3.56

Serie-Paralelo Vpc / Vsc = 219.7 VAC / 30.8 VAC = 7.13

Paralelo-Paralelo Vpc / Vsc = 220.2 VAC / 61.8 VAC = 3.56

Paralelo-Serie Vpc / Vsc = 220.2 VAC / 123.3 VAC = 1.78


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4) Con el cuadro de mediciones (CON CARGA) calcular la potencia queconsume la carga. y comparar con la potencia de entrada y Determinaren forma prctica las prdidas totales de cada transformador.

Serie-Serie

Pperdidas = (Vpc * Ie) - Pc = (220.4 * 0.1048) 13.1 = 9.99 Watts

Serie-Paralelo


Paralelo-Paralelo


Paralelo-Serie


5) Observaciones y Conclusiones.

Se observa que al realizar las medidas elctricas existe una variacin

respecto a la placa del fabricante.

Tener en cuenta el seguimiento del cableado al realizar el laboratorio, por

lo cual si no tenemos cuidado podemos hacer un cortocircuito.

Antes de levantar la llave de tensin, revisemos que los instrumentos estn

en los rangos adecuados, adems que el instrumento sea el adecuado

para realizar dicha medicin

Se concluye que para obtener mayor eficiencia del transformador, se debe

acoplarlo en paralelo-paralelo con otro transformador de las mismas

caractersticas.

La conclusin del cuadro de Mediciones Con Carga es que el

Paralelo-Paralelo le falta consumir su Potencia de Entrada, en cambio el

Paralelo-Serie nos indica que se ha consumido casi toda su Potencia de

Entrada.


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ANEXO:

Ing. FAUSTINO PEREZ ESTRELLAEncargado del Lab. de Mquinas Elctricas

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