1 Liceo Industrial de San Miguel Agustín Edwards Ross Especialidad de Electricidad

Módulo: Redes de Cableado

Unidad 2: Transformadores Trifásicos Generalidades. Un transformador trifásico esta constituido por tres transformadores que se encuentran separados o combinados sobre un solo núcleo, también este tipo de transformador puede ser un solo transformador trifásico. La representación grafica de conexión de muestra en la siguiente figura.

H1 ,2 , 3 : Entrada X1 ,2 ,3 : Salida

Los transformadores Trifásicos de Potencia se utilizan principalmente para la transmisión de la energía eléctrica, en Alta y Media Tensión, son de aplicaciones en subestaciones transformadoras, centrales de generación y engrandes usuarios (compañías). Se construyen en potencias normalizas desde 1,25 hasta 29 (MVA) en tensiones de 13,2; 33; 66; y 132 (KV) en frecuencias de 50 y 60 Hz.

2

En cambio los Transformadores de Distribución son generalmente en potencias iguales o inferiores a 500 (KV) y en tensiones iguales o inferiores a 67 (KV). Las aplicaciones típicas de los transformadores de Distribución son: a) b) c) d) e)

Plataformas Residenciales Granjas Edificios Talleres Comerciales Establecimientos Públicos, etc.

Los transformadores Trifásicos tanto de potencia como de Distribución, rurales, subterráneos, auto protegidos, herméticos, etc. Pueden ser a) Secos b) Refrigerados por Aceite c) Encapsulados en Recina

3

Principalmente los transformadores son los enlaces entre los Generadores del Sistema de Potencia y las Líneas de Transmisión y entre las líneas de diferentes niveles de tensión Las líneas de operación trabajan en tensiones de 765(KV) Línea a Línea. Generalmente las unidades Generadoras como las Hitachi (Central de Rapel) Se fabrican en el rango de 18-24 (KV), aunque existen niveles ligeramente superiores. Los transformadores Trifásicos también disminuyen la tensión a niveles de Distribución (12-13 KV), y finalmente a los requeridos para el uso residencial (240/120 V), al igual que los transformadores Monofásicos son altamente eficientes cerca de un 100 % de rendimiento.

4

Voltaje Trifásico en la líneas de Potencia es generalmente de 380 V, y las tensiones normales a niveles Monofásicos es de 220 V, esta tensión se puede obtener como lo señala la siguiente figura.

5

Vab = Vlinea = 380v Vac = Vlinea = 380v Vbc = Vlinea = 380v

Van = Vfase = 220v Vbn = Vfase = 220v Vcn = Vfase = 220v

Los Transformadores Trifásicos deben conectarse correctamente a las líneas para que trabajen de un modo adecuado .Las cuatro formas o tipo de conexiones mas empleadas son: 1) Delta- Delta 2) Delta – Estrella 3) Estrella – Estrella 4) Estrella – Delta 1) Conexión Delta- Delta

Características Los voltajes de línea y de fases son iguales tanto en primario como en secundario en cambio las corrientes difieren en 3 veces

Ils  Ifs  3

Ilp  Ifp  3 Vab = Vac = Vlp Vbc =

Va`b` = Va`c` = Vls Vb`c`=

6

Vlp  Vfp Vlp  Vfs

Vlp Vls

Vab   Vac Vfs Vbc 

 Va`b`   Va`c``Vfs `Vb`c` 

2) Conexión Delta – Estrella

Características Los voltajes de línea y de fase en el primario son iguales

VLp = VFp La tensión del secundario cumple la siguiente relación

Vls  Vfs  3

Vfs 

Vls 3

7

Ilp  Ifp  3

Ils  Ifs

Vab  Vlp  Vfp Vac  Vlp  Vfp

Va`b` Vls Va`c` Vls

Vac  Vlp  Vfp

Vb`c` Vls

Va`n    Vls Vb`n    VFs 3) Conexión Estrella – Estrella 3 Vc`n    Características Los voltajes de líneas se relacionan con los voltajes de fases según las siguientes expresiones.

Vlp  3  Vfp  Vfp 

Vlp 3

Vls  3  Vfs  Vfs 

Vls 3

Ilp  Ifp

Ils  Ifs

Vlp  Vls

8

Vab   Vac Vlp Vbc   Van   Vbn Vfp Vcn  

Delta

Vab  Van  3 Vac  Vbn  3 Vbc  Vcn  3 Vab 3 Vac Vbn  3 Vbc Vcn  3

Van 

Va`b`   Va`c` Vls `Vb`c`

Va`b` Va`n  3 Va`c` Vb`n  3 Vb`c` Vc`n  3

Va`b Va`n  `3  Vb`n Vfs Va' b' Vb ` n  Vc`n  `3 Vb' c' 4) Conexión Estrella – Vc`n  `3 Va`n 

Características Los voltajes primarios de línea y de fase cumplen las siguientes Expresiones.

Vlp  3  vfp

Vfs 

Vlp 3

Las tensiones de línea y de fase en el secundario son iguales

9

Vls  Vfs Ilp  Ifp

Vab   Vac Vlp Vbc  

Ils  Ifs  3

Vab  Van  3

Va' b'  Vls  Vfs

Vac  Vbn  3

Va' c'  Vls  Vfs

Vbc  Vcn  3

Vb' c'  Vls  Vfs

Vab Van  3  Vbn Vfp Vac Vbn  En los transformadores trifásicos existe una polaridad  Vcn  3 Aditiva y Sustractiva Vbc Vcn  3 aditiva: A) Polaridad Van 

V 2  V1 H 1  entrada X 1  salida V 1  V 2  Vt  aditivo V 1  V 2  Vt  sustrctivo

10

B) Polaridad sustractiva:

V 2  V1 H 1  entrada X 1  salida Determinación de la relación de transformación La relación de transformación en los transformadores trifásicos depende de la conexión y de la relación monofásica que posea cada transformador monofásico.

11

Relación 1

a

EIp EIIp EIIIp   EIs EIIs EIIIs

Relación 3

VH 1 H 2 VH 2  H 3 VH 3  H 1 3   VX 1 X 2 VX 2  X 3 VX 3  2 X 1

SUGERENCIA: Vea el siguiente video, en las dirección indicada www.youtube.com

El transformador eléctrico

Cuestionario: Conteste en su cuaderno las siguientes preguntas: 1. Si un transformador trifásico posee los siguientes. datos determine la relación de transformación y complételo dibujando su diagrama. Datos H1 = 220 H2 = 380 H3 = 220

X1 = 12 X2 = 24 X3 = 12

2. Dados los siguientes transformadores :determine todos los parámetros (tensión de línea y de fase) A) Estrella/Estrella

Datos E1  220v

12

B) delta/estrella

Datos : E3 

260  150v 3

E 4  E9

C) Estrella / Delta

Datos : E10  E 7 

220v 3