Conexiones de transformadores trifásicos

En esta sección, revisaremos las características operativas de las conexiones básicas de transformadores delta-triángulo, estrella-estrella, delta-estrella y estrella-triángulo.

La construcción de un transformador trifásico se puede representar como se muestra en Figura 1. El núcleo tipo carcasa tiene tres capas de bobinado primario y secundario. La forma en que se conectan estos devanados determina la configuración del transformador (triángulo, estrella, etc.).

Figura 1: Construcción de Transformador Trifásico

Transformador de conexión estrella-estrella (YY)

El transformador en la Figura 1 se puede representar como se muestra en Figura 2. j_1, j_2, y T₃ representan los tres pares de bobinas primaria/secundaria que se muestran en el núcleo de la carcasa. Líneas marcadas ΦA₁ΦB₁ y ΦC₁ representan los conductores de línea principal que se conectan a las bobinas primarias, y la línea etiquetada como N₁ significa conductor neutro. Asimismo, las líneas marcadas ΦA₂ΦB₂ y ΦC₂ representan conductores secundarios y de línea N₂ significa conductor neutro.

Figura 2: Características del diagrama de cableado del transformador.

Cuando se conecta como se muestra i imagen 3, el transformador tipo envolvente forma un circuito YY (estrella primaria-estrella secundaria). Por lo tanto, las relaciones de tensión y corriente primaria y secundaria del transformador son:

$begin{matriz}{{E}_{L}}=sqrt{3}times {{E}_{P}}=1,732times {{E}_{P}}&{}&{ {I}_{L}}={{I}_{P}} end{matriz}$

$begin{matriz}{{E}_{P}}=frac{{{E}_{L}}}{sqrt{3}}=frac{{{E}_{L}}} {1.732} & {} & {{I}_{N}}={{I}_{A}}+{{I}_{B}}+{{I}_{C}}=0 end{matriz}$

donde esta e_L y yo mismo_L son los valores de fila, y E_pags y yo mismo_pags son valores de rango. Estas relaciones suponen que el circuito YY está balanceado (antes de seguir leyendo, tómese un momento para rastrear las conexiones del circuito en la Figura 3 para verificar que el esquema representa el mismo circuito).

Figura 3: Diagrama de transformador BB y diagrama de cableado

Hay dos cosas que hacer:

• El diagrama de cableado i Imagen 3a se puede realizar mediante un banco (grupo) de tres transformadores monofásicos (1Φ).

• Los transformadores BB se utilizan en aplicaciones industriales y son preferibles a los transformadores ∆-∆ cuando es necesario tener una conexión neutra en el circuito secundario.

• También puede leer: Diagramas de fase de conexión de transformadores trifásicos

Transformador conectado delta-triángulo (∆-∆).

Cuando se conecta como se muestra i Figura 4, el transformador tipo coraza forma un circuito ∆-∆ (delta primario delta secundario). Tenga en cuenta que no hay una línea neutral en el diagrama de cableado. Las relaciones entre el transformador, la corriente y el voltaje primario y secundario son las siguientes:

$begin{matriz}{{E}_{L}}={{E}_{P}}&{}&{{I}_{L}}=sqrt{3}times {{I} _{P}}=1.732times {{I}_{P}} end{matriz}$

$begin{matriz}{{I}_{P}}=frac{{{I}_{L}}}{sqrt{3}}=frac{{{I}_{L}}} {1.732} & {} & {{I}_{N}}={{I}_{A}}+{{I}_{B}}+{{I}_{C}}=0 end{matriz}A$

donde esta e_L y yo mismo_L son valores de fila, y E_pags y yo mismo_pags son valores de rango. Estas relaciones asumen que el circuito ∆-∆ está balanceado (antes de seguir leyendo, tómese un momento para rastrear las conexiones del circuito en la Figura 4 para verificar que los diagramas representan el mismo circuito).

Figura 4: Diagramas esquemáticos y de cableado de un transformador Delta-delta (∆-∆).

Al igual que con el circuito YY, el diagrama está cableado en Imagen 4a implementarse mediante un banco de transformadores monofásicos. Tenga en cuenta que los transformadores ∆-∆ se encuentran comúnmente en aplicaciones industriales.

Estrella-Triángulo (Y-∆) Transformador conectado

Cuando se conecta como se muestra i Figura 5, el transformador tipo coraza forma un circuito Y-∆ (principal estrella-triángulo secundario). Tenga en cuenta que hay una conexión neutra en el circuito primario, pero ninguna conexión en el circuito secundario. (Antes de seguir leyendo, tómese un momento para rastrear las conexiones del circuito en la Figura 5 para verificar que los diagramas representan el mismo circuito).

Figura 5 Diagramas esquemáticos y de cableado del transformador Wye-Delta (Y-∆).

Al igual que con los circuitos anteriores, el cableado está en el diagrama Figura 5a puede implementarse (y a menudo lo hace) utilizando un banco de transformadores monofásicos (1Φ). Tenga en cuenta que los transformadores Y-∆ se usan más comúnmente en sistemas de transmisión de alto voltaje.

Delta–Estrella (∆–Y) Transformador conectado

Cuando se conecta como se muestra i Figura 6, el transformador tipo coraza forma un circuito ∆-Y (estrella primaria delta-secundaria). Tenga en cuenta que hay una conexión neutra en el circuito secundario, pero ninguna conexión en el circuito primario. (Antes de seguir leyendo, tómese un momento para rastrear las conexiones del circuito en la Figura 6 para verificar que el esquema representa el mismo circuito).

Figura 6 (Delta-Wye)∆-Y diagrama de transformador y diagrama de cableado

Al igual que los circuitos anteriores, el circuito de la Imagen 6a Se puede implementar utilizando transformadores monofásicos (1Φ). Tenga en cuenta que los transformadores conectados en ∆-Y se encuentran comúnmente en aplicaciones comerciales e industriales.

¿Por qué utilizar bancos de transformadores monofásicos?

Como se mencionó anteriormente, todos los transformadores que se muestran en esta sección se pueden construir usando un banco (grupo) de transformadores monofásicos. Tal banco de transformadores se muestra en Imagen 7.

Imagen 7 Tres transformadores monofásicos conectados a un banco de transformadores trifásicos

¿Por qué utilizar tres bancos de transformadores monofásicos en lugar de un transformador trifásico? Dos razones: comodidad y practicidad.

La falla más común en cualquier sistema trifásico es una falla a tierra donde una fase falla (en corto) a tierra. Cuando se utiliza un transformador trifásico, la falla de cualquier fase requiere el reemplazo de todo el transformador. pero, cuando se utilice un banco de transformadores monofásicos, la falla de una fase requiere la sustitución de este transformador monofásico; y es más fácil y económico reemplazar un transformador monofásico que uno trifásico.

Además, se puede cablear un grupo de tres transformadores monofásicos como cualquiera de las conexiones que se muestran en esta sección. Los transformadores trifásicos se fabrican en configuraciones específicas y por lo tanto no tienen esta flexibilidad.

Fases abiertas en transformadores trifásicos

Cuando una de las inducciones de fase de un circuito conectado en estrella se abre, todo el circuito se reduce efectivamente a un solo circuito monofásico. Este principio se ilustra en Figura 8a. Cuando el₁ abre, ΦA está aislado del circuito. Cuando esto sucede, no hay corriente a través de L₁ y E solamente_{antes de Cristo} sin alterar. Efectivamente, el circuito trifásico se redujo a un circuito monofásico.

Figura 8 Tensiones de circuito estrella (Y) y delta (∆).

Cuando una de las inducciones de fase de un circuito conectado delta abre, el circuito sigue funcionando como un circuito trifásico (a capacidad reducida). Este principio se ilustra en Figura 8b. Cuando el₁ abre, ninguna de las entradas de fase está aislada del circuito, por lo que la operación trifásica continúa. perono hay corriente a través de L₁, lo que afecta el funcionamiento general del circuito delta. La clasificación kVA del transformador se reduce porque la capacidad de manejo de energía es L₁ reducir a 0W. Sin embargo, el circuito puede continuar operando en tres fases con opacidad reducida.

Abrir una conexión delta

Como se indicó anteriormente, un transformador conectado en delta puede operar a capacidad reducida si una de sus fases se abre. Con este principio se puede hacer un circuito trifásico usando solo dos transformadores monofásicos. Esta conexión delta abierta, que ya no se encuentra a menudo, está representada por i Figura 9.

Tenga en cuenta que la clasificación de kVA de una conexión delta abierta está limitada a aprox. 87% de la suma de las clasificaciones de kVA de la placa de identificación de los dos transformadores monofásicos. Por ejemplo, si cada transformador tiene una capacidad nominal de 100 kVA, la capacidad nominal de kVA del banco delta abierto es de 200 KVA × 87 % = 174 kVA. Esto se debe a que solo dos transformadores soportan la carga de tres.

Figura 9 Diagrama esquemático y de cableado del transformador de triángulo abierto