Transformadores (Conexiones y Pruebas)

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
I.U.P. “SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN – MARACAIBO
TECNOLOGIA ELECTRICA
REALIZADO POR:
JUAN CARLOS LAGUNA
C.I: 20.726.131
MARACAIBO, MAYO DE 2016

TRANSFORMADORES
(Conexiones y Pruebas)

Las conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de
conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos
arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a
ambos arrollamientos.
Cada grupo se identifica con una cifra o índice de conexión que multiplicada
por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que existe entre las tensiones
del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al primario
del transformador en cuestión.
CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (YY) CON
ARROLLAMIENTO TERCIARIO
La conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase
del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están
equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento
terciario el cual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí
mismo. Las fuerzas magneto motrices, primaria y secundaria, debidas a esta
sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos
adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas
desequilibradas.
El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la
tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las
instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN
ESTRELLA-ESTRELLA CON DEVANADO TERCIARIO

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN
TRIÁNGULO ESTRELLA (DY)
Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella
secundaria:
Desfase de 30º (Dy1).
Desfase de 150º (Dy5).
Desfase de -30º (Dy11).
Desfase de -150º (Dy7).
De estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este
sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores
de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso
de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos
por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres
columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible
aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para
alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN
CONEXIÓN TRIÁNGULO-ESTRELLA Y
DESFASE DE 150º
REPARTO DE LAS CORRIENTES EN LOS
ARROLLAMIENTOS DE UN
CONEXIÓN TRIÁNGULO ESTRELLA,
CON UNA CARGA DESEQUILIBRADA

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN ESTRELLA
TRIÁNGULO (YD)
Existen cuatro posibilidades de conexión:
Desfase de 30º (Yd1).
Desfase de 150º (Yd5).
Desfase de -30º (Yd11).
Desfase de -150º (Yd7).
De estos grupos de conexión, el más utilizado en la práctica es el Yd5 y el Yd11.
El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los
transformadores reductores para centrales, estaciones transformadoras y finales
de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de
baja tensión.
En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el
desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma
compensada para cada fase.
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN
ESTRELLA TRIÁNGULO Y DESFASE DE 150º
(GRUPO DE CONEXIÓN YD5)

ESTRELLA-ZIGZAG (YZ)
Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el
arrollamiento secundario en zigzag. Esta conexión consiste en hacer que
la corriente circula por cada conductor activo del secundario, afecte
siempre igual a dos fases primarias, estas corrientes se compensan
mutuamente con las del secundario.
Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a
estas designaciones el secundario ofrece cuatro posibilidades distintas
de conexión, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de
conexión son:
Desfase de 30º (Yz1).
Desfase de 150º (Yz5).
Desfase de -30º (Yz11).
Desfase de -150º (Yz7).
De estos grupos de conexión los más utilizados son el Yz5 y el Yz11.
Este tipo de conexión se emplea para transformadores reductores de
distribución, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta
más favorable el transformador conectado en triángulo estrella.
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
Y DIAGRAMA VECTORIAL DE UN
CONEXIÓN ESTRELLA ZIG-ZAG
CONEXIÓN ESTRELLA ZIG-ZAG Y
DESFASE DE 150º (GRUPO DE
CONEXIÓN YZ5)

TRIÁNGULO-TRIÁNGULO (DD)
También ahora existen cuatro posibilidades de conexión que
corresponden a las siguientes condiciones.
a) los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser
homólogos o de opuesta polaridad
b) la sucesión de estos terminales en el circuito interno puede
ser la misma para ambos sistemas o inversa.
En la práctica se emplean solamente dos grupos de conexión
que corresponden, respectivamente a un desfase de 0º y a un
desfase de 180º.
Cada aislamiento debe soportar la tensión total de la línea
correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta un número
elevado de espiras, de pequeña sección.
Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede seguir
funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensión
compuesta y con una intensidad de línea a la que permite una
sola fase. Se limita a transformadores de pequeña potencia para
alimentación de redes de baja tensión, con corrientes de línea
muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos
arrollamientos.
CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO Y
DESFASE DE 0º (GRUPO DE CONEXIÓN DD0
FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR
TRIFÁSICO EN CONEXIÓN TRIÁNGULO-
TRIÁNGULO, CON UN ARROLLAMIENTO
INTERRUMPIDO

TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA UTILIZANDO DOS TRANSFORMADORES
Además de las conexiones estándar de los transformadores existen otras conexiones
para lograr una transformación trifásica solamente con dos trasformadores:
Algunas de las más importantes son:
Conexión ∆ abierta (o V-V)
Conexión en Y abierta - ∆ abierta
Conexión Scout-T
Conexión trifásica en T
A continuación describiremos las características más importantes de cada una de
estas conexiones.

CONEXIÓN ABIERTA (O V-V)
Esta transformación puede utilizarse cuando por ejemplo en
una conexión ∆ de transformadores separados, una fase
tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada.
Entonces:
Si los dos voltajes secundarios que permanecen son:
Entonces esta quiere decir que a pesar de que se remueva
una fase el sistema sigue manteniendo sus características
primordiales
Aplicación de la conexión abierta
Es usada fundamentalmente para suministrar una pequeña
cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica, como
se muestra en la siguiente figura:
CONEXIÓN ∆ ABIERTA (O V-V)
APLICACIÓN DE LA CONEXIÓN ABIERTA

CONEXIÓN EN Y ABIERTA - ∆ ABIERTA
La conexión Y abierta – ∆ delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta
con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro.
Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo
existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la
corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del ciertico primario.
CONEXIÓN SCOTT-T
La conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases
desfasadas 90º 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.
CONEXIÓN SCOTT

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 90º 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.
CONEXIÓN TRIFÁSICA EN T

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTE
PRUEBAS EN TRANSFORMADORES:
DESTRUCTIVAS Y NO DESTRUCTIVAS
¿Para qué se hacen las pruebas?
Las pruebas se hacen en los transformadores y sus accesorios por distintas razones, durante su
fabricación, para verificar la condición de sus componentes, durante la entrega, durante su
operación como parte del mantenimiento, después de su reparación, etc.
Algunas de las pruebas que se hacen en los transformadores e consideran como básicas y
algunas otras varían de acuerdo a la condición individual de los transformadores y pueden
cambiar de acuerdo al tipo de transformador, por lo que existen distintas formas de clasificación
delas pruebas a transformadores, por ejemplo, algunos las clasifican en prueba de baja tensión
y prueba de alta tensión o también se pueden agrupar como pruebas preliminares, intermedias
y de verificación (Finales).

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBAS DESTRUCTIVAS
En estas pruebas se somete al transformador a castigo severo hasta que este falla estas pruebas son poco
común por que se daña permanentemente al transformador generalmente estas pruebas las realiza el
fabricante como control de calidad y en investigación, algunas de estas son:
 Pruebas de resistencia: Los puntos con alta resistencia en partes de conducción, son fuente de
problemas en los circuitos eléctricos, ya que originan caídas de voltaje, fuentes de calor, pérdidas de
potencia, etc.; ésta prueba nos detecta esos puntos.
 Pruebas de corto circuito: En la prueba de cortocircuito los terminales del secundario del transformador
se cortocircuitan y los del primario se conectan a una fuente adecuada de voltaje.
 Pruebas de humedad: La humedad en la parte sólida del aislamiento de papel es uno de los factores más
importantes en relación al estado de los transformadores de potencia.
 Pruebas de impacto
 Pruebas de temperaturas

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS
Estas son las pruebas que comúnmente se realizan en la industria como mantenimiento preventivo para
asegurar su buen funcionamiento si en algunas de estas pruebas se tienen como resultados valores fuera de
la norma se tendrá a proceder un plan de mantenimiento, algunas de estas son:
 Prueba de aislamiento: Consiste en verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba
cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de
comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del
producto y que no exista defectos en el mismo.
 Prueba al aceite dieléctrico: Es conveniente monitorear la condición del aceite mediante la realización de
pruebas en laboratorio, con el fin de realizar oportunamente el reacondicionamiento y/o cambio del
mismo, antes de que dicho aceite se deteriore al punto que se pueda esperar una falla.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBAS FÍSICAS
 Apariencia Visual. Se verifica que el aceite sea brillante y transparente, sin sedimentos, ni
sólidos en suspensión.
 Color. Es un número que indica el grado de refinación de un aceite nuevo, y en un aceite
en servicio indica el grado de envejecimiento y/o contaminación.
 Tensión Interfacial. Se mide la concentración de moléculas polares en suspensión y en
solución con el aceite; por lo tanto proporciona una medición muy precisa de los
precursores de sedimento disuelto en el aceite mucho antes de que algún sedimento se
precipite.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBAS ELÉCTRICAS
 Factor de Potencia. Es una de las pruebas más significativas para evaluar un aceite aislante.
Un bajo factor de potencia indica bajas perdidas dieléctricas y un bajo nivel de
contaminantes o bajo deterioro del aceite.
 Rigidez Dieléctrica. Se mide el voltaje en el cual el aceite tiene una ruptura. Dicha prueba
es muy útil en campo, ya que indica la presencia de agentes contaminantes como agua;
aunque un buen valor de rigidez dieléctrica no garantiza la ausencia de ácidos y
sedimentos.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBAS QUÍMICAS
 Contenido de Humedad. Un bajo contenido de agua, refleja en el aceite una alta rigidez
dieléctrica, minimiza la oxidación del aceite y la corrosión de los metales del
transformador.
 Numero de Neutralización. Es un número usado como medida de los constituyentes
ácidos presentes en un aceite. Un valor bajo, indica una baja conducción eléctrica y baja
corrosión.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA A LOS AISLAMIENTOS
El Factor de Potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional normalmente
expresada en por ciento, que se obtiene de la resultante formada por la corriente de carga de
pérdidas que toma el aislamiento al aplicarle una corriente de un voltaje determinado, es en
si, una característica propia del aislamiento al ser sometido a campos eléctricos.
PRUEBAS DE RESPUESTA A LA FRECUENCIA
El análisis de Respuesta a la Frecuencia (FRA) o análisis del barrido de la respuesta en
frecuencia, es un método potente y sensible para evaluar la integridad mecánica de los
núcleos, devanados y estructuras de sujeción de los transformadores de potencia al medir sus
funciones de transferencia eléctrica en un amplio rango de frecuencias.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBA DE CORRIENTE DE EXITACIÓN
La prueba de Corriente de Excitación, en los transformadores de potencia, permite detectar
daños o cambios en la geometría de núcleo y devanados; así como espiras en cortocircuito y
juntas o terminales con mala calidad desde su construcción.
PRUEBAS DE FACTOR A BOQUILLAS
Las boquillas de cualquier equipo pueden probarse por cualquiera de los siguientes métodos:
a) Prueba de equipo aterrizado (GROUND). Esta es una medición de las cualidades aislantes
del aislamiento entre el conductor central de la boquilla y la brida de sujeción.
b) Prueba de equipo no aterrizado (UST). Esta es una medición del aislamiento entre el
conductor central y el tap capacitivo.

TIPOS DE PRUEBAS:
PRUEBA DE COLLAR CALIENTE A BOQUILLAS.
Es una medición de la condición de una sección del aislamiento de la boquilla, entre la
superficie de los faldones y el conductor. Se lleva a cabo energizando uno o más collares
situados alrededor de la porcelana de la boquilla y aterrizando el conductor central (terminal)
de la misma.
PRUEBA DE COLLAR MÚLTIPLE.
Proporciona información de la condición del aislamiento en general entre la brida y el
conductor central.

PRUEBAS DE MANTENIMIENTO DE RUTINA
PRUEBA DE RESISTENCIA ÓHMICA A DEVANADOS
Esta prueba es utilizada para conocer el valor de la resistencia óhmica de los devanados de
un transformador cuando es sometida a una corriente continua. Es auxiliar para conocer el
valor de las pérdidas en el cobre (I²R) y detectar falsos contactos en conexiones de bushings,
cambiadores de tomas, soldaduras deficientes y hasta alguna falla inicial en los devanados.
La corriente empleada en la medición no debe exceder el 15 % del valor nominal del
devanado, ya que con valores mayores pueden obtenerse resultados inexactos causados por
variación en la resistencia debido al calentamiento del devanado.
Los factores que afectan la prueba son: cables inapropiados, suciedad en los terminales del
equipo bajo prueba y contactos mal hechos que generan puntos de alta resistencia

MEDICIÓN DE PERDIDAS
Ninguna maquina eléctrica es ideal, es decir siempre tienen algún tipo de perdida al
realizar un trabajo, siendo estas estáticas o dinámicas
En el caso del transformador estas pérdidas son estáticas
En un trasformador se producen perdidas esencialmente por las siguientes causas:
• Por ciclos de histéresis
• Por corrientes parasitas (corrientes de Foucault)
(Estas dos llamadas también perdidas en el hierro)
• Perdidas en el cobre del bobinado

Entre los factores que afectan la rigidez dieléctrica, tenemos:
a) Presencia de compuestos polares:
 Agua disuelta.
 Contaminantes orgánicos.
 Productos de la degradación del aceite.
b) Presencia de partículas sólidas:
 Contaminantes sólidos: polvo, partículas metálicas.
 Lodos provenientes de la degradación del aceite
 Aditivos sólidos en exceso.
c) Presencia de gases disueltos:
 Aire disuelto durante el manejo del aceite.
 Gases emitidos por el transformador.
PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE
La rigidez dieléctrica es el valor de la diferencia
de potencial máxima aplicada entre dos
electrodos sumergidos en aceite, separados a una
distancia determinada antes de que ocurra un arco
eléctrico entre ellos.
Esta prueba refleja la resistencia del aceite al
paso de una corriente eléctrica, es decir su
capacidad como aislante. Indica la presencia de
partículas polares conductoras y especialmente la
presencia de agua disuelta en el aceite.

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