Laboratorio de Maquinas Eléctricas 1

1. Laboratorio deMaquinas Electricas I
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
TEMA:
LAB. N.- 8 TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN
CONEXIÓN TRIFASICA.
CURSO: LABORATORIO DE MAQUINAS
ELECTRICAS I.
PERTENECE A: FLORES BETANCUR RESIMBRIN.
DOCENTE: Ing. Luis Chirinos.
GRUPO: “C”
2015

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TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN CONEXIÓN TRIFASICA
I.- OBJETIVO
Familiarizarse con bancos trifásicos de transformadores monofásicos;
determinación experimental del circuito equivalente del banco trifásico de
transformadores monofásicos y comprobación de sus parámetros nominales y
características de operación.
II.- MARCO TEORICO
El transformador más utilizado actualmente es el trifásico. Esto se debe a que la
producción, distribución y consumo de energía eléctrica se realizan en corriente
alterna trifásica. Entendemos por transformador trifásico aquel que es utilizado
para transformar un sistema trifásico equilibrado de tensiones en otro sistema
equilibrado de tensiones trifásico pero con diferentes valores de tensiones e
intensidades. Para conseguir ese propósito, podemos utilizar tres transformadores
monofásicos, de manera que tendremos tres núcleos magnéticos independientes y
conexionados como indica la figura inferior. Cada núcleo tendrá sus pérdidas de
flujo.
Transformador trifásico con tres transformadores monofásicos
Podemos, sin embargo, colocar cada arrollamiento en una columna de un núcleo
magnético común, de manera que las pérdidas de flujo se minimicen y la estructura
del transformador gane en resistencia y simplicidad.

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Conexiones de transformador trifásico
Un transformador trifásico consta de tres transformadores monofásicos, bien
separados o combinados sobre un núcleo. Los primarios y secundarios de
cualquier transformador trifásico pueden conectarse independientemente en
estrella ( Y ) o en delta( D ). Esto da lugar a cuatro conexiones posibles para un
transformador trifásico.
1.1.- Conexión estrella (Y )- estrella( Y )
1.2.- Conexión estrella (Y )- delta( D )
1.3.- Conexión delta (D )- estrella( Y )
1.4.- Conexión delta (D )- delta( D )
Conexión estrella ( Y )- estrella( Y )
La conexión Y -Y de los transformadores se muestra en la figura.
En una conexión , el voltaje primario de cada fase se expresa por VFP=VLP /3. El voltaje
de la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relación de espiras del
transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la línea
en el secundario por VLS =3 * VFS. Por tanto, la relación de voltaje en el transformador es
VLP / VLS = (3 * VFP) / (3 * VFS) = a

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Se emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad
de aislamiento. Esta conexión tiene dos serias desventajas.
 Si las cargas en el circuito del transformador están desbalanceadas,
entonces los voltajes en las fases del transformador se desbalancearan
seriamente.
 No presenta oposición a los armónicos impares (especialmente el tercero).
Debido a esto la tensión del tercer armónico puede ser mayor que el
mismo voltaje fundamental.
Ambos problemas del desbalance y el problema del tercer armónico, pueden
resolverse usando alguna de las dos técnicas que se esbozan a continuación.
 Conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los
transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer
armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran
aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de
retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga.
 Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo
de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente
circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los
componentes del tercer armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace
la conexión a tierra de los neutros.
De estas técnicas de corrección, una u otra deben usarse siempre que un
transformador Y -Y se instale. En la práctica muy pocos transformadores de estos
se usan pues el mismo trabajo puede hacerlo cualquier otro tipo de transformador
trifásico.
Conexión estrella ( Y )- delta( D)
La conexión Y -D de los transformadores trifásicos se ilustra en la figura

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En esta conexión el voltaje primario de línea se relaciona con el voltaje primario de
fase mediante VLP =3 * VFP, y el voltaje de línea secundario es igual al voltaje de
fase secundario VLS = VFS. La relación de voltaje de cada fase es:
VFP / VFS = a
De tal manera que la relación total entre el voltaje de línea en el lado primario del
grupo y el voltaje de línea en el lado secundario del grupo es
VLP / VLS = (3 * VFP) / VFS
VLP / VLS = (3 * a)
La conexión Y -D no tiene problema con los componentes del tercer armónico en
sus voltajes, ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta
(D). Está conexión también es más estable con relación a las cargas
desbalanceadas, puesto que la delta (D) redistribuye parcialmente cualquier
desbalance que se presente.
Esta disposición tiene, sin embargo, un problema. En razón de la conexión delta
(D), el voltaje secundario se desplaza 30º con relación al voltaje primario del
transformador. El hecho de que un desplazamiento de la fase haya ocurrido puede
causar problemas al conectar en paralelo los secundarios de dos grupos de
transformadores. Los ángulos de fase de los transformadores secundarios deben
ser iguales si se supone que se van a conectar en paralelo, lo que significa que se
debe poner mucha atención a la dirección de desplazamiento de 30º de la fase, que
sucede en cada banco de transformadores que van a ser puestos en paralelo.
En estados unidos se acostumbra hacer que el voltaje secundario atrase al
primario en 30º. Aunque esto es lo reglamentario, no siempre se ha cumplido y las
instalaciones más antiguas deben revisarse muy cuidadosamente antes de poner
en paralelo con ellos un nuevo transformador, para asegurarse que los ángulos de
fase coincidan.
La conexión que se muestra en la figura 1.2 hará que el voltaje secundario se
atrase, si la secuencia es abc. Si la secuencia del sistema fase es acb, entonces la
conexión que se ve en la figura 1.2 hará que el voltaje secundario se adelante al
voltaje primario en 30º .
Se usa en los sistemas de transmisión de las subestaciones receptoras cuya función
es reducir el voltaje. En sistemas de distribución es poco usual (no tiene neutro) se
emplea en algunos ocasiones para distribución rural a 20 KV.

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Conexión delta ( D )- estrella( Y )
La conexión D -Y de los transformadores trifásicos se ilustra en la figura
En una conexión D -Y , el voltaje de línea primario es igual al voltaje de fase
primario, VLP=VFP, en tanto que los voltajes secundarios se relacionan por VLS=3
*VFS, por tanto la relación de voltaje línea a línea de esta conexión es
VLP / VLS = VFP / (3 * VFS)
VLP / VLS = a /3
Esta conexión tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que el
transformador Y -D. La conexión que se ilustra en la figura 1.3, hace que el voltaje
secundario atrase el primario en 30º, tal como sucedió antes.
Se usa en los sistemas de transmisión en los que es necesario elevar tensiones de
generación. En sistemas de distribución industrial, su uso es conveniente debido a
que se tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y línea.

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Conexión delta ( D )- delta( D )
La conexión D-D se ilustra en la figura
En una conexión de estas,
VLP = VFP
VLS = VFS
Así que la relación entre los voltajes de línea primario y secundario es
VLP / VLS = VFP / VFS = a
Esta conexión se utiliza frecuentemente para alimentar sistemas de alumbrado
monofásicos y carga de potencia trifásica simultáneamente, presenta la ventaja de
poder conectar los devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene
problemas de cargas desbalanceadas o armónicas. Sin embargo, circulan altas
corrientes a menos que todos los transformadores sean conectados con el mismo
tap de regulación y tengan la misma razón de tensión.

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III.- ELEMENTOS A UTILIZAR
 03 transformadores monofásicos de 220/110 v
 02 voltímetros de 0-300 V y 0-150 V
 01 amperímetro de 5 A
 01 pinzas amperimetrica
 01 Puente Wheatstone
IV.- ACTIVIDADES
a) Colocar los transformadores monofásicos en paralelo, en el lado primario se
obtendrán entonces 6 entradas, y en el lado secundario 6 salidas, conectar
estas salidas según el circuito siguiente, registrar las tensiones de línea y de
fase de los lados de A.T. y B.T.
b) Realizar la conexión estrella/delta y registrar las tensiones de entrada y
salida, del banco trifásico: tensiones de línea en las entradas y las tensiones
de línea en la salida, las corrientes de la línea en la entrada.
Vin Vout Icc
230 110 54 mA

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c) Instalar un amperímetro en el secundario del banco de transformadores
monofásicos y registrar la corriente estando en vacío el secundario.
Icc=54 mA
Delta – Delta
VAB VBC VCA Vab Vbc Vca Icir(mA) IA(A) IB(A) IC(A)
-abierto 230 229 229 106 109 110 54 0.86 0.83 0.84

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V.- CUESTIONARIO
5.1.- Dibujar las conexiones de los bancos armados
Estrella-Delta
Delta-Delta

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5.2.- Dibujar el diagrama fasorial del banco de transformadores monofásicos
ensayado. Indicar el grupo de conexión del banco.
CONEXIÓNESTRELLA-TRIANGULO

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Conexión triangulo – triangulo

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5.3.- Indique las ventajas y desventajas de los bancos monofásicos en
conexión trifásica respecto a los transformadores trifásicos.
Ventaja
La mayor ventaja consiste en la posibilidad de cambiar cualquier trasformador
monofásico en caso de avería o de mantenimiento.
Reduce considerablemente gasto económico en el aislamiento interno del
transformador.
Menor costo en el mantenimiento y reparaciones.
Menor peso por unidad, frente a los transformadores trifásicos.
Desventaja:
Ocupa más espacio que un transformador trifásico.
Es más pesado que un transformador trifásico.
Más caro y ligeramente menos eficiente que un transformador trifásico.
5.4.- ¿Qué ocurre cuando la secuencia de fase del sistema que alimenta el
banco trifásico cambia? Explique
En una conexión Estrella – Delta, al cambiar la secuencia de fase ABC a la secuencia
ACB entonces la conexión hará que el voltaje secundario se adelante al voltaje
primario en 30º, entonces el grupo de conexión varia.
5.5.- Explique porque existe una corriente en el lado secundario del banco
ensamblado si el banco está en vacío.
Al Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de
transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria
dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer
armónico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexión a tierra de los
neutros.

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VI.- OBSEVACIONES Y CONCLUSIONES
 La realización del estudio de los transformadores es una parte muy extensa
y de gran importancia del análisis del estudio general de todas las partes
básicas respectivas a los transformadores que vayan a ser colocados en
funcionamiento pues así aseguramos una larga vida útil para los mismos.
 Es de suma importancia conocer las conexiones del transformador para así
entender el comportamiento de una red eléctrica.
 Los bancos de transformadores monofásicos tienen similares
características que transformadores trifásicos, al igual que sus ventajas y
desventajas.
 La conexión estrella-Triangulo se emplea generalmente para reducir de alta
a media o baja tensión.
 La conexión estrella delta no tiene problemas del tercer armónico de
voltaje, puesto que estos se consumen en corriente circulante en el lado
conectado en delta.
 En la conexión estrella-Delta , aparece un inconveniente debido a la
conexión delta , las tensiones del secundario sufren un desplazamiento de
30 grados con respecto a los voltajes del primario, lo cual puede causar
inconvenientes al conectar en paralelo los secundarios del banco de
transformadores.
 Los bancos de transformadores tienen una aplicación típica en
subestaciones de potencia, en particular en los sistemas de transmisión.

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VII.-BIBLIOGRAFIA
 Maquinas Eléctricas Estáticas tomo I y II , M. Salvador G. Serie Habich.
 El ABC de las Maquinas Eléctricas ,Transformadores ,Gilberto Enríquez
Harper, Editorial Limusa.
 Maquinas Electricas y Transformadores ,Bag Guru , Tercera Edicion
OXFORD.
 Maquinas Electricas y Sistemas de Potencia , Theodore Wildi,Pearson
Prentice Hall
 Máquinas de Corriente Alterna, Michael Liwschitz ,C.E.C.S.A.
 Maquinas Electricas I, M.P. Kostenko , Editorial MIR Moscu.
 Maquinas Electricas ,Stephen J. Chapman, MC GRAW HILL
 Circuitos Magneticos y Transformadores ,E.E. Staff del M.I.T, Editorial
Reverte
 Transformadores , Alonso Martignoni , Editora Globo S.A. , Brasil.
 Transformadores de potencia , de medida y de protección, Enrique Ras
,Marcombo ,España.
 Maquinas Eléctricas -Jesús Fraile Mora, MC GRAW HILL
 Maquinas Electricas I, Dario Biella-Bianchi D., UNI, Perú.

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