Transformadores trifásicos

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Transformadores trifásicos

  1. 1. Integrantes: Bibiana del C. Hdez. Hdez. Suleyra Cornelio Aquino Yazmín de la Cruz Miranda
  2. 2. Los principales sistemas de generación y distribución de potencia en el mundo son sistemas trifásicos de corriente alterna (CA), debido a las grandes ventajas que presentan. Se pueden considerar dos configuraciones: Tomar 3 transformadores monofásicos y conectarlos en un banco trifásico, -3 transformadores por separado, unidos mediante algún tipo de conexión (caro)-. Utilizar un solo transformador trifásico, y tiene como ventaja que cualquier unidad del banco puede ser reemplazada individualmente.
  3. 3. ¿Por qué se usan los circuitos trifásicos?  • La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un motor monofásico.  • En un sistema trifásico balanceado, los conductores necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para un sistema monofásico, con la misma potencia en VA, por lo ayuda a disminuir los costos.  • La potencia proporcionada por un sistema monofásico cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por un sistema trifásico nunca cae a cero, así que la potencia enviada a la carga es siempre la misma.
  4. 4.  Si rotamos un campo magnético a través de 1 bobina, se produce un voltaje monofásico:  Si colocamos 3 bobinas separadas por ángulos de 120°, se producen 3 voltajes con una diferencia de fase de 120° cada uno.
  5. 5. Tipos de Conexiones  Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásico se pueden conectar independientemente en ye (Y) o en delta (D), de lo que se obtiene 4 tipos de conexiones:  1. 2. 3. 4.    Delta – Delta (D - D) Delta – Ye (D - Y) Ye – Delta (Y - D) Ye – Ye (Y – Y)
  6. 6. Conexión Delta – Delta (D - D)  También se denomina – , donde la relación de voltajes entre primario y secundario viene dada por: VLP = VFP = a VLS VFS     VLP: Voltaje de línea primario. VLS: Voltaje de línea secundario. VFP: Voltaje de fase primario. VFS: Voltaje de fase secundario.
  7. 7.  No tiene desplazamiento de fase y tiene la ventaja de 0 problemas con cargas desequilibradas o armónicas, pues las corrientes de la carga se distribuyen uniformemente en cada uno de los devanados. Se puede quitar 1 transformador para mantenimiento o reparaciones y queda funcionando con 2 transformadores, como banco trifásico.  Este tipo de configuración se llama triangulo abierto, delta abierta o configuración en V.  Se utiliza cuando se desean mínimas interferencias en el sistema. Esta conexión se emplea tanto para elevar la tensión como para reducirla. I a.I V V/a I/ 3 a.I / 3
  8. 8. Conexión Delta – Ye (D - Y)  También conexión triangulo – estrella. Donde el voltaje de línea de secundario es igual al voltaje de línea del primario, multiplicado por el factor raíz de 3 y el inverso de la relación de transformación.  El voltaje secundario se desplaza 30° en retraso con respecto al voltaje primario del transformador, y no presenta problemas con las componentes en sus voltajes de terceros armónicos. Se usa para elevar el voltaje a un valor alto.
  9. 9.  De las más empleadas, se utiliza en los sistemas de potencia para elevar voltajes de generación o de transmisión, en los sistemas de distribución (a 4 hilos) para alimentación de fuerza y alumbrado. I a.I / 3 V I/ 3 V/a 3V/a
  10. 10. Conexión Ye – Delta (Y - D)  Se usa para bajar de un voltaje alto a uno medio o bajo. Una razón de ello es que se tiene un neutro para aterrizar el lado de alto voltaje lo cual es conveniente y tiene grandes ventajas.  La relación de tensión es entre primario y secundario viene dada por:
  11. 11.  No presenta problemas con los componentes en sus voltajes de terceros armónicos, pues consume una corriente circulante en el lado de la delta. Es estable respecto a cargas desequilibradas, ya que la delta redistribuye cualquier desequilibrio que haya.  Tiene como desventaja que el voltaje secundario se desplaza en retraso 30° con respecto al primario, lo que da problemas en los secundarios si se desea conectar en paralelo con otro transformador, siendo uno de los requisitos para conectar en paralelo, que los ángulos de fase de los secundarios del transformador sean iguales. I 3 a.I V/a V V/ 3 a.I 3
  12. 12. Conexión Ye – Ye (Y - Y)   La conexión ye – o estrella – estrella, al igual que la triangulo – triangulo, el voltaje de línea secundario es igual al voltaje de línea primario, multiplicado por el inverso de la relación de transformación. La relación primario a secundario viene dada por:
  13. 13.  Es poco usada debido a las dificultades que presenta:  Si las cargas en el circuito del transformador no están equilibradas (es lo que comúnmente ocurre), entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llegar a desequilibrarse severamente.  2. Los voltajes de terceros armónicos son grandes. I a.I V V/ 3 V/a 3 V/a
  14. 14. Cálculos  La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula:  Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula:  Potencia = voltaje x corriente P = V x I (en watts)
  15. 15.  Relación entre corrientes: Es inversa a la relación de transformación. A mayor corriente menos vueltas o espiras. Mientras que en la relación de transformación a mayor tensión (voltaje) más espiras o vueltas.  Rendimiento: Nos dice cuánta potencia se aplica al transformador y cuánta entrega éste a la carga. La diferencia se pierde en los devanados en forma de calor por efecto JOULE, debido a que estos no tienen una resistencia nula, y también en el núcleo. El transformador ideal rendirá un 100 %, pero en la práctica esto no existe.  Relación de vueltas: Por ejemplo, 500 vueltas en el primario y 50 en el secundario dan una relación de vueltas de: 500/50 o 10:1.
  16. 16.  Léase: Área es igual a la constante * multiplicada por la raíz cuadrada de la potencia del transformador.  Donde * = 0.8, si el núcleo es fino, y 1.2, si el núcleo es de inferior calidad. Tomamos normalmente 1.  El resultado se obtiene en cm2 y es el área rectangular del núcleo marcada en azul de la figura.  Relación de vueltas (espiras) por voltio = A x 0.02112  El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número. El resultado es el número de vueltas o espiras para ese voltaje en particular.
  17. 17. Ejemplo  Para construir o bobinar un transformador de 200 watts, para un voltaje primario de 115V y un secundario 50V:  Comenzamos por el área del núcleo del Transformador: Para una potencia de 200W, obtenemos un área de 14.14 cm2  (1*raíz de 200).  Luego calculamos la relación de vueltas por voltio: A x 0.02112 14.14 x 0.02112 = 0.29 Relación de vueltas = 0.29
  18. 18.  Entonces:  115V / 0.29 = 396 vueltas en el 50V / 0.29 = 172 vueltas en el secundario.  Ahora, sabiendo la potencia (200W), podemos calcular la corriente máxima presente en ambos devanados para esa potencia, partiendo de la formula I = W / V  Despeje de P (medido en W) = V X I  I = 200 / 115 = 1.73 A corriente en el primario 1.73 Amperios. I = 200 / 50 = 4 A corriente máxima en el secundario 4 Amperios. primario.
  19. 19.  Asimismo, podemos obtener el voltaje de cada bobina despejando P = V X I  V = P/I V = P/Ip = 200 W/1.73= 115 V V = P/Is = 200 W/4= 50 V Relación de transformación: Np/Ns = Vp/Vs 396/172 = 115 / 50 2.3  2.3

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