Laboatorio N°4 Bancada trifásica.docx

8/11/2019 Laboatorio N4 Bancada trifsica.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRNICA DE

POTENCIA

INFORME

CURSO:Laboratorio de Mquinas Elctricas EstticasML223 A

PERIODO ACADMICO:2014-II

EXPERIMENTO: Banco de transformadores monofsicos conectados en Dd,Yy

REALIZADO POR:

Garca Vsquez, Andy Steven 20111300G

Grandy Gonzales, Emilio Roger 20112601K

Salas Crdenas, Pablo Cesar 20111248E

Or Diaz, Deivis 20100164J

Mundaca Malca, Alex 20100125D

EXPERIMENTO DIRIGIDO POR:Ing. Bernab Alberto Tarazona Bermdez

ENTREGA DEL INFORME: lunes 06/09/2014

INFORME CALIFICADO POR: Ing. Bernab Alberto Tarazona Bermdez

Lima, Octubre del 2014


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

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LABORATORIO DE MAQUINAS ESTATICAS

Banco de transformadores monofsicos en conexin trifsico: Yy, Dd

Indice

I. OBJETIVOS .............................................................................................................................. 3

II. FUNDAMENTO TEORICO ..................................................................................................... 3

III. MATERIALES ..................................................................................................................... 11

IV. PROCEDIMIENTO ............................................................................................................. 14

V. CUESTIONARIO .................................................................................................................... 18

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES ....................................................................... 30

VII. RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 30

VIII. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 31


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I. OBJETIVOS

Analizar y evaluar el comportamiento en forma experimental de

las conexiones tipo Yy y Dd de dos bancos trifsicos.

Realizar el ensayo de cortocircuito y de circuito abierto de un

banco trifsico y calcular el valor de sus parmetros

respectivamente.

Determinar el circuito equivalente y verificar el reparto de carga

trifsica.

II. FUNDAMENTO TEORICOBANCO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN CONEXIN

TRIFASICA Dd Yy

Un sistema trifsico se puede transformar empleando 3 transformadores

monofsicos. Los circuitos magnticos son completamente independientes, sin

que se produzca reaccin o interferencia alguna entre los flujos respectivos. Otra

posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifsico compuesto de un nico

ncleo magntico en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitanlos arrollamientos primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo

esto un transformador trifsico.

ELEMENTOS DE UNA CONEXIN TRIFSICA


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Una transformacin trifsica-trifsica consta de un primario, en conexin trifsica

equilibrada, que alimenta un sistema trifsico. Para abreviar, a este tipo de

transformacin le llamaremos simplemente transformacin trifsica.

Una transformacin trifsica puede efectuarse de dos formas:

a) mediante tres transformadores monofsicos independientes, unidos entre si en

conexin trifsica.

b) mediante un solo transformador trifsico que, en cierto modo, rene a tres

transformadores monofsicos.

En este caso, la interconexin magntica de los ncleos puede adoptar diversas

disposiciones, que examinaremos ms adelante.

Transformacin Trifsica mediante tres Transformadores Monofsicos.

Para esta transformacin, se utiliza tres transformadores monofsicos de igual

relacin de transformacin. Los primarios se conectan a la red trifsica de donde

toman la energa y los secundarios alimentan el sistema trifsico de utilizacin.

Los transformadores son completamente independientes entre si, por lo que los

circuitos magnticos tambin lo son, no producindose, por lo tanto, ninguna

interferencia o interaccin entre los flujos magnticos producidos.


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Cada transformador lleva dos bornes de lata y dos de baja que se conectan

entre si de forma que pueda obtenerse la transformacin trifsica deseada, para

obtener una transformacin estrella-estrella, con neutro.

FORMAS MS FRECUENTES DE CONEXIN DE LOS DEVANADOSConexin estrella

En la conexin estrella se unen en un mismo punto los tres extremos de los

devanados que poseen la misma polaridad, existiendo dos formas bsicas segn

se unan, (U, V, W) o bien (U', V', W').

Conexin tringulo

En la conexin en tringulo se unen sucesivamente los extremos de polaridad

opuesta de cada dos devanados hasta cerrar el circuito. Segn sea el orden de

sucesin se obtienen dos configuraciones.

Conexin zig-zag

La conexin zig-zag en la prctica slo se emplea en el lado de menor tensin.

Consiste en subdividir en dos partes iguales los devanados secundarios, una parte

se conecta en estrella y luego cada rama se une en serie con las bobinas

invertidas de las fases adyacentes, siguiendo un determinado orden cclico.


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Conexiones de los transformadores

Las conexiones bsicas de los transformadores trifsicos son: Yy; Yd; Dy; Dd;

Yz. En este laboratorio vamos a analizar las ventajas e inconvenientes de los

tipos conexin Dd y Yy.

Dependiendo de los tipos de conexin, pueden aparecer diferencias de fase entre

las tensiones compuestas del primario y secundario. Se denomina grupo al

desplazamiento o desfasaje entre las estrellas equivalentes del primario y

secundario. En lugar de considerar el valor del desplazamiento en grados se

utiliza un nmero que se obtiene de la siguiente relacin:

N Grupo = Desplazamiento angular en grados / 30

Este nmero debe tenerse en cuenta para conectar en paralelo dos o ms

transformadores trifsicos, adems de la misma relacin detransformacin, impedancia relativa de cortocircuito, secuencia de fase y

frecuencia de diseo


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CONEXIN Yy: En la figura se muestra el transformador trifsico de tres

transformadores monofsicos formando un banco trifsico en conexin estrella

tanto para el primario como para el secundario.

Se puede apreciar que para obtener el circuito equivalente por fase, basta conconsiderar una de las tres fases, ya que existe un punto comn (neutro).

La Figura muestra el circuito equivalente por fase correspondiente, donde:


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Req1=req1

Xeq1=xeq1

aT=a

y para la experiencia :


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CONEXIN Dd: La Figura muestra un transformador banco trifsico en

conexin delta-delta. Como se observa, no es posible considerar una sola fase

ya que no existe un punto comn.

Si se cortocircuita el secundario; desde el primario se ve el circuito de la Figura

a), el que puede transformarse en una estrella equivalente, tal como el de la

Figura b), donde se puede obtener un punto comn o punto neutro. Este

punto no es real; sin embargo, permite considerar una sola fase del

transformador trifsico.

Y para la experiencia:


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III. MATERIALES

3 transformadores monofsicos 1KVA 220/110 V


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Multmetro digital

1 Analizador monofsico

1Analizador trifsico

1 Autotransformador

monofsico


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3 resistencias (Focos

incandescentes)

3 condensadores


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IV. PROCEDIMIENTO

Medimos la resistencia del bobinado tanto de alta como de baja (Rcc).

Calculamos el valor de la relacin de transformacin de los tres

transformadores con ayuda del multmetro y del autotransformador.

Realizamos la prueba de cortocircuito con ayuda del

autotransformador, para alcanzar la corriente nominal, y luego

tomamos datos del analizador monofsico. (Los datos son similares

puesto que los 3 transformadores son iguales 1 KVA 220/110v)


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Determinacin de los puntos homlogos (polaridad). Segn la gua

de laboratorio.

Icc aprox. 4.52


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Conectamos los diversos circuitos (Dd, Yy) y tomamos datos del

analizador trifsico. Aqu podremos notar la potencia activa, reactiva

y el fdp.

Polaridad


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conexin Yy :COMPROBANDO LAS CORIENTES DE LINEA Y TOMA DE DATOS

CONEXIN nDd


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V. CUESTIONARIO

1. Qu tipos de conexiones trifsicas de transformadores monofsicos

existen? Para qu sirven?

Tipos de conexiones

Simtricas: Yy Yd,Dy Dd Yz

Asimtricas Vv (triangulo abierto)

Del tipo de conexin depender la relacin entre las tensiones y corrientes de lnea y fase.

A travs del tipo de conexin determinamos el sistema de tensiones, si es de secuenciadirecta o inversa.

Conexin Yy:

Conexin Yd:

Conexin Dy:


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Conexin Dd:

Conexin Yz:

Conexin delta abierto:


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2. A qu es debido el ruido que genera un transformador?

El bloque metlico del transformador no es macizo sino que est formado por una serie de

lminas metlicas o placas pegadas unas a otras e impregnadas con un barniz aislante.

Estas placas tienden a vibrar a 50 Hz por el efecto de la corriente alterna provocando el

ruido.

3. Se pueden obtener diferentes relaciones de transformacin con un

transformador trifsico? Y con un monofsico? Explcalo.

Las relaciones de transformacin en fase no cambia, pero dependiendo del tipo de

conexin puede cambian la relacin entre lnea y fase; por lo tanto en un transformador

trifsico podemos tener diferentes relaciones de transformacin.

En un transformador monofsico solo tenemos un devanado primario y secundario con lo

que no es posible hacer combinaciones

4. Qu requisitos deben cumplir los transformadores monofsicos para

formar la conexin trifsica?

Las relaciones nominales de transformacin deben ser iguales.

Deben tener igual potencia aparente nominal.

Las tensiones porcentuales de cortocircuito deben ser iguales para un reparto de

carga adecuado.


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5.Por qu existe una asimetra en las corrientes de vaco?

Segn el circuito mostrado el flujo que pasa por la columna central tiene menos recorrido,

lo que da lugar una asimetra en dicha columna.

Esto produce un desequilibrio en las corrientes de vaco de las tres fases

6. Si formamos un transformador trifsico a partir de tres transformadores

monofsicos iguales y lo alimentamos con un sistema trifsico equilibrado

de secuencia directa, obtendremos a la salida siempre un sistema

equilibrado de tensiones de secuencia directa?.

No necesariamente; por ejemplo si alimentamos una carga desequilibrada, hay tipos de

conexiones que no responden adecuadamente. Adems si cambiamos el tipo de conexin

podemos cambiar de secuencia directa a inversa y viceversa. Por lo tanto, la salida

depende fundamentalmente del tipo de conexin a realizarse.

7. Indique las ventajas y desventajas de los bancos monofsicos en

conexin trifsica respecto a los transformadores trifsicos.

VENTAJAS DEL BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFOSICOS

La ventaja ms lgica es si una fase entra en circuito abierto, las otras dos fases siguen

funcionando dando energa a la carga. La carga que ahora podra suministrar seria


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aproximadamente el 58% de la potencia nominal trifsica, teniendo cuidado porque

estaramos sobrecargando corrientes en los conductores.

Se puede conectar neutro a los bobinados, ya que la configuracin es externa muy al

contrario de un transformador trifsico que su configuracin ya viene diseada e indicada

en la placa. La opcin de trabajar con 4 conductores en trifsicas es para obtener una

distribucin ms equilibrada. Por lo que respecta a las bobinas primarias y secundarias, las

podemos conectar de varias formas, teniendo cuatro posibles casos: Y/Y, Y/, /Y,

/.Es decir, podemos conectar las bobinas primarias en estrella o en tringulo al igual

que las bobinas secundarias. Dependiendo como lo hagamos tendremos unas

caractersticas tcnicas u otras.

Tambin sirve para poder cambiar el nmero de fases del sistema, es decir, un sistema

trifsico lo podemos convertir en un sistema bifsico, de 6 fases, de doce fases, etc.

DESVENTAJAS DEL BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS

Resulta un costo elevado para conversiones de tensiones. Adems es importante el peso

para la instalacin de una sub-estacin area donde claramente el transformador trifsico

tiene una clara ventaja.

8. En qu casos es conveniente usar la conexin Yy y Dd?

Conexin Yy: Con este tipo de conexin se tienen dos neutros, uno en las bobinas

primarias y otro en las bobinas secundarias. El problema surge cuando no se conectan

estos neutros a la masa o tierra, porque las seales u ondas senoidales salen por el

secundario distorsionadas. Solamente no es necesario conectar los neutros a tierra

cuando el sistema trifsico est muy equilibrado. Asimismo, debemos indicar que no hay

un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y las tensiones de salida

Conexin Dd:Este tipo de conexin tiene la desventaja de no disponer de ningn neutro,

ni en el primario ni en el secundario. Otra desventaja es el aislamiento elctrico que


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resulta ms caro que otro de conexin (Y), para las mismas especificaciones tcnicas.

En este tipo de conexin las tensiones de entrada y salida se encuentran en fase.

Este sistema de conexin es utilizado en sistemas trifsicos donde la tensin no es muy

elevada.

La principal ventaja de este modo de conexin es que aunque las cargas no estn bien

equilibradas las tensiones mantienen un buen equilibrio, muy buena regulacin.

9. Qu diferencias relevantes se encontraron al trabajar con la conexin

Yy0 y Yy6?

Las formas de conexiones fueron diferentes, se realizaron como se muestra en lassiguientes grficas:

Como se puede ver en las caractersticas de desfase en Yy0 no hay desfase, en Yy6 hay un

desfase de 180. Adems es diferente la configuracin en la polaridad.

10. Qu diferencias relevantes se encontraron al trabajar con la conexin

Dd0 y Dd6?


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Las formas de conexiones fueron diferentes, se realizaron como se muestra en las

siguientes grficas:

Como se puede ver en las caractersticas de desfase en Dd0 no hay desfase, en Yy6 hay un

desfase de 180. Adems es diferente la configuracin en la polaridad.

11. Enumera algunas de las normas de seguridad a tener en cuenta en los

ensayos de transformadores.

Las normas de seguridad los cuales pudimos experimentar son de corto circuito y circuito

abierto. En el ensayo de corto circuito debe ser necesariamente en el de AT y poner en

corto circuito el bobinado de BT para evitar corrientes altas en los conductores y producir

accidentes, as tambin podemos mencionar que debemos a empezar esta prueba con la

menor tensin posible. En el de circuito abierto no tuvimos complicacin pero debemos

tener en cuenta la resistividad a la temperatura ambiente, acomodar este factor a la

temperatura de 75C que es lo normado para estos dos tipos de ensayos.

Las pruebas tipo o de diseo y recepcin de los transformadores de corriente sern de

acuerdo con lo indicado en las normas IEC-60044 y ANSI/IEEE C57.13. El fabricante deber

adjuntar con su oferta, las pruebas tipo IEC o ANSI/IEEE.


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12. En qu casos se utiliza la conexin Delta abierto?

Cuando en un banco de transformadores trifsico tienes avera en una fase y se retira el

transformador para reparacin, los dos transformadores restantes se conectan en delta

abierto siendo este nombre por el espacio que qued al retirar el transformador daado,

esto permite que puedas utilizar parte de la potencia instalada an cuando se haya

retirado el transformador. El siguiente dibujo representa a dos transformadores

monofsicos conectados entre s en la manera denominada tringulo abierto o deltaabierta.

Esta forma de conectar dos transformadores monofsicos no es muy empleada. Solamente

se utiliza cuando se nos ha estropeado un transformador, es decir, en casos de emergencia.

El problema de esta conexin es que se pierde potencia en las lneas, en torno al 13.4%, por

ello no se utiliza. El funcionamiento es el mismo al de una conexin /.


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13. Tomando como referencia los valores suministrados por la red, las corrientes

medidas por el ampermetro y el circuito equivalente aproximado de cada

transformador, plantear y resolver el circuito respectivo. Determinar las potenciasconsumidas por cada carga y su respectivo factor de potencia. Comparar los

resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por los respectivos

instrumentos (vatmetro y cosfmetro), indicar el % de error y las posibles causas de

los mismos

caracteristicas

del

transformador

IN(A) Vcc(V) Icc(A) Pcc(W)

T1: 4.54 16.13 4.61 74

T2: 4.54 15.52 4.55 70

T3: 4.54 15.6 4.62 70

SE OBTIENE

Zeq Req Xeq

3.4989154 3.48200884 0.343545406

3.41098901 3.38123415 0.449557174

3.37662338 3.27954873 0.803831779

prom 3.4288426 3.38093057 0.532311453

Yy punto Yy6

no punto

Yy0

ALTA

VRS(V) 228.9 VRN(V) 139.5

VST(V) 227.9 VSN(V) 142.5

VTR(V) 227.2 VTN(V) 135.4

RELAC

TRANS

BAJA a

Vrn(V) 82.9 1.6827503

Vsn(V) 74.1 1.92307692

Vtn(V) 79 1.71392405


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Dd punto Dd0

no punto

Dd6

RELAC

TRANS

ALTA BAJA a

VRS(V) 228.2 Vrs(V) 132 1.72878788

VST(V) 227.9 Vst(V) 122.7 1.85737571

VTR(V) 227.2 Vtr(V) 130 1.74769231

CONEXIN Dd

Caso 1: Lmparas incandescentes

a) Lmparas incandescentes conectadas en delta

con carga

Dd220:127

Vrs(V) 130.8 Ir(A) 0.644

Vst(V) 121.5 Is(A) 0.654

Vtr(v) 130.6 It(A) 0.599

V(v) 127.6333333 I(A) 0.632333333

fdp 1 P 135

Z 120.66865

Pasando al circuito monofsico equivalente:


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circuito monofsico

eqivalente

Veq 73.68913936

zeq 1.142947532

req 1.126976858

xeq 0.177437151

Ieq 0.632333333

Vz=Veq-Ieq(Zeq + Z)

Vz=107.81123 %r=31.6583

b) Lmparas con condensadores


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Pasando al circuito equivalente:

Itr 1.96 vrs 131.4

Its 1.86 vst 121.5

Itt 1.84 vts 130.8

prom I 1.88666667 v 127.9

rz 125.833923 xz 41.5188071

Vz=Veq-Ieq(Zeq + Z)

Vz=213.9625


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VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

El transformador a cierto voltaje acta como un transformador con cargas diferentes en

cada fase.

El tansformador en cada lnea tiene diferente valor tanto de corriente como de voltaje.

Dependiendo de la aplicacin se debe escoger la conexin que ms se adapte a las

necesidades, ya que por ejemplo la conexin delta-Y entrega un voltaje alto pero

con baja corriente, mientras que la conexin Y-Delta entrega bajo voltaje a alta

corriente. Las conexiones Delta-Delta y Y-Y conservan la relacin de

transformacin de los transformadores individuales

Debido a que la corriente de excitacin en la rama del ncleo de hierro es mnima

en comparacin a la corriente de carga podemos despreciar esta rama en los

clculos tal como se realiz anteriormente.

VII. RECOMENDACIONES

Se recomienda conectar con mucho cuidado el motor trifsico, ya que una mala conexin

podra daar el mismo. A su vez al momento del encendido del motor, sujetarlo

fuertemente para que no salte y perjudique las conexiones hechas.

Seguir las especificaciones indicadas en el vatmetro y cosfmetro para su adecuado

funcionamiento.

Verificar el buen estado de los cables de conexin para evitar interrupciones en el

desarrollo del laboratorio.


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VIII. BIBLIOGRAFIA Mquinas elctricas, Fitzgerald, A. E., Editorial Mcgraw-Hill

Interamericana, 2005

Mquinas elctricas, Fraile Mora Jess, 5 Edicion, Editorial

McGraw-Hill / Interamericana, 2008

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