Bancos asimetricos
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FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD
“Banco Asimétrico y conexiones
especiales”
Asignatura : Maquinas Eléctricas
Profesor Responsable : Mauricio Vallejos
Alumno : Mauricio Cuellar
Henry Ramirez
Junio / 2015
Avenida Universidad de Antofagasta Nº2800 – Casilla 170 Teléfono: (55)
637304, Fax: (55) 637268, email: [email protected]
Índice
Tema pág.
1. Introducción…………………………………………………………………………….
2. Bancos asimétricos y conexiones especiales………………………………......
2.1 Conexión T…………………………………………………………………....
2.1.1 Conexión Scott-T………………………………………………………….
2.1.2 Conexión trifásica en T…………………………………………………...
2.2 Corrientes circulantes Delta……………………………………………...
2.2.1 Disimetría de relaciones de voltaje…………………………....
2.2.2 Asimetría de Impedancias………………………………………
2.3. Delta Secundaria a tierra…………………………………………………..
2.3.1 Esquina a tierra……………………………………………………
2.3.2 Fase media a tierra……………………………………………….
2.4 Abierta Secundaria………………………………………………………….
2.5 Y- abierto en el primario a 4 alambres 208 V Servicio……………….
2.6 Efectos sobre el voltaje balanceado…………………………………….
3. Conclusión……………………………………………………………………………...
4. Bibliografía ……………………………………………………………………………..
1. Introducción
Los transformadores trifásicos son un sistema que consta de generadores, líneas
de transmisión y cargas trifásicas. Son dispositivos que convierten la energía eléctrica
de un cierto nivel de voltaje, en energía eléctrica de otro nivel de voltaje, por medio
de la acción de un campo magnético. El transformador es una maquina eléctrica
de las más utilizadas en el área de la ingeniería eléctrica, por lo que resulta
indispensable su estudio.
Básicamente existen 4 tipos de conexiones con los transformadores
trifásicos, ya sea formado a partir de tres transformadores monofásicos o de un
solo transformador trifásico. Las cuales son: Conexión estrella-estrella, estrella-
delta, delta-delta, delta-estrella. Estas conexiones se usan tanto para elevar la
tensión como para reducirla.
También existen otras conexiones especiales aparte de las 4 básicas que
permiten que los transformadores realicen otros trabajos de acuerdo a las
necesidades requeridas. Existen conexiones especiales que también solo sirven
en lo teórico, ya que en lo práctico son ineficientes o generan desequilibrio de las
tensiones en las líneas.
2. Bancos asimétricos y conexiones especiales
Los bancos de transformadores simétricos son aquellos en los que cada fase tiene kVA,
impedancia, y una relación de tensión similar. Los transformadores trifásicos y bancos de
tres transformadores monofásicos similares conectados en Y, o en zig-zag son
conexiones simétricas
2.1 Conexión T
El transformador trifásico conectado-T no es una conexión simétrica. Aunque una
conexión T es teóricamente posible con dos transformadores monofásicos, las
clasificaciones estándares de voltajes no permiten dicha conexión en la parte práctica. El
uso de la conexión T en sistemas bifásicos y trifásicos (conexión Scott) está más allá del
alcance de esta guía. Por lo tanto, no se tratará más adelante la conexión T.
2.1.1 Conexión Scott-T
La conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases
desfasadas 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.
Fig1. Conexión Scott
Puesto que los voltajes están desfasados lo que se produce es un sistema bifásico. También con esta conexión es posible convertir potencia bifásica en potencia trifásica.
2.1.2 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 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.
Fig2. Conexión trifásica en T
2.2 Corrientes circulantes Delta
2.2.1 Disimetría de relaciones de voltaje
En las conexiones del transformador, una gran corriente circulante puede fluir debido a la
disimetría de las relaciones de voltaje de las tres fases. La figura 14 muestra una energía
- banco con la esquina secundaria abierta y un voltímetro insertado. El voltaje a través de
los terminales abiertos invertidos en fase puede ser considerado una fem (fuerza
electromotriz) que impulsa la corriente alrededor del circuito cerrado a través de las
impedancias de las tres patas en serie. Si, por ejemplo, se midieron 1,5% de la tensión de
línea en la esquina abierta de tres de otra manera similar el transformadores tienen 5% de
impedancia, la corriente que circula en los devanados sería 1,5 (5 3) 100 = 10% de la
corriente nominal del transformador. No importa lo que la fase de tiempo de esta corriente
con respecto a la corriente de carga, por lo menos la mitad y posiblemente se añadirá
directamente en fase con la corriente de carga en un tramo (Esta declaración supone
corrientes de carga dispuestos en 120 intervalos, pero no necesariamente de manera
equilibrada .) las pérdidas del transformador se incrementan significativamente, y la
corriente que circula puede causar sobrecarga. La gravedad del sobrecalentamiento
adicional con equilibrio de carga se puede estimar mediante una ecuación simple. Con K
para la relación de corriente circulante a corriente nominal, p para la relación de la
corriente de carga a la corriente nominal, y la posición para el ángulo entre las dos
corrientes, las pérdidas de carga de la rama más afectada por unidad de completo valor
de carga se dan por p2 + 2pk cos + k2. Por ejemplo, si la corriente que circula es 10% de
puntuación y la carga es 100%, la pérdida de carga en los rangos de la rama más
afectados van desde 111% a 121% del valor normal a plena carga por los cambios de
ángulo de 60-0.
Aunque la condición de corriente circulante no es fácilmente detectable en la corriente de
excitación de un banco descargado, es evidente en las pérdidas sin carga. El método más
sencillo para comprobar si hay corriente circulante anormal en un banco de unidades
monofásicas es, por supuesto, usar un amperímetro en el con la carga desconectada.
La corriente circulante también puede ocurrir con el poco utilizado conexión YG, pero la
fuente de impedancia de secuencia cero, así como la impedancia del transformador está
presentado en serie con el voltaje de excitación porque las corrientes deben circular a
través de la fuente neutral en el lado primario. Dependiendo del tamaño del banco y la
ubicación, la corriente que circula puede ser mucho menor que para la conexión con otras
condiciones similares.
2.2.2 Asimetría de Impedancias
Cuando las tres patas de un banco tienen diferentes impedancias (ya sea óhmicos o
referidos a una base común kVA), las corrientes dentro de él no están equilibradas,
incluso a través de las corrientes externas son equilibrados. La asimetría de las
impedancias puede explicarse o calcularse en términos de una fem que da lugar a una
corriente circulante superpuesta a la corriente de carga. En primer lugar, se asume una
distribución de corriente en él: Por ejemplo, si se equilibra la carga, se supone que las
corrientes son equilibradas. En segundo lugar, las caídas de voltaje fasorial en cada
pierna se calculan y se agregan para obtener una tensión residual similar en carácter a la
tensión de la esquina abierta causada por disimetría de los ratios de tensión. En tercer
lugar, esta tensión invertida en fase es tratada como una fem que provoca una corriente
circulante superpuesta sobre las corrientes asumidas. La corriente circulante se calcula
como en 8.2.1 dividiendo la fem por la suma de las impedancias de las tres patas. En la
ecuación dada en 8.2.1 para la estimación de la gravedad de la calefacción adicional
atribuible a la corriente que circula se aplica si la carga es equilibrada o casi.
Figura 14 Esquina abierta para la conexión de voltaje.
2.3. Delta Secundaria a tierra
2.3.1 Esquina a tierra
En un sistema de baja tensión de 3 alambres suministrado a partir del secundario, las
ventajas de puesta a tierra se pueden obtener por uno de los conductores de puesta a
tierra línea secundaria, en procedimiento en una esquina como se muestra en la figura
15A. El banco puede ser de otra manera simétrica.
2.3.2 Fase media a tierra
en el orden de proporcionar ambos 3 alambres una fase y el servicio de baja tensión
trifásico de un banco de transformadores, el medio grifo de una fase puede estar
conectado a tierra como se muestra en la figura 15B. Cuando se utilizan tres unidades
monofásicas, el transformador de puesta a tierra, a menudo llamado el transformador de
iluminación, es generalmente más grandes que las otras dos unidades. En este caso, los
disyuntores secundarios no deben ser utilizados con esta conexión porque la apertura de
estos interruptores en el transformador de iluminación hace que la fase media a tierra
pueda estar inestable con respecto a la tensión de fase a fase. La carga monofásica
continua con el servicio abierto, pero el voltaje a tierra puede ser excesivamente alto en
un lado y bajo en el otro como resultado del desequilibrio de la carga.
La división de la carga entre las patas depende de la conexión primaria. Si el primario se
conecta sin conexión a tierra en Y, la carga trifásica se divide en partes iguales entre las
patas, y la carga monofásica conectada a la iluminación por que los terminales del
transformador suministran 2/3 por el transformador y 1/3 por los otros dos. Una regla
conservadora es el tamaño del transformador de Iluminación para llevar a toda la carga
monofásica (para permitir desequilibrio carga monofásica) 1/3 de la carga de 3 fases
equilibradas. Los dos transformadores restantes están dimensionados para cada tercio
del equilibrio de carga de 3 fases y 1 fase, más de un tercio la carga de una sola fase.
Esta regla no reconoce la relación fasorial de las cargas de 3 fases y monofásicos.
También con el primario , la división de carga puede ser determinada por el método
descrito en 8.2.2. Un cálculo más corto basado en que el método asume que dos de los
transformadores tienen impedancias iguales. Con la impedancia (óhmica o en la base
común kVA) del transformador de iluminación representado por L y la impedancia de cada
uno de los otros dos transformadores por P, la proporción de carga del transformador
trifásico llevado por la iluminación es P / (2P + L) . El resto se divide a partes iguales entre
los otros dos transformadores. La carga monofásica divide de manera que la proporción
llevada por el transformador de iluminación es 2P / (2P + L). Las otras dos unidades llevan
cada uno, el resto completo. es L / (2P + L).
Por ejemplo, supongamos que un banco que consta de un transformador de 15 kVA de
iluminación con un 3,6% de impedancia y dos transformadores de 5 kVA con 3,2% de
impedancia. Cada impedancia se convierte en una base de 1 kVA simplemente dividiendo
la calificación kVA del transformador en su impedancia por ciento, obteniéndose 0,24%
para el transformador de iluminación y 0,65% para los otros dos. Entonces 2P + L = 1.52
= la suma de las tres impedancias. La proporción de carga transportada por el
transformador de iluminación, entonces, es 0,64 / 1,52 = 0,421 para el 3-fase y 2 0,421 =
0,841 para la carga monofásica, o alrededor de 42% y 84%; respectivamente. Las otras
dos unidades deben llevar cada uno la mitad de la 3-fase restante y la totalidad de la
carga monofásica restante, o alrededor de 29% y 16%, respectivamente. Es conservador
para agregar las cargas de 3 fases y monofásicos aritméticamente.
Figura 15- Secundario aterrizado
A-Esquina a tierra, B-Fase media aterrizada
2.4 Abierta Secundaria
Los transformadores monofásicos pueden ser unidos para proveer de 3 fases de 3
servicios de telégrafo. La conexión es esencialmente una conexión con una pierna
quitada. El primario puede ser abierto - como en la Figura 16A o abrir-Y como en el Higo
16B, el éste que requiere un sistema conectado-con-tierra-Y primario. Los
transformadores trifásicos de esta conexión han sido construidos a un tanque solo como
unidades duplex.
Para la carga equilibrada de 3 fases, el transformador total kilovoltampere, la exigencia es
√ veces que requirieron para la operación cerrada. La base secundaria descrita
en 8.3 es permitida, y con una mediada conexión a tierra de la llave sobre él y con un
mediado conectado con tierra de la llave sobre la fase secundaria como descrito en 8.3.2,
el transformador de iluminación debería ser puesto la talla para llevar
√ veces la
carga equilibrada de 3 fases más la carga monofásica. Es conservador añadir estos dos
componentes de carga aritméticamente poniendo la talla el transformador de iluminación.
Figura 16- apertura Secundarios
A-Abierta Primaria, B-abierto-Y Primaria
2.5 Y- abierto en el primario a 4 alambres 208 V Servicio
Si un 3-fase de 4 hilos 208 V de servicio debe estar instalado y sólo en Y- abierto en el
primario está disponible, y el gasto de añadir la tercera fase del conductor es
considerable, se puede recurrir a una conexión de dos transformadores monofásicos con
secundarios de doble voltaje. por lo menos, un transformador debe tener cuatro casquillos
secundarios, la calificación secundaria de tensión debe ser de 120/240 V. El otro
transformador puede ser un transformador de 3 casquillo nominal 240/120 V. La conexión
hecha como se muestra en la figura 17. Cada transformador monofásico debe ser
dimensionado para 2/3 de la carga trifásica equilibrada.
Figura 17- Abierto-Y Primaria a 4 hilos Secundaria
A-Diagrama cuasi-fasorial, B-Diagrama de conexión
2.6 Efectos sobre el voltaje balanceado
Tal como corrientes desequilibradas que fluyen en el desequilibrio de voltaje de productos
de bancos simétrico, entonces haga corrientes equilibradas que fluyen en bancos El
efecto combinado de corrientes desequilibradas y bancos simétricos es demasiado
complejo para alguno, pero la mayor parte de comentarios generales Si se suministra
tensión primaria equilibrada, y si la regulación de los transformadores individuales es
satisfactorio para la carga, desequilibrio de tensión no debe ser un problema. A
relativamente grande de carga del motor de inducción 3-fase tiende a ayudar en el
mantenimiento del equilibrio de tensión.
3. Conclusión
Se investigó sobre los tipos de conexiones especiales de los transformadores y los
bancos asimétricos, dando una breve explicación de sus funcionamientos y como
es que se pueden aplicar, dentro de estos están el tipo de conexionado t que no es
de uso práctico pero si puede realizar teóricamente con dos transformadores o
bien en un sistema trifásico .
Como ya se sabe hay 4 tipo de conexiones básicas, pero aparte de estas tenemos
estas conexiones especiales las cuales permiten un mejor rendimiento de los
transformadores mediante conexiones aterrizadas tanto en la conexión primaria
como secundaria sacando un mejor provecho a los transformadores.