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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
S. E. P. D.G.E.S.T.
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA
(ÁREA ELECTRÓNICA)
LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS
PRÁCTICA No. 02
Conexión de Transformadores Trifásicos
EQUIPO No.: 2
INTEGRANTES:
Ángel Iván Santiago Romero
Isaac Téllez Jaime
_________________________________________
Vo. Bo. Nombre del maestro
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Maquinas Eléctricas
Practica No. 2
Conexión de Transformadores Trifásicos
Objetivo(s):
1) Conectar Transformadores en configuraciones delta y estrella.
2) Estudiar las relaciones existentes entre voltajes y corrientes.
1. Desarrollo Teórico.
1.1 Marco Teórico.
Los principales sistemas de generación y distribución de energía eléctrica en el mundo son
sistemas trifásicos de corriente alterna, debido a las grandes ventajas que presentan. Tales
sistemas trifásicos tienen las siguientes ventajas sobre los sistemas monofásicos:
1) Para un tamaño y voltaje dado, un alternador trifásico ocupa menos espacio y es
menos costoso que los monofásicos del mismo tamaño.
2) Para transmisión y distribución, los sistemas trifásicos necesitan menos material
conductor que un sistema monofásico
3) Es posible producir campos magnéticos rotatorios con bobinados estacionarios
usando el sistema trifásico. Por ello los motores trifásicos son de autoarranque.
4) En un sistema monofásico, la potencia instantánea es una función del tiempo, por
ello el rendimiento de los sistemas monofásicos es pobre. Sin embargo, la potencia
instantánea en los sistemas trifásicos es constante.
5) El factor de potencia de los motores monofásicos es pobre en relación a los motores
trifásicos equivalentes.
Los transformadores son una parte principal en sistemas trifásicos de CA. Para su
utilización en estos sistemas, se pueden considerar dos configuraciones, la primera consiste en
una sola unidad, denominada transformador trifásico, o tres transformadores monofásicos con sus
devanados conectados en delta o estrella. Esta última configuración presenta la desventaja de ser
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
más costosa que la primera, y tiene como ventaja que cualquier unidad del banco puede ser
reemplazada individualmente.
Como se ya se menciono, los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásico
se pueden conectar independientemente en Y (estrella) o en ∆ (delta), de lo cual se obtienen
cuatro tipos diferentes de conexiones:
1. Devanados primarios en delta, devanados secundarios en delta, o delta-delta (∆−∆ )
.
Conexión ∆−∆
2. Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en estrella, o estrella-
estrella (Y−Y ).
Conexión Y−Y
3. Devanados primarios en estrella, devanados secundarios en delta, estrella-delta
(Y−∆ ).
Conexión Y−∆
4. Devanados primarios conectados en delta, devanados secundarios en estrella, delta-
estrella (∆−Y ).
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Conexión ∆−Y
Independientemente de la conexión que se escoja los devanados de cada transformador
deben estar correctamente conectados a las relaciones de fase. Par determinar esto, cuando los
secundarios están conectados en estrellase mide el voltaje entre los devanados como en
figura1−1. El voltaje entre A y B deberá ser igual a √3 el voltaje entre los terminales de cada
bobina, si el voltaje medido es igual al de una de las bobinas entonces uno de los devanados debe
ser invertido.
figura1−1
Como se ilustra en la figura1−2, después del procedimiento anterior se conecta el tercer
devanado, c . Entonces el voltaje de C a A ó B deberá ser igual a √3 veces el voltaje de cada una
de las bobinas individuales, en caso de no cumplirse la bobina c deberá ser invertida.
figura1−2
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Par determinar la correcta conexión de fases cuando los secundarios están conectados en
delta, se mide el voltaje entre los terminales de dos bobinas como se muestra en la figura1−3. El
voltaje entre A y C deberá ser igual al voltaje de cada uno de los devanados, en caso de no ser así
uno de los devanados de ser invertido.
figura1−3
El devanado c se conecta entonces como lo muestra la figura1−4, al medir el volataje de los tres
devanados entre C1 y C deberá ser igual a cero, de no ser así el devanado c deberá ser invertido.
Las terminales C1 y C deberán ser unidas cuando las relaciones de fase sean correctas.
figura1−4
1.2 Análisis.
Para analizar el comportamiento de los transformadores trifásicos es necesario seguir la
seguir esta premisa: “Cuando el sistema trifásico está constituido por tres transformadores
monofásicos independientes cada uno de estos puede ser analizado individualmente por medio de
las formulas y procedimientos que aplican a un transformador monofásico aislado”. Guiándonos
por el enunciado anterior podemos establecer las relaciones de voltaje entre los devanados
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
primario y secundario de un transformador trifásico según la conexión que exista entre ellos,
delta o estrella.
Conexión Y−Y
En esta conexión el voltaje primario de cada fase del transformador está dada por la formula:
V ∅ P=V LP
√3
La misma fórmula puede aplicarse para determinar el voltaje secundario de cada fase:
V ∅ S=V LS
√3
La relación de vueltas del transformador es:V LP
V LS
=√3V ∅ P
√3V ∅ S
=a
Conexión ∆−∆
En esta conexión los voltajes de línea y fase en el primario y secundario se rigen por las
siguientes igualdades:
V LP=V ∅ P y V LS=V ∅ S
La relación entre los voltajes de línea primario y secundario es:
V LP
V LS
=V ∅ P
V ∅ S
=a
Conexión Y−∆
En esta conexión, el voltaje primario de línea está relacionado con el voltaje primario de fase por:
V LP=√3V ∅ P
El voltaje secundario de línea es igual al voltaje secundario de fase:
V LS=V ∅ S
La relación de voltajes en cada fase es:
V ∅ P
V ∅ S
=a
La relación entre el voltaje de línea del lado primario y el voltaje de línea en el lado secundario
es:
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
V LP
V LS
=√3 a
Conexión ∆−Y
En esta conexión, el voltaje primario de línea es igual al voltaje primario de fase:
V LP=V ∅ P
Los voltajes secundarios están relacionados por:
V LS=√3 V ∅ S
La relación de voltajes línea a línea en esta conexión es:
V LP
V LS
=√3a
1.3 Prereporte.
Durante el desarrollo de la práctica se conectaron y analizaron 5 circuitos diferentes, para
verificar que las conexiones fueron correctas, se efectuó la simulación de cada uno de ellos
utilizando el software Multisim de National Instrumens, A continuación se presentan dichas
simulaciones.
Conexión Y−Y
Simulación de Conexión Y−Y utilizando transformadores monofásicos
Como se puede apreciar en la imagen los voltajes de línea y fase obtenidos en la simulación
coinciden razonablemente con los calculados en el paso anterior.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Conexión ∆−Y
Simulación de Conexión ∆−Y utilizando transformadores monofásicos
Como se puede apreciar en la imagen los voltajes de línea y fase obtenidos en la simulación
coinciden razonablemente con los calculados en el paso anterior.
Conexión Δ−Δ
Simulación de Conexión ∆−∆ utilizando transformadores monofásicos
Como se puede apreciar en la imagen los voltajes de línea y fase obtenidos en la simulación
coinciden razonablemente con los calculados en el paso anterior.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Conexión Y−Δ
Simulación de Conexión Y−∆ utilizando transformadores monofásicos
Como se puede apreciar en la imagen los voltajes de línea y fase obtenidos en la simulación
coinciden razonablemente con los calculados en el paso anterior.
Conexión Δ abierta
Simulación de Conexión Δ abierta utilizando transformadores monofásicos
Como se puede apreciar en la imagen los voltajes de línea y fase obtenidos en la simulación
coinciden razonablemente con los calculados en el paso anterior.
2. Desarrollo Práctico.
2.1 Material y equipo a utilizar.
Modulo de fuente de potencia (0−120/208 V 3Φ )
Modulo de medida Ac (250 /250 /250V )
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Modulo de transformadores (3)
Cables de conexión
2.2 Procedimiento y resultados.
1.
a) El circuito de la figura1−5 posee transformadores conectados en configuración: Estrella-
Estrella.
figura1−5
b) Calcular los voltajes esperados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Calculados
E1=207.846V E2=207.846 V E3=207.846 V
E4=120 V E5=120V E5=120V
E7=207.846 V E8=207.846 V E9=207.846 V
E10=120 V E11=120 V E12=120 V
c) Conectar el circuito mostrado.
d) Conecte la energía e incremente suavemente el voltaje de fase a neutro hasta 120 V CA
e) Medir los voltajes indicados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Medidos
E1=210V E2=208V E3=208V
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
E4=114 V E5=114V E5=109V
E7=210 V E8=208 V E9=209 V
E10=114 V E11=109 V E12=114 V
f) Regrese el voltaje de salida a 0 y apague la fuente de potencia. Repetir (d), (e) y (f) hasta
que la lista de voltajes este completa.
2.
a) El circuito de la figura1−6 posee tres transformadores conectados en configuración:
Delta-Estrella.
figura1−6
b) Calcular los voltajes esperados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Calculados
E1=155.884 V E2=155.884 V E3=155.884 V
E4=155.884 V E5=155.88V E5=155.88V
E7=90 V E8=90 V E9=90 V
c) Conectar el circuito mostrado.
d) Conecte la energía e incremente suavemente el voltaje de fase a neutro hasta 90V CA
e) Medir los voltajes indicados y escribirlos en los espacios previstos.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Valores Medidos
E1=159.6 V E2=157.6V E3=158.4 V
E4=158.2 V E5=159.8V E5=157.7 V
E7=89.7 V E8=90.1 V E9=90.5 V
f) Regrese el voltaje de salida a 0 y apague la fuente de potencia. Repetir (d), (e) y (f) hasta
que la lista de voltajes este completa.
3.
a) El circuito de la figura1−7 posee tres transformadores conectados en configuración:
Delta-Estrella.
figura1−7
b) Calcular los voltajes esperados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Calculados
E1=207.846V E2=207.846 V E3=207.846 V
E4=120 V E5=120V E5=120V
E7=120V E8=120 V E9=120 V
c) Conectar el circuito mostrado, abrir el secundario conectado en delta en el punto “A” y
colocar un voltímetro en el lazo abierto.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
d) Conecte la fuente de energía y aumente lentamente el voltaje de salida. El voltímetro no
deberá registrar voltaje apreciable si la conexión delta esta correctamente conectada a las
fases. Podría registrar un pequeño voltaje ya que la fuente trifásica puede estar
desbalanceada o los tres transformadores tener pequeñas diferencias.
e) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente de energía.
f) Remueva el voltímetro y cierre la conexión delta conectando el punto “A”.
g) Conecte la energía e incremente suavemente el voltaje de fase a neutro hasta 120 V CA
h) Medir los voltajes indicados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Medidos
E1=211V E2=211V E3=212V
E4=121 V E5=121V E5=122V
E7=117V E8=119V E9=119V
i) Regrese el voltaje de salida a 0 y apague la fuente de potencia. Repetir (d), (e) y (f) hasta
que la lista de voltajes este completa.
4.
a) El circuito de la figura1−8 posee tres transformadores conectados en configuración:
Delta-Delta.
figura1−8
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
b) Calcular los voltajes esperados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Calculados
E1=207.846V E2=207.846 V E3=207.846 V
E4=207.846 V E5=207.846 V E6=207.846 V
c) Conectar el circuito mostrado, abrir el secundario conectado en delta en el punto “A” y
colocar un voltímetro en el lazo abierto.
d) Conecte la fuente de energía y aumente lentamente el voltaje de salida. El voltímetro no
deberá registrar voltaje apreciable si la conexión delta esta correctamente conectada a las
fases. Podría registrar un pequeño voltaje ya que la fuente trifásica puede estar
desbalanceada o los tres transformadores tener pequeñas diferencias.
e) Regrese el voltaje a cero y apague la fuente de energía.
f) Remueva el voltímetro y cierre la conexión delta conectando el punto “A”.
g) Conecte la energía e incremente suavemente el voltaje de fase a neutro hasta 120 V CA
h) Medir los voltajes indicados y escribirlos en los espacios previstos.
Valores Medidos
E1=210V E2=209V E3=211V
E4=210 V E5=208V E6=211V
i) Regrese el voltaje de salida a 0 y apague la fuente de potencia. Repetir (d), (e) y (f) hasta
que la lista de voltajes este completa.
5.
a) El circuito mostrado en la figura1−9 tiene dos transformadores conectados en
configuración de delta abierta.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
figura1−9
b) Calcular los valores de voltajes esperados y anotarlos en los espacios previstos.
Valores calculados
E1=207.846V E2=207.846 V E3=207.846 V
E4=207.846 V E5=207.846 V E6=207.846 V
c) Conectar el circuito mostrado.
d) Conecte la fuente de potencia y aumente lentamente el voltaje de salida hasta tener un
voltaje de línea igual a 207.846 V .
e) Mida los voltajes indicados y apúntelos en los espacios previstos.
Valores Medidos
E1=210V E2=209V E3=211V
E4=210 V E5=208V E6=211V
f) Regrese el voltaje de la fuente a cero y apáguela. Repita (d), (e) y (f) hasta completar
todas la medidas solicitadas.
Cuestionario.
1. Compare los resultados de los procedimientos 4 y 5.
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
a) ¿Existen diferencias entre los voltajes de las configuraciones delta-delta y delta
abierta? Respuesta: No
b) ¿Los VA de la configuración delta-delta son los mismos de la configuración delta
abierta? Respuesta: No. Explicación: Puesto que cada transformador en delta
abierta entrega voltaje de línea y no de fase, los VA que proporciona esta conexión
en comparación con la conexión trifásica completa es:
VA por tranformadorPotencia Trifasica total
=V L I L
√3 V L I L
= 1√3
=0.577
Es decir, 57% del total si la conexión estuviera completa.
c) Si las corrientes nominales de los secundarios de la delta abierta se aumentaran,
¿podría la delta abierta funcionar igual que la configuración delta-delta?
Respuesta: No. Explicación: la corriente nominal nunca puede superar el 57% de
lo que era en la conexión delta-delta.
2. Si cada transformador tiene una capacidad de 60kVA ¿Cuál será la capacidad total
trifásica que se obtiene en cada una de las cinco configuraciones?
a) Estrella-estrella: 60kVA
b) Estrella-delta: 60kVA
c) Delta- estrella: 60kVA
d) Delta- delta: 60kVA
e) Delta abierta: 34 kVA
3. Si la polaridad de uno de los devanados esta invertido, en el procedimiento 1:
a) ¿Existirá un corto inactivo? No
b) ¿El transformador se calentara? Si
c) Se presentara desbalanceo de los voltajes primarios? Si
d) ¿Se desbalancearan los voltajes secundarios? Si
4. Si la polaridad de uno de los devanados esta invertida, en el procedimiento 4:
a) ¿Existirá un corto inactivo? Si
b) ¿El transformador se calentara? Si
c) ¿Se presentara desbalanceo de los voltajes primarios? No
d) ¿Se desbalancearan los voltajes secundarios? Si
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Práctica No. 2: Conexión de Transformadores Trifásicos
Conclusiones y recomendaciones.
Esta práctica nos permitió conocer y entender el funcionamiento de los transformadores
trifásicos. Simulamos y conectamos 5 diferentes configuraciones de transformadores
monofásicos que dan como resultado sistemas trifásicos. Analizamos el modo correcto de realizar
las conexiones, las formulas asociadas a cada conexión así como las ventajas y desventajas de
cada configuración.
Bibliografía y Software.
o Boylestad, Robert, Introducción al análisis de circuitos, Prentice Hall, México, 2010
o Chapman, Stephen, Maquinas Electricas, Mc Graw Hill, México, 2000
o Multisim 11.0
o Proteus 8 Profesional
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