Conexiones Especiales

 

Conexi ón Y - z La conexión zig-zag en la práctica sólo se emplea en el lado de menor tensión. El transformador zig-zag consiste en dos devanados de idéntico número de espiras conectados en serie, pero situados en dos columnas diferentes, y recorridos con sentidos diferentes desde el punto de vista del flujo que enlazan enla zan tal como se muestra en la figura 1. De esta forma la tensión secundaria fase-neutro   de la fase  se obtiene por suma vectorial de las tensiones inducidas en cada semi-devanado (   y  ). Si   es el numero de espiras del devanado del primario y /2 es el número de espiras de cada uno de los semi-devanados del secundario, la relación de transformación es:

  =

  2   3 √ 3

Este montaje se utiliza en redes de distribución ya que permite el uso de un neutro en el secundario. Se comporta bien frente a desequilibrios desequi librios de cargas. Debido a la composición de tensiones del lado secundario se requiere un 15% más de espiras que una conexión en estrella convencional. Principales aplicaciones de transformadores con grupo de conexión Y-z: Transformadores de red. Carga en neutro = carga nominal. Potencia limitada a 400 kVA.

Figura 1. Conexión estrella-zigzag.

 

La conexión Scott-T La conexión Scott-T es una manera de obtener dos fases separadas 90° a partir de un suministro de potencia trifásica, trifásic a, consta de dos transformadores monofásicos con idéntica capacidad. Uno tiene una toma en su devanado primario a 86.6% de su voltaje a plena carga. Están conectados como se muestra en la figura 2. La toma de 86.6% del transformador T2 está conectada a la toma central del transformador T1.

  =  ˪120˚   =  ˪0˚   =  ˪˗120˚ ,

,

 

Figura 2. Conexión Scott.

La conexión trif ásica T. La conexión Scott T usa dos transformadores para convertir potencia trifásica en potencia bifásica a diferente nivel de voltaje. Por medio de una sencilla modificación en tal conexión, los mismos dos transformadores pueden también tam bién convertir potencia trifásica en potencia trifásica a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se ilustra en la figura 3. Aquí, tanto el bobinado primario como el secundario del transformador T2 se han derivado al 86.6% y las derivaciones están conectadas a las derivaciones centrales de los correspondientes bobinados del transformador T1. En esta conexión T1 se llama principal y T2 transformador de conexión en T.

Figura 3. Conexión transformador trifásico T.

 

Como en la conexión scott T, las tensiones de alimentación trifásicas producen dos voltajes desfasados 90° en los devanados primarios de los dos transformadores. Estos voltajes primarios producen tensiones secundarias, desfasadas también 90°. Sin embargo, a diferencia de la conexión Scott T, las tensiones secundarias se combinan para producir salida trifásica. Una ventaja principal de la conexión T trifásica sobre las otras conexiones trifásicas con dos transformadores transform adores es que se puede conectar un neutro, tant tanto o al lado primario como al lado secundario del grupo de transformadores. Esta conexión se usa algunas veces en transformadores independientes de distribución trifásica, puesto que sus costos de fabricación son más bajos que los de un grupo completo de transformadores trifásicos. Puesto que la parte inferior de los embobinados secundarios de transformador independiente no se usa, ni en el lado primario ni en el secundario, pueden dejarse de lado sin que se modifique su comportamiento. De hecho, esto es lo que ocurre en los transformadores de distribución.

Conexión V-v invertida Esta conexión consiste en conectar los primarios en V, mientras los secundarios se disponen según dos brazos de una Y, véase figura 4. Esta clara la ventaja de la inversión de la conexión en el secundario. Si la intensidad de fase es  , las potencias de los secundarios son:  A) con inversión inversión de de la conexión conexión secundaria, secundaria,

   = 

3 √ 3     

B) sin inversión de la conexión secundaria,

   = 

     

La conexión V-v invertida puede realizarse con dos transformadores monofásicos, o a base de núcleo trifásico con tres columnas (de igual sección). La columna central, sin arrollamiento, da el retorno de los flujos de las otras.

 

Figura 4. Conexión V-v invertida 

Conexión hexafásica en doble estrella En la figura 5 se muestra la conexión doble estrella, necesita también interconexión con la carga para producir voltajes de línea de 6 fases. Debido a que son algo más complicados en las conexiones que se necesitan en los transformadores, rara vez se emplean, en comparación con la conexión diametral, excepto si se desea un cambio en el voltaje secundario de línea, como en el caso de la doble delta.   Las dos terminales de estrella en la (  )   no se unen en una conexión común. Así, como se ve en el diagrama fasorial de la figura 5, se producen dos sistemas trifásicos separados, en las terminales 1,3 y 5 por un lado, y también en las terminales 2, 4 y 6 por el otro. La conexión en la carga de red de 6 fases sobrepone los fasores (trifásicos) de la figura 5b a la carga de 6 fases y entre sí, como se ve en la figura 5c, y se producen voltajes de línea desplazados 60˚, como en cualquier sistema de 6 fases. Como en el caso de la estrella de 6 fases, la magnitud de los voltejes de línea de 6 fases es la misma que el voltaje de fase medido desde un neutro a cualquier línea, y es el mismo que el voltaje a través de cualquier bobina secundaria (  ∙     ∙ 4 ). 

 

 

Figura 5. Conexiones de secundarios doble estrella de seis fases y diagrama fasorial.

La conexión hexafásica doble delta La conexión doble delta es el análogo de malla a la doble estrella. Se hacen dos conexiones trifásicas en delta separadas, con polaridad instantánea opuesta, como se ve en la figura 6a. El conjunto de la primera delta usa las bobinas  ∙  , mientras que el de la segunda delta usa las bobinas  ∙ 4 . Como en el caso de cualquier sistema de malla se necesitan voltímetros voltím etros antes de cerrar la delta, como se muest muestra ra en la figura 6ª y la tabla de conexiones de la figura 6b. Las relaciones fasoriales individuales de la delta trifásica se muestran en la figura 6c para cada delta

 

separada que se produce así por las conexiones secundarias, al igual que sus conexiones a las terminales de línea de la carga de 6 fases. La conexión con la carga de malla de 6 fases se sobreponen los fasores (trifásicos) de la figura 6c a la carga de 6 fases y entre sí, como se ve en la figura 6d produciendo voltajes de línea desplazados 60˚ como en cualquier sistema de seis fases. La doble delta difiere de los demás sistemas que se han descrito antes en un aspecto importante: producen un voltaje de línea (   ) que es menor que el voltaje de fase (  ). Como se ve en la figura 6d, el voltaje de línea de 6 fases   es menor que el voltaje de la bobina trifásica   =  =  , el voltaje de fase. La relación entre ellos es

   =

    = 0.577   √ 3

Para la cual se han definido todos los términos.

Figura 6 conexiones de secundarios en doble delta de seis fases y diagrama fasorial.

 

Conexión trifásica- dodecafásica Debido a que su eficiencia es relativamente alta, los transformadores sirven como dispositivos excelentes de transformación polifásica para suministro de sistema de más fases, a partir, en general, de suministros trifásicos. Esos sistemas de más fases son especialmente útiles para la rectificación de media onda completa debido a los componentes fluctuantes relativamente bajos. El tipo de transformador que se necesita para producir una transformación verdadera, de 3 a 6 fases es el que tiene dos separados, pero iguales, se necesitan 3 transformadores monofásicos de ese tipo, aunque se pueda usar un transformador polifásico único con seis secundarios separados, para obtener una conversión verdadera a 12 fases, se necesitan transformadores que tengan cuatro secundarios separados; para 24 o 8 secundarios separados, y así sucesivamente.

Conexión Hexafásic Hexafásic a e en n anill anillo o  Al examinar examinar las conexione conexiones s para para estrella estrella y las las mallas de 6 fases se sacan sacan a la carga carga en secuencia particular (1-4-5-2-3-6). Los extremos opuestos del primer transformador conectado en estrella estr ella se sacan a las terminales 1 y 4 de la carga. Los extremos opuestos del segundo transformador conectado en estrella se llevan a las terminales 5 y 2 de la carga. Los extremos opuestos del tercer transformador conectado en estrella se llevan a las terminales term inales 3 y 6 de la carga. Lo anterior sugiere la posibilidad de una transformación de 3 fases a 6, sin usar transformadores especiales ni conexiones centrales de ninguna especie. Esta posibilidad se alcanza si se usa la conexión diametral que se muestra en la figura 7.a. Si los extremos de polaridad diametral opuesta de cada secundario del trasformador se conecta con la carga en la secuencia 1-4-5-2-3-6, como se muestra, aparece un voltaje de línea de 6 fases en las terminales de la carga, como en la figura 7b. Observe que, en ausencia de una conexión con la carga, los voltajes inducidos en conect los secundarios de los transformadores a,b y c están desplazados 120˚. Si se an los extremos diametralmente opuestos en la secuencia correcta con las terminales de la carga se crean en forma automática seis voltajes de línea que se desplazan en forma apropiada, para formar un sistema de 6 fases , , y así sucesivamente, tal como se muestra. La relación entre el voltaje que se induce en cada devanado secundario completo, 4, y un voltaje típico de línea de 6 fases,   = 6   es

  =

 4   2

y por lo tanto

6   =   =    2

 

Donde    es el voltaje secundario total inducido en cada transformador

  es el voltaje de fase que se induce en cada bobina secundaria (  ∙   o  ∙ 4 ) de un transformador de dos devanados (si se usa). La conexión diametral es quizás la más sencilla de todas las conexiones de 3 a 6, porque no se necesita interconexión entre los secundarios, y no se necesita de transformadores especiales, se pueden emplear tres transformadores monofásicos de aislamiento idéntico. Sin embargo, no se produce un verdadero sistema de 6 fases, y si se abre una línea de carga de 6, o si se aparece un circuito abierto en la red de la carga de 6, se vuelve un sistema simple trifásico.

Figura 7. Conexiones de secundarios diametrales en 6 fases y diagrama fasorial.

Bibliografía Chapman S. (2012). Maquinas eléctricas. México: Mc Graw Hill. Kosow I. (1993). Maquinas eléctricas y transformadores, México: Reverte. S.A.

 

 

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERÍA Ingeniería Mecánica y Eléctrica Transformadores y motores de inducción

Conexiones especiales

Alumno: Flores Hernández José Manuel

Primavera 2019