Labo de Bancada
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Labo de bancada...
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
INFORME INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO
EXPERIENCIA DE BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN CONEXIÓN “Yy” “Dd”
CURSO
:
SECCIÓN
:
DOCENTE '
Laboratorio de Máquinas Elétrias Estátias !ML ""#$ %A& %A& (ernabé Alberto Tara)ona Tara)ona (er*+de) (er*+de )
GRUPO EJECUTOR: • • • • • •
D,a) D,a) -ario -ariona. na. /ean /ean Rober Roberto0 to0C1d C1di2o i2o'' "34""3 "34""3##E ##E A5olinario Tito. /ean5ierre0C1di2o' "34"63467 Arte)ano Ro8as. /erson /osé 9C1di2o' "34"63#:A La;nes -alo*ino. Mila2ros del -ilar 9C1di2o' "34343:9C1di2o'"3436366I Mardu>9C1di2o'"3436366I Flores -alo*ino. Fernando 0 C1di2o'"34"04>5 00B.BB 00B.BB
>14>5 10G.B 10G.1B
>014>5 91G.B 91G.B
*olaridad a Aditiva 1.BB Aditiva 0.GG
10
9
0BF.IB
10.9B
0B.1B
$ustractiv a 0.GF
Ta/*a 1.0 %ensiones medidas en ba+a) alta) serie) y por /ltimo la relaci(n de transformaci(n.
0.:.
%ensiones experimentales de fase de la bancada trifásica DdB. &ase >01 >19 >90
>A%4>5 10I.IB 10:.B 11B.BB
>2%4>5 00B.:B 0BG.B 0BF.9B
Ta/*a 1. %ensiones de fase experimentales en ba+a y alta tensi(n.
0.. Conexi(n DdB. *otencias) Corrientes de l=nea y de fase) tensiones de fase y) factor de potencia. # l=nea # fase > fase4>5 *4JE K4J>AR5 $4J>A5 #014A #194A #904A 5 #04A5 #14A5 #94A5 >014>5 >194>5 5 5 5 B.F0 B.I 10G.9B B.19B B.BI0 B.1:1 B.: B.0:: B.:FI B.:FI 10G.BBB 9 1 B - Carga 07 9 lámparas incandescentes conectadas en delta.
&dp >904>5 1BF.:BB B.GB
Ta/*a 1.3.1 2ancada trifásica en DdB alimentando a la carga 0.
-
Carga 1 y 97 3otor trifásico y) carga 0 y 9 conectadas en paralelo) respectivamente.
# l=nea > fase4>5 *4JE CARLA$ K4J>AR5 $4J>A5 5 #04A5 #14A5 #94A5 >014>5 >194>5
>904>5
&dp
11
1.1 1.I 1.9G 0GG.9B 1B1.9B 0G.BB : I B B B Caso 0 @@ 1.: 1.FF 1. 0GI.B 1BB.GB 0G9.B B.1GI B.F9 B.GB Caso 1 G 9 B B B B Ta/*a 1.3.2 ,ecturas elctricas empleando la bancada trifásica en DdB. 3otor 9M B.00:
B.FF
B.FI
B.00B B.91B
0.. Conexi(n Dd. *otencias) Corrientes de l=nea) tensiones de fase y) factor de potencia. > fase4>5 &dp *4JE K4J>AR $4J>A # l=nea 5 5 5 #04A5 #14A5 #94A5 >014>5 >194>5 >904>5 Caso 0 @@ 1.:G 1.FI 1.I 1B0.9B 1B1.BB 0G9.B B.91 B.1G B.FI B.GBF Caso 1 1 I 0 B B B B CARLA$
Ta/*a 1.4 ,ecturas elctricas empleando la bancada trifásica en Dd.
0.I. Conexi(n delta abierto. *otencias) Corrientes de l=nea) tensiones de fase y) factor de potencia.
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# l=nea *4JE K4J>AR5 $4J>A5 5 #04A5 #14A5 #94A5 Caso 0 @@ 1.F 1.:0 1. B.1G B.F:0 B.FG0 Caso 1 F B CARLA$
> fase4>5
&dp >014>5 >194>5 >904>5 1BB.0B 0FF.B 1BB.GB B.9F B B B B
Ta/*a 1.5 ,ecturas elctricas empleando la bancada trifásica en delta abierto.
0.F. Conexi(n YyB. *otencias) Corrientes de l=nea) tensiones de fase y) factor de potencia. > fase4>5 &dp *4JE K4J>AR $4J>A # l=nea 5 5 5 #04A5 #14A5 #94A5 >014>5 >194>5 >904>5 Caso 0 @@ 1.IG 1.:: 1.0 1B0.1B 0G.IB 0G.IB B.91 B.1G B.F:I B.FG Caso 1 F F 1 B B B B CARLA$
Ta/*a 1.6 ,ecturas elctricas empleando la bancada trifásica en YyB. 0.G. Conexi(n Yy. *otencias) Corrientes de l=nea) tensiones de fase y) factor de potencia. > fase4>5 &dp *4JE K4J>AR $4J>A # l=nea 5 5 5 #04A5 #14A5 #94A5 >014>5 >194>5 >904>5 Caso 0 @@ 1.IG 1.:I 1.0 0GF.9B 0G.B 1BB.9B B.99 B.1GG B.F0 B.GB1 Caso 1 9 : : B B B B Ta/*a 1.7 ,ecturas elctricas empleando la bancada trifásica en Yy. CARLA$
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1. %ipos de conexiones trifásicas de transformadores monofásicos.
CONEXIÓN
Tria$gu*# %'r%**a (D!"
E'r%**a 'ria$gu*# (Y+"
A8LICACIÓN De estos grupos de conexi(n se utilizan en la práctica el Dy y el Dy00. !ste sistema de conexi(n es el más utilizado en los transformadores elevadores de principio de l=nea) es decir en los transformadores de central. ,os más utilizados en la práctica son el Yd y el Yd00. !l empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexi(n es en los transformadores reductores para centrales) estaciones transformadoras y finales de l=nea conectando en estrella el lado de alta
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Tri9$gu*# 'ri9$gu*# (D+"
E'r%**a %'r%**a (Y!"
D%*'a a/i%r'# (VV"
Y a/i%r'aD%*'a a/i%r'#
S&#''T
T
0.
tensi(n y en triángulo el lado de ba+a tensi(n. $e limita a transformadores de pequeNa potencia para alimentaci(n de redes de ba+a tensi(n) con corrientes de l=nea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos. %iene la gran venta+a de disminuir la tensi(n por fase del transformador) pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están equilibradas. *ara eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario el cual está conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre s= mismo. !s usada fundamentalmente para suministrar una pequeNa cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica o trifásica. $u aplicaci(n primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. ,a desventa+a es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del circuito primario. *uesto que los volta+es están desfasados lo que se produce es un sistema bifásico. %ambin con esta conexi(n es posible convertir potencia bifásica en potencia trifásica. ,a venta+a de esta conexi(n 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.
$e pueden obtener diferentes relaciones de transformaci(n con un transformador trifásicoP Y con un monofásicoP
,a relaci(n de transformaci(n de fase no cambia) será siempre 0@1. *ero como con las conexiones cambian las relaciones entre l=nea y fase) en un transformador trifásico podremos tener diferentes relaciones de transformaci(n 4de l=nea5 dependiendo del tipo de conexionado.
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!n un transformador monofásico solo tenemos un devanado primario y un secundario) por lo que no es posible ;acer combinaciones a menos que pueda traba+ar como autotrafo donde encontramos las siguientes variaciones7
16
:.
Ku requisitos deben cumplir los transformadores monofásicos para formar la conexi(n trifásicaP
,a misma potencia nominal) que la tensi(n de entrada y salida sean iguales.
17
.
$i formamos un transformador trifásico a partir de tres transformadores monofásicos iguales y lo alimentamos con un sistema trifásico equilibrado de secuencia directa) obtendremos a la salida siempre un sistema equilibrado de tensiones de secuencia directaP.
Depende del tipo de carga que tenga en la salida) si tiene una carga balanceada el sistema se equilibrará pero si tiene una carga desbalanceada las corrientes var=an de manera que el sistema no estará equilibrado.
. #ndique las venta+as y desventa+as de los bancos monofásicos en conexi(n trifásica respecto a los transformadores trifásicos.
VENTAJAS DEL BANCO DE TRANSFORMADORES MONOF:SICOS ,a venta+a más l(gica es si una fase entra en circuito abierto) las otras dos fases siguen funcionando dando energ=a a la carga. ,a carga que a;ora podr=a suministrar seria aproximadamente el FQ de la potencia nominal trifásica) teniendo cuidado porque estar=amos sobrecargando corrientes en los conductores. ,as unidades monofásicas pueden necesitar precisar seis etapas de alta tensi(n y seis de ba+a) !ste tipo de conexi(n ser=a muy /til en el caso de que se desee tener un transformador monofásico de repuesto para los casos de aver=as ) un transformador trifásico s(lo requiere tres de cada clase) realizándose las conexiones entre las fases en un cuadro de terminales interior. !l tanque /nico de mayor tamaNo de un transformador trifásico puede costar menos que en los tres tanques menores de un banco de unidades monofásicas. $in embargo) la unidad trifásica puede necesitar radiadores u otros medios de refrigeraci(n más caros. !l resultado de estos a;orros de material es que) en tamaNos para trasformadores de potencia un transformador trifásico suele costar y pesar menos que un banco de
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transformadores de caracter=sticas análogas. o obstante) deberán observarse ciertas excepciones a esta aseveraci(n. !n tamaNos pequeNos 4es decir) para potencias nominales del banco inferiores a 9BB >A) (sea 0BB >A por fase5 y para tensiones normales de los circuitos de distribuci(n) se tiene una demanda muc;o mayor de transformadores monofásicos que de unidades trifásicasS en consecuencia) el costo de fabricaci(n inferior resultante de una producci(n en cantidad de unidades monofásicas compensa el costo probablemente mayor de los materiales. *ara estas potencias nominales) pues) no existe una diferencia sustancial entre los costos de un transformador trifásico y de un banco de transformadores monofásicos. Además) en tamaNos pequeNos) la unidad trifásica puede contener en realidad más material y peso que tres unidades monofásicas de igual potencia nominal del banco) especialmente cuando para las unidades monofásicas se emplea el diseNo de n/cleo arrollado.
DESVENTAJAS DEL BANCO DE TRANSFORMADORES MONOF:SICOS -n banco de transformadores monofásicos suele costar más que un transformador trifásico. $uele pesar más que un transformador trifásico. Ocupa más espacio 4es de mayor tamaNo que el transformador trifásico5. Tay que mane+ar y conectar tres unidades. .
I. !n qu casos es conveniente usar la conexi(n Yy y DdP
C#$%;i)$ Y! ,os transformadores conectados de estrella < estrella encuentran su mayor aplicaci(n como unidades de n/cleo trifásico para suministrar una potencia relativamente pequeNa. !n la práctica) es generalmente dif=cil conseguir que una carga de iluminaci(n por
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distribuci(n trifásica de cuatro ;ilos resulte siempre equilibrada y por esa raz(n esta conexi(n no es apropiada para tales cargas. *ara la distribuci(n de fuerzaS esta conexi(n es completamente apropiada desde el punto de vista de su funcionamiento) con tal que se empleen transformadores de n/cleo trifásico) pues los transformadores tipo de conc;a y monofásico en tándem a menudo producen perturbaciones debidas a los arm(nicos. Con este tipo de conexi(n se tienen dos neutros) uno en las bobinas primarias y otro en las bobinas secundarias. !l problema surge cuando no se conectan estos neutros a la masa o tierra) porque las seNales u ondas sinusoidales salen por el secundario distorsionadas. $olamente no es necesario conectar los neutros a tierra cuando el sistema trifásico está muy equilibrado. Asimismo) debemos indicar que no ;ay un desplazamiento de fase entre las tensiones de entrada y las tensiones de salida.
C#$%;i)$ D+ ,a conexi(n Dd de transformadores monofásicos se usa generalmente en sistemas cuyos volta+es no son muy elevados especialmente en aquellos en que se debe mantener la continuidad de unos sistemas. !sta conexi(n se emplea tanto para elevar la tensi(n como para reducirla. !ste tipo de conexi(n tiene la desventa+a de no disponer de ning/n neutro) ni en el primario ni en el secundario. Otra desventa+a es el aislamiento elctrico que resulta más cr=tico que otro de conexi(n estrella) para las mismas especificaciones tcnicas.
6. Ku diferencias relevantes se encontraron al traba+ar con la conexi(n yyB y yyP ,as formas de conexiones fueron diferentes) se realizaron como se muestra en las siguientes gráficas7
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Como se puede ver en las caracter=sticas de desfase en YyB no ;ay desfase) en Yy ;ay un desfase de 0FBU. Además es diferente la configuraci(n en la polaridad.
G.
Ku diferencias relevantes se observaron al traba+ar con la conexi(n ddB y ddP
,as formas de conexiones fueron diferentes) se realizaron como se muestra en las siguientes gráficas7
Como se puede ver en las caracter=sticas de desfase en DdB no ;ay desfase) en Yy ;ay un desfase de 0FBU. Además es diferente la configuraci(n en la polaridad. 0B. !numere algunas normas de seguridad a tener en cuenta en ensayos de transformadores
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%ransformadores de distribuci(n 4*otencia menor a 9BBB>A5 3edida de la resistencia !lctrica7 $e mide con corriente continua la resistencia de cada bobina y se toma registro de la temperatura del bobinado. *rdidas y Corriente de >ac=o7 $e miden a la frecuencia nominal y aplicando en los bornes de ba+a tensi(n el volta+e nominal correspondiente estando los bornes de alta tensi(n en circuito abierto. #mpedancia de Cortocircuito y *rdidas con Carga7 $e miden a la frecuencia nominal y aplicando en los bornes de alta tensi(n una corriente cuyo valor especifica la orma #!C BBI80) estando los bornes de ba+a tensi(n cortocircuitados. Relaci(n de transformaci(n y *olaridad7 $e mide la relaci(n de transformaci(n en cada posici(n del conmutador y se comprueba el grupo de conexi(n. %ensi(n Aplicada7 !n esta prueba se aplica a los bornes de alta tensi(n cortocircuitados) el volta+e de prueba que indica la orma #!C BBI89 correspondiente a su volta+e nominal durante un minuto y estando los bornes de ba+a tensi(n cortocircuitados y +unto al tanque) y el n/cleo a tierra. De igual manera) se procede con los bornes de ba+a tensi(n. Con esta prueba se verifica el aislamiento entre las bobinas) el conmutador y los aisladores a las partes aterradas del transformador tales como el n/cleo y el tanque. %ensi(n inducida7 !n esta prueba se aplica a los bornes de ba+a tensi(n un volta+e igual a dos veces su volta+e nominal y a una frecuencia de 0FB Tz durante un tiempo de :B segundos) estando los bornes de alta tensi(n en circuito abierto. Con esta prueba se verifica el aislamiento de las bobinas) y entre las fases de las bobinas) conmutador y aisladores a las partes aterradas del transformador.
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#gualmente y a requerimiento del cliente) se pueden efectuar !$AYO$ D! %#*O como calentamiento e impulso. Ambos tipos de pruebas se pueden realizar ba+o la norma #!C@#!!!@A$#. !nsayo de Calentamiento7 !n esta prueba se somete el sistema de enfriamiento de transformador a las prdidas totales medidas con el ob+etivo de determinar la temperatura del aceite en la parte superior el tanque a rgimen estable) y el calentamiento medio de las bobinas a su corriente nominal) con esta prueba se garantiza que el transformador puede entregar la potencia nominal especifica. !nsayos de impulso7 !n esta prueba se aplica sobre cada borne del transformador una onda de tensi(n con la forma y los valores seNalados en la orma #!C BBI89) y estando los bornes restantes a tierra) sometiendo de esta manera al aislamiento externo e interno del transformador a una sobretensi(n similar a la producida una descarga atmosfrica. 00. !n qu casos se utiliza la conexi(n Delta abiertoP Cuando en un banco de transformadores trifásico tienes aver=a en una fase y se retira el transformador para reparaci(n) los dos transformadores restantes se conectan en delta abierto siendo este nombre por el espacio que qued( al retirar el transformador daNado) esto permite que puedas utilizar parte de la potencia instalada a/n cuando se ;aya retirado el transformador. !l siguiente dibu+o representa a dos transformadores monofásicos conectados entre s= en la manera denominada triángulo abierto o delta abierta.
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!sta forma
de conectar dos transformadores
monofásicos no es muy empleada. $olamente se utiliza cuando se nos ;a estropeado un transformador) es decir) en casos de emergencia. !l problema de esta conexi(n es que se pierde potencia en las l=neas) en torno al 09.:Q) por ello no se utiliza. !l funcionamiento es el mismo al de una conexi(n 6@6. 01. *ara las pruebas con cargas y tomando como referencia los volta+es suministrados por la red) las corrientes medidas por el amper=metro y el circuito equivalente aproximado de cada transformador) resolver el circuito respectivo. Determinar las potencias consumidas por cada carga. Comparar los resultados obtenidos al resolver el circuito con los medidos por los respectivos instrumentos 4>at=metro y •
cosfimetro5) indicar el Q de error y las posibles causas de los instrumentos De la prueba de corto circuito7
REALIZADO EN ALTA 220 COS(Øcc) 0.965 0.965 0.965
•
SEN(Øcc) 0.262 0.262 0.262 PROEDIO
Zcc 2.507 2.507 2.507 2.507
Rcc 2.419 2.419 2.419 2.419
Xcc 0.657 0.657 0.657 0.657
%omando como referencia los volta+es suministrados por la red7
!ANCO TRI"#SICO D$0
24
"%&' 12 23 31 PROEDIO
•
AT() 217.70 214.60 220.00 217.43
!T() 110.40 109.50 108.30 109.40
Circuito equivalente aproximado del transformador 4análisis del circuito monofásico Y5.
Donde7 S ( VA )= I linea
2
∗Z carga promedio Y
•
!l Q de error de potencia de cada circuito esta respecto a los valores medidos de
•
las tablas 40.0 0.1 0.9 0.: 0. 0. 0.I 0.F 0.G5. Carga 07 9 lámparas incandescentes conectadas en delta.
Z *c* $'+,%
CASO 1
Z12
Z23
Z31
586.878
587.682
558.472
Z "OCO() 192.559 Z c%/% I +'% P/*'$* /* 577.678 0.646
S (A)
ERROR
241.323
0.28
Ta/*a 12.1 2ancada trifásica en DdB alimentando a la carga 0. •
Carga 17 3otor trifasico.
Z*,*/ $'+,% CASO 2
Z12
Z23
Z31
136.334
138.386
133.393
Z OTR() 45.346 Z c%/% I +'% P/*'$* /* 136.038 2.532
S (A)
ERROR
872.140
0.44
Ta/*a 12.2 2ancada trifásica en DdB alimentando a la carga 1.
25
•
Carga 97 3otor trifásico @@ ,ámparas incandescentes.
Z OTOR"OCOS $'+,% Z12 129.87 CASO 3 1
Z23
Z31
Z c%/% P/*'$*
I +'% /*
S (A)
ERROR
132.10 7
127.241
129.739
2.634
900.126
0.54
763.926
18.47
Z*,*/*c* 36.703 Ta/*a 12.0 2ancada trifásica en DdB alimentando a la carga 9. •
Carga 97 3otor trifásico @@ ,ámparas incandescentes.
Z OTOR"OCOS $'+,% Z12 131.73 CASO 3 6
Z23
Z31
Z c%/% P/*'$*
I +'% /*
S (A)
ERROR
132.19 4
126.632
130.187
2.647
911.942
0.43
771.291
17.72
Z*,*/*c* 36.703 Ta/*a 12. 2ancada trifásica en Dd alimentando a la carga 9. •
Carga 97 3otor trifásico @@ ,ámparas incandescentes.
Z OTOR"OCOS $'+,% Z12 133.91 CASO 3 9
Z23
Z31
Z c%/% P/*'$*
I +'% /*
S (A)
ERROR
126.15 6
134.455
131.510
2.588
880.821
1.16
737.476
20.82
Z*,*/*c* 36.703
Ta/*a 12.3 2ancada trifásica en Delta abierto alimentando a la carga 9.
•
Carga 97 3otor trifásico @@ ,ámparas incandescentes.
Z OTOR"OCOS '&,/'++% Z12
Z23
CASO 3 44.348 43.356
Z c%/% P/*'$* 43.356 43.687 Z*,*/*c* 36.703 Z31
I +'% /* 2.619
S (A)
ERROR
899.197 755.442
0.36 18.61
26
Ta/*a 12.4 2ancada trifásica en YyB alimentando a la carga 9.
•
Carga 97 3otor trifásico @@ ,ámparas incandescentes.
Z OTOR"OCOS '&,/'++% Z12
Z23
CASO 3 43.581 43.186
Z c%/% P/*'$* 44.021 43.596 Z*,*/*c* 36.703 Z31
I +'% /* 2.627
S (A)
ERROR
902.588 759.871
0.07 18.70
Ta/*a 12.5 2ancada trifásica en Yy alimentando a la carga 9.
IV.
RECOMENDACIONES
27
•
*ara realizar las conexiones delta8delta) en D8d B y en D8d solo intercambie los polos de uno de los lados ya sea de alta o de ba+a en los tres transformadores
•
monofásicos. *ara realizar las conexiones estrella8estrella) en Y8y B y en Y8y solo que intercambie los polos de uno de los lados ya sea de alta o de ba+a en los tres
•
transformadores monofásicos. >erifique el giro de motor al realizar las distintas conexiones trifásicas. $e realice la reparaci(n en los terminales de los transformadores ya que uno de
•
ellos no ;acia buen contacto con el cable com/nmente llamado VcocodrilloW. !n la conexi(n delta abierto utilizar el terminal C del autotransformador para
•
conectar el terminal abierto. >erificar la potencia descrita en los terminales de los focos pues no algunos no
•
coinciden con la medici(n respectiva ) esto genera desbalances en la experiencia. Cuando se conectan varios transformadores en delta o estrella) es importante
•
tener en cuenta la polaridad de las bobinas de cada uno) para evitar que se anulen los campos y se pueda generar un accidente.
V. •
CONCLUSIONES
$e obtuvo de las mediciones que los valores de los parámetros traba+ados en el ensayo Yy no variaban con el cambio de desfasa+e) con ello vemos que el cambio de =ndice ;orario no afecta a la potencia) al valor de la corriente) al volta+e o al
•
factor de potencia de la conexi(n !l analizador nos indica que se obtiene mayor potencia en conexi(n Dd que con
•
la conexi(n Yy. Debido a que la corriente de excitaci(n en la rama del n/cleo de ;ierro es m=nima en comparaci(n a la corriente de carga podemos despreciar esta rama en los cálculos tal como se realiz( anteriormente.
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