hasta ahora hemos mirado la construcción y el funcionamiento del transformador de voltaje monofásico, de dos devanados que se puede utilizar para aumentar o disminuir su voltaje secundario con respecto al voltaje de suministro primario. Pero los transformadores de tensión también se pueden construir para la conexión no solo a una sola fase, sino para dos fases, tres fases, seis fases e incluso combinaciones elaboradas de hasta 24 fases para algunos transformadores de rectificación de CC.,
si tomamos tres transformadores monofásicos y conectamos sus devanados primarios entre sí y sus devanados secundarios entre sí en una configuración fija, podemos usar los transformadores en un suministro trifásico.
Las Fuentes trifásicas, también escritas como fuentes trifásicas o 3φ, se utilizan para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica, así como para todos los usos industriales., Las fuentes trifásicas tienen muchas ventajas eléctricas sobre la potencia monofásica y al considerar los transformadores trifásicos tenemos que lidiar con tres voltajes y corrientes alternas que difieren en el tiempo de fase en 120 grados, como se muestra a continuación.
tensiones y Corrientes trifásicas
donde: VL es el voltaje de línea a línea, y VP es el voltaje de fase a neutro.
Un transformador no puede actuar como un dispositivo de cambio de fase y cambiar monofásico en trifásico o trifásico en monofásico., Para que las conexiones del transformador sean compatibles con los suministros trifásicos, necesitamos conectarlos de una manera particular para formar una configuración de Transformador trifásico.
Un transformador trifásico o transformador 3φ se puede construir conectando tres transformadores monofásicos, formando así un llamado banco de transformadores trifásicos, o utilizando un transformador trifásico premontado y equilibrado que consta de tres pares de devanados monofásicos montados en un solo núcleo laminado.,
las ventajas de construir un transformador monofásico es que para la misma calificación kVA será más pequeño, más barato y más ligero que tres transformadores monofásicos individuales conectados entre sí porque el núcleo de cobre y hierro se utilizan de manera más efectiva. Los métodos de conexión de los devanados primario y secundario son los mismos, ya sea utilizando un solo transformador trifásico o tres transformadores monofásicos separados., Considere el circuito a continuación:
conexiones de Transformador trifásico
los devanados primarios y secundarios de un transformador se pueden conectar en diferentes configuraciones como se muestra para cumplir prácticamente cualquier requisito. En el caso de los devanados de transformadores trifásicos, son posibles tres formas de conexión: «estrella» (wye), «delta» (mesh) y «estrella interconectada» (zig-zag).,
las combinaciones de los tres devanados pueden ser con el delta-conectado primario y el Estrella-conectado secundario, o estrella-delta, estrella-estrella o delta-delta, dependiendo del uso de transformadores. Cuando los transformadores se utilizan para proporcionar tres o más fases, generalmente se conocen como transformadores polifásicos.
configuraciones de estrella y Delta del transformador trifásico
pero qué entendemos por » Estrella «(también conocida como Wye) y» delta » (también conocida como malla) cuando se trata de conexiones de transformadores trifásicos. Un transformador trifásico tiene tres juegos de devanados primarios y secundarios., Dependiendo de cómo estos conjuntos de devanados están interconectados, determina si la conexión es una configuración de estrella o delta.
los tres voltajes disponibles, que a su vez están desplazados de la otra por 120 grados eléctricos, no solo decidieron el tipo de conexiones eléctricas utilizadas en los lados primario y secundario, sino que determinan el flujo de las corrientes de los transformadores.
con tres transformadores monofásicos conectados entre sí, los flujos magnéticos en los tres transformadores difieren en fase en 120 grados de tiempo., Con un solo transformador trifásico hay tres flujos magnéticos en el núcleo que difieren en tiempo-fase en 120 grados.
el método estándar para marcar devanados de transformadores trifásicos es etiquetar los tres devanados primarios con letras mayúsculas (mayúsculas) A, B y C, utilizadas para representar las tres fases individuales de rojo, amarillo y azul. Los devanados secundarios están etiquetados con letras pequeñas (minúsculas) a, b y C., Cada bobinado tiene dos extremos normalmente Etiquetados 1 y 2 de modo que, por ejemplo, el segundo bobinado del primario tiene extremos que se etiquetarán B1 y B2, mientras que el tercer bobinado del secundario se etiquetará c1 y c2 como se muestra.,
las configuraciones de estrella y Delta del transformador
los símbolos se utilizan generalmente en un transformador trifásico para indicar el tipo o tipos de conexiones utilizadas con mayúscula y para la estrella conectada, D para la Delta conectada Y Z para los devanados primarios de la estrella interconectados, con minúscula y, D Y z para sus respectivos secundarios. Entonces, estrella-Estrella se etiquetaría Yy, Delta-Delta se etiquetaría Dd y estrella interconectada a estrella interconectada sería Zz para los mismos tipos de transformadores conectados.,
vueltas del Transformador de Identificación
| Conexión | Devanado Primario | Devanado Secundario |
| Delta | D | d |
| Star | Y | y |
| Interconectados | Z | z |
Ahora sabemos que hay cuatro maneras diferentes en las que tres transformadores monofásicos pueden ser conectados entre primaria y secundaria circuitos trifásicos., Estas cuatro configuraciones estándar se dan como: Delta-Delta (Dd), estrella-Estrella (Yy), estrella-Delta (Yd) y Delta-estrella (dy).
Los transformadores para operación de alta tensión con las conexiones de estrella tienen la ventaja de reducir la tensión en un transformador individual, reducir el número de vueltas requeridas y un aumento en el tamaño de los conductores, haciendo que los devanados de la bobina sean más fáciles y más baratos de aislar que los transformadores delta.,
la conexión delta-delta, sin embargo, tiene una gran ventaja sobre la configuración estrella-delta, en que si un transformador de un grupo de tres se vuelve defectuoso o desactivado, los dos restantes continuarán entregando energía trifásica con una capacidad igual a aproximadamente dos tercios de la salida original de la unidad de transformador.
transformador Delta y conexiones Delta
en un grupo de transformadores delta connected ( DD), la tensión de línea, VL es igual a la tensión de alimentación, VL = VS., Pero la corriente en cada devanado de fase se da como: 1 / √3 × IL de la corriente de línea, donde IL es la corriente de línea.
una desventaja de los transformadores trifásicos delta connected es que cada transformador debe enrollarse para el voltaje de línea completa (en nuestro ejemplo anterior a 100V) y para el 57,7 por ciento, la corriente de línea. El mayor número de giros en el devanado, junto con el aislamiento entre giros, requiere una bobina más grande y más costosa que la conexión de estrella. Otra desventaja con los transformadores trifásicos delta connected es que no hay conexión» neutral » o común.,
en la disposición estrella-Estrella (Yy), (wye-wye), cada transformador tiene un terminal conectado a una unión común, o punto neutro con los tres extremos restantes de los devanados primarios conectados a la alimentación de red trifásica. El número de vueltas en un devanado de transformador para la conexión en Estrella es del 57,7%, del requerido para la conexión delta.
la conexión en Estrella requiere el uso de tres transformadores, y si alguno de ellos falla o se deshabilita, todo el grupo podría deshabilitarse., Sin embargo, el transformador trifásico conectado en Estrella es especialmente conveniente y económico en sistemas de distribución de energía eléctrica, ya que se puede conectar un cuarto cable como punto neutro, (n ) de los secundarios conectados en tres estrellas como se muestra.
Estrella Del Transformador y conexiones de estrella
El voltaje entre cualquier línea del transformador trifásico se llama «voltaje de línea», VL, mientras que el voltaje entre cualquier línea y el punto neutro de un transformador conectado a estrella se llama «voltaje de fase», VP., Esta tensión de fase entre el punto neutro y cualquiera de las conexiones de línea es 1 / √3 × VL de la tensión de línea. Entonces arriba, el voltaje de la fase lateral primaria, VP se da como.
la corriente secundaria en cada fase de un grupo de transformadores conectado a estrellas es la misma que la de la corriente de línea de la fuente, entonces IL = IS.,656d3″>VP = VL ÷ √3
Where again, VL is the line-to-line voltage, and VP is the phase-to-neutral voltage on either the primary or the secondary side.,
otras conexiones posibles para transformadores trifásicos son star-delta Yd, donde el devanado primario está conectado a estrellas y el secundario está conectado a delta o delta-star dy con un primario conectado a delta y un secundario conectado a estrellas.
Los transformadores conectados Delta-star son ampliamente utilizados en la distribución de baja potencia con los devanados primarios que proporcionan una carga equilibrada de tres hilos a la empresa de servicios públicos, mientras que los devanados secundarios proporcionan la conexión de tierra o neutral de 4to cable requerida.,
Cuando el primario y el secundario tienen diferentes tipos de conexiones de bobinado, estrella o delta, la relación de vueltas general del transformador se vuelve más complicada. Si un transformador trifásico está conectado como delta-delta (DD ) o estrella-Estrella ( Yy), el transformador podría tener una relación de vueltas de 1:1. Es decir, los voltajes de entrada y salida para los devanados son los mismos.
sin embargo, si el transformador de 3 fases está conectado en estrella-delta, ( Yd ) cada devanado primario conectado a estrella recibirá el voltaje de fase, VP de la fuente, que es igual a 1/√3 × VL.,
entonces cada devanado secundario correspondiente tendrá este mismo voltaje inducido en él, y dado que estos devanados están conectados por delta, el voltaje 1/√3 × VL se convertirá en el voltaje de línea secundario. Luego, con una relación de vueltas 1:1, Un transformador conectado estrella–delta proporcionará una relación de voltaje de línea descendente √3: 1.,
entonces, para un transformador conectado estrella–delta ( YD), la relación de vueltas se convierte en:
relación de vueltas estrella-Delta
asimismo, para un transformador conectado estrella–delta ( Dy), con una relación de 3 Relación de tensión de línea escalonada., Luego, para un transformador conectado delta-estrella, la relación de vueltas se convierte en:
relación de vueltas Delta-estrella
luego, para las cuatro configuraciones básicas de un transformador trifásico, podemos enumerar las tensiones y corrientes secundarias de los transformadores con respecto a la tensión de línea primaria, VL y su el siguiente cuadro.,>
Where: n equals the transformers «turns ratio” (T.,R.) del número de bobinados secundarios NS, dividido por el número de bobinados primarios NP. (NS/NP ) y VL es el voltaje de línea a línea con VP siendo el voltaje de fase a neutro.
ejemplo de Transformador trifásico
El devanado primario de un transformador de 50VA conectado a delta-star ( Dy) se suministra con un suministro trifásico de 100 voltios y 50 Hz. Si el transformador tiene 500 vueltas en el devanado primario y 100 vueltas en el secundario, calcule las tensiones y corrientes laterales secundarias.
datos dados: grado del transformador, 50VA, voltaje de fuente, 100V, vueltas primarias 500, vueltas secundarias, 100.,
entonces el lado secundario del transformador suministra un voltaje de línea, VL de aproximadamente 35v dando un voltaje de fase, VP de 20v a 0.834 amperios.
construcción del transformador trifásico
hemos dicho anteriormente que el transformador trifásico es efectivamente tres transformadores monofásicos interconectados en un solo núcleo laminado y se pueden lograr ahorros considerables en costos, tamaño y peso combinando los tres devanados en un solo circuito magnético como se muestra.,
Un transformador trifásico generalmente tiene los tres circuitos magnéticos que están entrelazados para dar una distribución uniforme del flujo dieléctrico entre los devanados de alta y baja tensión. La excepción a esta regla es un transformador de tipo shell trifásico. En el tipo de construcción de concha, a pesar de que los tres núcleos están juntos, no están entrelazados.,
construcción del transformador trifásico
El transformador trifásico tipo núcleo de tres extremidades es el método más común de construcción del transformador trifásico que permite que las fases se vinculen magnéticamente. El flujo de cada extremidad utiliza las otras dos extremidades para su trayectoria de retorno con los tres flujos magnéticos en el núcleo generados por los voltajes de línea que difieren en la fase temporal en 120 grados. Por lo tanto, el flujo en el núcleo permanece casi sinusoidal, produciendo una tensión de alimentación secundaria sinusoidal.,
la construcción del transformador trifásico de cinco extremidades de tipo shell es más pesada y más costosa de construir que el tipo de núcleo. Los núcleos de cinco extremidades se utilizan generalmente para transformadores de potencia muy grandes, ya que se pueden fabricar con una altura reducida. Los materiales del núcleo de los transformadores de tipo shell, los devanados eléctricos, la carcasa de acero y la refrigeración son muy similares a los de los tipos monofásicos más grandes.
