Transformación mediante tres transformadores monofásicos

Transformación mediante tres transformadores monofásicos Un sistema trifásico se puede transformar empleando 3 transformadores monofásicos. Los circuitos magnéticos son completamente independientes, sin que se produzca reacción o interferencia alguna entre los flujos respectivos.

Transformador trifásico Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifásico compuesto de un único núcleo magnético en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitúan los arrollamientos primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto un transformador trifásico como vemos a continuación. Si la transformación se hace mediante un transformador trifásico, con un núcleo común, podemos ver que la columna central (fig. A) está recorrida por un flujo F que, en cada instante, es la suma de tres flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120º. El flujo F será pues siempre nulo. En consecuencia, se puede suprimir la columna central (fig. B). Como esta disposición (fig. b) hace difícil su construcción, los transformadores se construyen con las tres columnas en un mismo plano (fig. C). Esta disposición crea cierta asimetría en los flujos y por lo tanto en las corrientes en vació. En carga la desigualdad de la corriente es insignificante, y además se hace más pequeña aumentando la sección de las culatas con relación al núcleo central. En un transformador trifásico cada columna está formada por un transformador monofásico, entonces toda la teoría explicada en la sección de los transformadores monofásicos es válida para los trifásicos, teniendo en cuenta que las magnitudes que allí aparecen hace referencia ahora a los valores por fase.

Conexiones Para relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias, no basta en los sistemas trifásicos con la relación de transformación, sino que se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta Tensión y el de Baja Tensión. Una manera de establecer estos desfases consiste en construir los diagramas fasoriales de tensiones y corrientes, conociendo: la conexión en baja y alta tensión (estrella, triángulo o zig-zag), las polaridades de los enrollados en un mismo circuito magnético o fase, y las designaciones de los bornes. Los tres arrollamientos, tanto del primario como del secundario, se pueden conectar de diversas formas, siendo las siguientes algunas de las más frecuentes: Formas de Conexión  Conexiones en Estrella (Y)  Conexiones en Triángulo (D)  Conexiones en Zig-zag (Z) La tensión Van tiene un valor de:

Índice Horario Todos los arrollamientos montados sobre una misma columna abrazan en cada instante el mismo flujo común F y con el fin de precisar el sentido de las f.e.m. suponemos que el sentido de arrollamiento de las bobinas primarias y secundarias es el mismo. Si designamos con la misma letra los terminales homólogos en cuanto a polaridad instantánea de dos cualesquiera de estos arrollamientos montados sobre la misma columna, los vectores representativos de las f.e.m. respectivos se presentaran como se indica a continuación. Dependiendo del tipo de conexión, entre las tensiones simples del primario y del secundario, pueden aparecer entre las tensiones simples respectivas unas determinadas diferencias de fase. Para indicar el desfase existente entre las tensiones simples, se suele utilizar el llamado índice horario (ángulo formado por la aguja grande y la pequeña de un  reloj cuando marca una hora exacta), expresado en múltiplos de 30º (ángulo entre dos horas consecutivas, 360º/12=30º ). El conocimiento del desfase (índice horario) es muy importante cuando se han de conectar transformadores en paralelo, dado que entonces, todos los transformadores deben tener el mismo índice horario, para evitar que puedan producirse corrientes de circulación entre los transformadores cuando se realice la conexión.  A continuación veremos algunas de las formas más frecuentes de conexión (el desfase se obtiene multiplicando el numero que acompaña la denominación por 30, ejemplo: en Yy6 el desfase es 6*30=180º): Conexión Relación de transformación VFP = Tensión fase primario;   VFS = tensión fase secundario;    VLP = Tensión línea primario;    VLS = tensión línea secundario VFP / VFS = mVLP / VLS = (Ö3 * VFP) / (Ö3 * VFS) = m VFP / VFS = mVLP / VLS = (Ö3 * VFP) / (Ö3 * VFS) = m VFP / VFS = m VLP = VFP VLS = VFS VLP / VLS = VFP / VFS = m VFP / VFS = m VLP / VLS = (Ö3 * VFP) / VFS VLP / VLS = (Ö3 * m) VFP / VFS = m VLP / VLS = VFP / (Ö3 * VFS) VLP / VLS = m /Ö3 El gráfico siguiente demuestra la justificación del índice horario para esta conexión DY11 VFP / VFS = m VLP / VLS = Ö3 VFP / (Ö3 Ö3 VFS/2) VLP / VLS = 2 m /Ö3

Tabla de índices horarios

Aquí, calcula la potencia S necesaria de un transformador

Rendimiento  En la figura siguiente vemos la curva del rendimiento de un transformador con diferentes cargas y cos fi: En la tabla siguiente vemos valores típicos de diferentes transformadores: El rendimiento energético de un transformador monofásico a lo largo de un periodo de tiempo tt en el que está en tensión,  mientras que en ese tiempo suministra energía un tiempo tc es:

Datos de Diferentes Transformadores