ELT-2510 CIRCUITOS ELÉCTRICOS II GESTIÓN 2010 DOCENTE: ING. OSCAR W. ANAVE LEÓN LABORATORIO NO. 2 APLICACIÓN DE DIAGRAMAS FASORIALES TRIFÁSICOS A LA

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1 LABORATORIO NO. 2 APLICACIÓN DE DIAGRAMAS FASORIALES TRIFÁSICOS A LA CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 2.1. OBJETIVO DEL LABORATORIO OBJETIVO GENERAL. Aplicar características de los Diagramas Fasoriales Trifásicos, a la demostración del Índice Horario y Relación de Transformación de Transformadores Trifásicos OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Para alcanzar los objetivos generales debemos manejar adecuadamente los siguientes parámetros eléctricos involucrados en la práctica de laboratorio: Polaridad de arrollamiento. Determinación práctica de la polaridad de arrollamiento primario y secundario de un transformador. Conexión Serie aditivo y sustractivo de bobinas o arrollamientos. Relación de Transformación e Índice Horario de la conexión de Transformadores Trifásicos. Conexión de transformadores, Estrella, Triángulo y Zig Zag. Suma de fasores iguales en amplitud y desfasados 120. Resta de fasores iguales en amplitud y desfasados 120. Secuencia de giro de fasores, positiva y negativa. Diagramas fasoriales de Tensión de Fase y de Línea de las conexiones; Estrella, Triángulo y Zig - Zag. Marcación del punto en arrollamientos de transformadores PUNTUALIZACIONES TEÓRICAS CONEXIÓN ZIG ZAG. Esta conexión es bastante usada en Transformadores de Distribución para cargas fuetemente desequilibradas, especialmente de industria europea, por ejemplo del Grupo Hiberdrola, que es dueño actual de ELFEO S.A. de Oruro, ello quiere decir que los transformadores de ELFEO S.A. tienen configuración Yzn, originalmente, pero que no se usa de esa forma sino, previamente transformado en Delta/Delta. Ya se ha visto que la conexión estrella resulta eficaz porque dispone del neutro, sin embargo, con la conexión Zig Zag, se consigue que la corriente que circula por cada conductor de línea, afecte siempre por igual y simultáneamente a dos fases, como se puede ver en la figura, con lo que se consigue un equilibrio más efectivo -1-

2 De la figura, podemos concluir algunos parámetros importantes: El arrollamiento principal se dividen en dos medias bobinas, conectándose en conexión serie dos medias bobinas de dos fases consecutivas. La conexión serie de dos medias bobinas se la realizan con polaridad opuesta ó polaridad sustractiva. Se conectan en serie sustractiva ( unión de principios ) las dos medias bobinas con el objetivo de obtener una diferencia de fasores desfasados 120º, cuyo resultado es de la magnitud de los fasores involucrados. El siguiente diagrama fasorial nos muestra la composición fasorial de esta conexión: Si tomamos como referencia el siguiente diagrama fasorial de tensiones: En base a ese diagrama fasorial, secuencia positiva, dibujaremos los equivalentes de la conexión Zig Zag.: Del diagrama fasorial de la conexión Zig Zag, podemos concluir: -2-

3 Los fasores A1-A1 ; B1-B1 y C1-C1,se dibujan en forma paralela y sentido inverso, poseen polaridad sustractiva, a las fases A ; B y C, del diagrama fasorial referencial de secuencia positiva, respectivamente. Los fasores A-A ; B-B y C-C, se dibujan en forma paralela y sentido directo, poseen polaridad aditiva, a las fases A ; B y C, del diagrama fasorial referencial de secuencia positiva, respectivamente. A la vez, se deben conectar en serie con la otra fase, secuencialmente, así, la fase A-A, en serie con C -C; la fase B-B, en serie con A -A y finalmente, la fase C-C, en serie con B -B. La diferencia de dos fasores, desfasados 120º entre sí es igual a veces el fasor o fasores involucrados. En base a ese criterio,, es decir, fasores ( ) ( ) =, para la fase A, procediendo de la misma forma para las dos restantes fases. Los diagramas fasoriales trifásicos son bastante aplicables a la evaluación del Índice Horario de los transformadores trifásicos y la Relación de Transformación de éstos, ello no quiere decir que debe conocerse el estudio propiamente del transformador, sino la metodología a seguir, a continuación, puntualizaremos los conceptos y parámetros trifásicos básicos utilizados, para logar este objetivo: Polaridad de devanados ó polaridad propia y polaridad relativa de una bobina Suma de fasores trifásicos equilibrados y desfasados 120º. Diferencia de fasores trifásicos equilibrados y desfasados 120º. Conexión Estrella. Conexión Triángulo Conexión Zig Zag Índice Horario FIG. A-01. Reloj Horario para determinar el Índice Horario de un transformador -3-

4 Las conexiones trifásicas de transformadores utilizadas en la práctica, están normalizadas en grupos de conexión, representadas algunas de ellas, en los esquemas de la Fig. A-02, el grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos arrollamientos. Cada grupo se identifica con una cifra ó Índice de Conexión ó Índice de desfasaje ó Índice Horario que, multiplicada por 30º, da como resultado el desfase, en retraso, que existe entre las tensiones del mismo género ( de fase ó de línea ) del secundario respecto al primario del transformador involucrado. El Índice de desfasaje llamado también Índice Horario, es el desfase entre el primario y secundario del transformador y siempre es múltiplo de 30º, y se identifica con el ángulo formado por la aguja horaria y la aguja minutera de un reloj, cuando marca una hora exacta. Ver fig. A-01, en ella se ha convenido lo siguiente: Superponer el fasor de la fuera electromotriz primaria E1, con la aguja minutera colocada sobre la división 12 ó 0. Superponer el fasor de la fuerza electromotriz secundaria E2 con la aguja horaria. La hora indicada por esta última aguja, constituye el Índice Horario del transformador MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR. 2 Transformadores Trifásicos: Potencia: 5 KVA Arrollamiento Primario: 6 Terminales Arrollamiento Secundario: 12 Terminales Potencia: 5 KVA Arrollamiento Primario: 6 Terminales Arrollamiento Secundario: 6 Terminales 1 Pequeña Pila Seca Multímetro Electrónico, voltímetro, escala 600 V Multímetro Analógico, voltímetro, escala V Calculadora Científica. Chicotillos de conexión con terminales tipo tenaza, tipo banana con y sin derivación. Alicates: de Fuerza, de Punta, de Corte. Destornilladores: Plano y Estrella. Pelacable MONTAJE DEL CIRCUITO. Identificar el transformador o transformadores a usar en la presente prueba. Cuantificar el nivel de voltaje a usar tanto en el primario como en el secundario, para ello, conecte en estrella uno de los lados de los arrollamiento con 6 terminales, y alimente a los 3 bornes accesibles, la tensión alimentación existente en el laboratorio, tomas trifásicas, de 380 V en 4 Hilos. -4-

5 Con ayuda de un multímetro, con el selector en la parte de voltímetro en c.a., escala 600 V, verificar la tensión aplicada a la línea y a la fase del arrollamiento primario, luego verificar la tensión inducida en cada fase del arrollamiento secundario, para tener una idea de la tensión a manejar en las diferentes conexiones. Para realizar la suma o diferencia de fasores o medios fasores, y comparar estos entre los dos arrollamientos, es necesario conocer o verificar previamente, la polaridad de los diferentes arrollamientos. Proceda del siguiente modo si desea conocer la polaridad de los terminales correspondiente a cada arrollamiento: Conecte una pequeña pila seca a través de un interruptor en el arrollamiento primario, y copie y anote la polaridad respectiva de la pila. Coloque un multímetro en un par de bobinas del arrollamiento secundario del transformador, al igual que en el arrollamiento primario, anote la polaridad respectiva, no olvide, la punta roja del multímetro corresponde a la polaridad positiva. Aplicada la pila a través del interruptor, posición de off, al arrollamiento primario del transformador, cierre ahora, el interruptor en forma instantánea y observe el despliegue del multímetro, si éste es positivo registre la polaridad, en caso de ser negativo, invierta las puntas del multímetro y vuelva a probar y le dará un despliegue positivo en el multímetro, proceda a registrar la polaridad en el arrollamiento secundario del transformador. Conecte el arrollamiento primario en la conexión a experimentar y proceda de la misma forma con el arrollamiento secundario y no pierda de vista la polaridad del circuito de análisis en lo que respecta a la bornera RST, para el arrollamiento primario y rst, para el arrollamiento secundario. Por ejemplo, para la conexión Dd0, según el circuito de análisis, la bornera de ambos arrollamientos están marcados con el punto de polaridad, ambos deben considerarse con el mismo sentido de flujo ó las tensiones de fase de ambos arrollamientos se encuentran en fase. No olvide que el punto puede representar al polo positivo o negativo que usted a deducido, sin embargo la marcación del punto, en ambos arrollamientos, corresponde ya sea a la polaridad positiva y o a la polaridad negativa. Dibuje los diagramas fasoriales trifásicos de ambos arrollamientos del transformador en el reloj de lectura de datos y verifique el Índice Horario. Dibuje los diagramas fasoriales de los devanados de ambos arrollamientos del transformador y aplique las características de tensión de Línea y de Fase de cada conexión; estrella, triángulo y Zig-Zag. -5-

6 Verifique la razón de la relación de transformación del circuito de análisis, tenga cuidado que esta relación debe ir acompañado de los esquemas del arrollamiento y los diagramas fasoriales respetivos. Tiene que experimentar, al menos, dos conexiones de cada grupo, y donde corresponda, incluir necesariamente la conexión Zig Zag. En la conexión Dz, debe proceder tomando en cuenta lo siguiente: El lado del arrollamiento primario que se deriva a la línea, debe coincidir con la parte de las medias bobinas, sólo con una, de ella también debe derivarse a la línea la misma polaridad que el arrollamiento primario, ya sea, a través del otro grupo de medias bobinas o en forma directa. En la conexión Dz, un grupo de las medias bobinas se encuentran en fase con el arrollamiento primario y el otro grupo de medias bobinas se encuentran fuera de fase con el arrollamiento primario, y siempre se deben conectar en arreglo serie los grupos de medias bobinas correspondientes a la misma polaridad, de esta forma se obtiene a la salida veces el número de espiras o tensión de cada media bobina. Si en la conexión Zig-Zag, se realiza el arreglo serie entre distintas polaridades, entonces, se obtiene a la salida la misma tensión existente en las medias bobinas, es decir, ya no existe CIRCUITO DE ANÁLISIS. Transformadores Trifásicos Grupo de conexión según VDE 0532 D : Triángulo A.T. Y : Estrella A.T. d : Triángulo B.T. y : Estrella B.T. 30º de desfasaje de U L del lado de B.T., respecto a U L del lado de A.T. -6-

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8 2.6. LECTURA DE DATOS. Polaridad de los Transformadores: -8-

9 Relación de Transformación: Transformador Tensión Arrollamiento Primario (V) Tensión Arrollamiento Secundario (V) Relación de Transformación Relación de Transformación Promedio 6 Terminales 12 Terminales Índice Horario: 2.7. CUESTIONARIO. -9-

10 1. Determine la polaridad de los transformadores usados en el ensayo de verificación del Índice Horario y Relación de Transformación. 2. Realice el análisis analítico-fasorial de la relación de transformación de cada una de las conexiones ensayadas par este cometido. 3. Realice el análisis fasorial del Índice Horario de cada uno de los transformadores ensayados con este propósito CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA. En Clases de Laboratorio se aclarará las dudas que tenga, no olvide leer al respecto. Fecha de Entrega : Una semana después de la realización del Laboratorio. -10-