Índices de faseIng. Luis Fernando Rodríguez García Máquinas Eléctricas III Universidad Tecnológica de Pereira Contenido • Tipos de conexión de transformadores • Índices de fase: método del reloj para la conexión de transformadores trifásicos Tipos de conexión de transformadores trifásicos Los elementos trifásicos se pueden conectar de diferentes maneras: Conexión en delta () Conexión en zigzag (Z) Conexión en Y • Si el neutro no se aterriza. • Problemas en caso de desbalances. las corrientes de falla son despreciables. . se aplica una menor tensión a los devanados (más económico). • Requiere de un devanado terciario conectado en . Desventajas • Introducen componentes armónicas de tercer orden.Tipos de conexión de transformadores trifásicos Conexión Y-Y Ventajas • Existe punto de neutro (útil para sistemas de puesta a tierra). • En sistemas de alta tensión. Es difícil diseñar aislamientos y puestas a tierra. • En caso de desbalances. el efecto se distribuye en todas las fases.Tipos de conexión de transformadores trifásicos Conexión - Ventajas • Presenta una ventaja económica en comparación con la conexión Y-Y. • No introducen terceros armónicos. • Si se tienen unidades monofásicas. en el caso que se tengan corrientes elevadas. una de las unidades puede ser removida ( abierta). . Desventajas • No cuentan con punto de neutro. Estas componentes fluyen al interior de la . entre primario y secundario. Desventajas • Se introducen desfases.Tipos de conexión de transformadores trifásicos Conexión -Y Ventajas • En general. se combinan las ventajas de la conexión Y-Y y -. en múltiplos de 30°. . • Un transformador -Y no puede operar con una fase abierta. . • Útil para propósitos de sistemas de puesta a tierra. Desventajas • Permite la circulación de terceros armónicos • Requieren capacidad adicional.Tipos de conexión de transformadores trifásicos Conexión zigzag Ventajas • Poseen neutro. • Permiten la circulación de corrientes desbalanceadas sin crear tensiones considerables en el neutro. 2. Índice horario. en múltiplos de 30°: 0. Y. Se emplea una letra minúscula: d. Conexión de los devanados del secundario. Se emplea una letra mayúscula: D. 1. Dos letras Un número X X # Conexión de los devanados del primario. .Grupos de conexión El grupo de conexión caracteriza las conexiones de cada uno de los devanados del transformador.11. Desfase entre primario y secundario. z.…. y el desfase que existe entre tensión fase-neutro del primario y del secundario. y. El lado en Y tiene acceso al neutro. YNd1: Transformador trifásico. Dy5: Transformador trifásico. se agrega una letra N (si la conexión en Y es en el primario) ó n (si la conexión en Y es en el secundario). y se tiene acceso al neutro en cada uno. La tensión Van está atrasada con respecto a la tensión VAN en un ángulo de 5x30° = 150°. La tensión Van está atrasada con respecto a la tensión VAN en un ángulo de 1x30° = 30°. con lado primario conectado en . y se tiene acceso al neutro. con lado primario conectado en Y. YNyn0: Ambos lados están conectados en Y. • Cuando un lado está conectado en Y. . y lado secundario conectado en . y lado secundario conectado en Y.Grupos de conexión Nota: • El índice horario representa el ángulo de atraso de las tensiones fase-neutro del secundario respecto a las tensiones fase-neutro del primario. Se adopta la siguiente nomenclatura: Marcas de polaridad U u U’ x . permite determinar cuál es la conexión de los devanados. Dado un índice horario. permite determinar el índice horario.Método del reloj para las conexiones de transformadores trifásicos Es un método gráfico que: • • Dada una conexión. Método del reloj para las conexiones de transformadores trifásicos Dado el transformador trifásico: U u Tener en cuenta que: Tres unidades monofásicas U’ x V v Tensión UU’ está en fase con la tensión ux Tensión VV’ está en fase con la tensión vy V’ y W w W’ z Tensión WW’ está en fase con la tensión wz . El reloj Permite representar gráficamente los vectores de tensión de cada lado del transformador dependiendo de su conexión. Esto permite a su vez visualizar el índice horario del mismo. . U .¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? Supongamos que se tiene un transformador con conexión Dy5. Inicialmente. empezando por la fase U en el número 0. se ubican los terminales del lado primario. Esto quiere decir. cuatro posiciones en sentido de las manecillas del reloj. U . la fase V se encuentra atrasada 120° con respecto a la fase U.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? En secuencia positiva. Esto quiere decir. U 120° atrasada V . cuatro posiciones en sentido de las manecillas del reloj. la fase V se encuentra atrasada 120° con respecto a la fase U.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? En secuencia positiva. cuatro posiciones en sentido de las manecillas del reloj. Esto quiere decir. en secuencia positiva. U V . la fase W se encuentra atrasada 120° con respecto a la fase V.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De manera similar. U W 120° atrasada V . la fase W se encuentra atrasada 120° con respecto a la fase V.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De manera similar. cuatro posiciones en sentido de las manecillas del reloj. Esto quiere decir. en secuencia positiva. ¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De esta manera. Este lado está conectado en delta. se ubican los terminales de alta tensión. se dibuja la delta con los terminales ubicados. luego. U W V . se ubican los terminales de alta tensión. se dibuja la delta con los terminales ubicados. U W V . luego.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De esta manera. Este lado está conectado en delta. se ubican los terminales de baja tensión. U W V .¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? Ahora. Es necesario tener en cuenta el índice de conexión. ya que este representa el desfase entre primario y secundario. el índice es 5.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? En este caso. lo que quiere decir que el terminal de la primera fase del secundario está ubicada a 5 índices en sentido horario con respecto a U. U W V . U 150° atrasada W V x . lo que quiere decir que el terminal de la primera fase del secundario está ubicada a 5 índices en sentido horario con respecto a U.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? En este caso. el índice es 5. por lo que las fases y y z están 120° atrás y delante de la fase x. U W V x .¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De esta manera. La secuencia se conserva en el lado secundario. se ubica el primer terminal. respectivamente. La secuencia se conserva en el lado secundario.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De esta manera. respectivamente. por lo que las fases y y z están 120° atrás y delante de la fase x. U z 120° adelantada y W V 120° atrasada x . se ubica el primer terminal. Este lado está conectado en Y. U z y W V x . se ubican los terminales de baja tensión. luego. se dibuja la Y con los terminales ubicados.¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? De esta manera. ¿Cómo representar gráficamente una conexión en el reloj? Superponiendo los diagramas fasoriales de los dos devanados. se obtiene: U z y W V x . Determinación del índice de fase a partir de una conexión Supongamos que se tiene una conexión de devanados como la que se muestra: U u V v W w . Determinación del índice de fase a partir de una conexión Como el lado primario está conectado en delta. se dibuja una delta. U W V . se aplica una tensión que va de V a U u V v W w En el secundario.Determinación del índice de fase a partir de una conexión Supongamos que se tiene una conexión de devanados como la que se muestra: U En el primario. se induce una tensión que va de neutro (x) a u. PARALELA A LA TENSIÓN DEL PRIMARIO . paralela a la tensión V->U U u n W V .Determinación del índice de fase a partir de una conexión Se ubica el fasor de la tensión n->u en el diagrama. El diagrama resultante es el que se muestra: U u n W v V w .Determinación del índice de fase a partir de una conexión El análisis es similar para las otras fases. Determinación del índice de fase a partir de una conexión ¿Cuál es el grupo de conexión? U Dy11 u n W v V w . Determinación del índice de fase a partir de una conexión Ejercicio: determine el grupo de conexión para el siguiente transformador trifásico U x V y W z . tener en cuenta los siguientes aspectos: • La entrada al transformador en el lado primario es marcados. y. v. SIEMPRE por los terminales • La salida del transformador en el lado secundario depende del índice horario: Sale por terminales marcados: u.Determinación de la conexión a partir del índice Para determinar la conexión de los devanados a partir de un índice horario dado. w Sale por terminales no marcados: x. z . z) del secundario.W del primario con u. coincida la fase U. • Procurar que en cada unidad monofásica.Determinación de la conexión a partir del índice Para determinar la conexión de los devanados a partir de un índice horario dado.y. se determinan las conexiones de los devanados que garanticen las relaciones vectoriales del diagrama. .w (ó x.v.V. tener en cuenta los siguientes aspectos: • A partir del diagrama del reloj. Inicialmente. se realiza el diagrama del reloj correspondiente.v.w W V x . U z y u.Determinación de la conexión a partir del índice Ejemplo: muestre la conexión de los devanados para un transformador Dy5. Determinación de la conexión a partir del índice La conexión del lado secundario está definida completamente. U U’ x V V’ y W W’ z . w W V x . se analiza del diagrama vectorial.Determinación de la conexión a partir del índice El terminal U’ puede ir conectado a V o a W. U z y u. Para determinar la conexión final.v. Para determinar la conexión final.Determinación de la conexión a partir del índice El terminal U’ puede ir conectado a V o a W.w W V x ¡Paralelos! . U z y u. se analiza del diagrama vectorial.v. w W.v. U. se determinan las conexiones de V’ y W’.U’ x .V’ V.W’ z y u.Determinación de la conexión a partir del índice Del diagrama. Siguiendo la secuencia. que observa que U’ debe ir conectado con V. la conexión es: U U’ x V V’ y W W’ z .Determinación de la conexión a partir del índice A partir del diagrama. U u w W V v .Determinación de la conexión a partir del índice Ejercicio: Muestre el diagrama de conexión para un transformador trifásico Yd1. Determinación de la conexión a partir del índice Ejercicio: Muestre el diagrama de conexión para un transformador trifásico Dy0. ¡NO ES POSIBLE! . 4.3. Dz Índices pares: 0. Yd.Determinación de la conexión a partir del índice Grupos de conexión pares e impares Grupos pares Conexiones: Dd.8.7.5.9. Yz Índices impares: 1.2.6. Yy.11 .10 Grupos impares Conexiones: Dy. Dz 0. 11 . 5. Yy. 7. Yd. 6. Yd. Yz 1. 4. Yy. Dz 2. 8 Dy. 10 Dy. 9 GRUPO II: desfase de 60° GRUPO IV: desfase de 90° Dd.Grupos de conexión Clasificación de los grupos de conexión GRUPO I: sin desfase GRUPO III: desfase de 30° Dd. Yz 3. Existen dos posibles cambios en las conexiones: • Corrimientos cíclicos • Inversiones .Grupos de conexión Obtención de conexiones a partir de otras Cuando se tiene un transformador de cierto grupo de conexión. cambiando las conexiones externas del transformador. es posible obtener otros índices horarios. Esto permite cambios entre índices del mismo grupo. sin alterar la secuencia de fases. U x V y W z U z V x W y .Grupos de conexión Corrimiento cíclico Consiste en renombrar los terminales de salida del transformador. Grupos de conexión Corrimiento cíclico Consiste en renombrar los terminales de salida del transformador. Esto permite cambios entre índices del mismo grupo. sin alterar la secuencia de fases. U U z y y x W V W V x Dy5 z Dy9 . Grupos de conexión Inversión Consiste en cambiar la secuencia de fases. intercambiando dos fases. Esto permite cambios entre conexiones del grupo III y IV. tanto en el primario como en el secundario. U x V y W z U x W z V y . Esto permite cambios entre conexiones del grupo III y IV. intercambiando dos fases. U U z y z y W V V W x Dy5 x Dy7 .Grupos de conexión Inversión Consiste en cambiar la secuencia de fases. tanto en el primario como en el secundario. Operación en paralelo de transformadores Cuando se tiene un transformador en una instalación existente. y se supera su capacidad nominal. se hace necesario el acoplamiento en paralelo de este transformador con uno nuevo. Se alivia la sobrecarga . Iguales desfases del secundario con respecto al primario (igual índice horario). 3. Igual relación de transformación en vacío. 6. . 2.Operación en paralelo de transformadores Condiciones para el acoplamiento en paralelo de transformadores 1. medida a partir de las tensiones de línea. 5. Igual secuencia de fases. 4. La relación de potencias nominales de los transformadores no debe ser mayor de 3:1. Igual frecuencia en las redes a acoplar. Igual tensión de cortocircuito. 5%. . Estas corrientes llevan a un incremento de las pérdidas en los devanados. a una reducción del rendimiento del transformador. y por tanto. Sin embargo.Operación en paralelo de transformadores Igual relación de transformación en vacío. se generan corrientes circulantes en el transformador. en la práctica se permite que la diferencia en la relación de transformación no exceda el 0. medida a partir de las tensiones de línea Si se conectan dos transformadores con diferente relación de transformación en paralelo. Operación en paralelo de transformadores Igual índice horario • Dos transformadores del mismo índice horario pueden ser conectados en paralelo, independientemente de la conexión de sus devanados. Es importante en este caso garantizar que las relaciones de transformación en vacío sean iguales. • Dos transformadores de diferente índice horario pueden ser conectados en paralelo, si es posible obtener el mismo índice horario modificando las conexiones externas (mediante corrimientos cíclicos e inversiones). Igual secuencia de fases • Recordar que un cambio en la secuencia de fases lleva a un índice horario diferente en el transformador. Operación en paralelo de transformadores Igual tensión de cortocircuito • Si se desea que la distribución de carga en los transformadores sea igual, es necesario que sus tensiones de cortocircuito sean iguales. • Si se conectan dos transformadores en paralelo de diferente tensión de cortocircuito (𝑢𝑧1 < 𝑢𝑧2 ), ¿cuál se carga más? Se carga más el transformador de menor tensión de cortocircuito Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se tiene instalado en un subestación un transformador de grupo de conexión Dy7. Se va a realizar el acople en paralelo de un transformador de grupo de conexión Yd1. a. Muestre los diagramas de reloj y los esquemas de conexión para cada uno. b. Indique cómo realizar la conexión en paralelo de los dos transformadores. Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Los diagramas de reloj para los transformadores indicados son los que se muestran: y Dy7 Yd1 U U u z V W x w V W v . Operación en paralelo de transformadores Ejemplo El esquema de conexión de los transformadores es: U U u V v W w x V y W z . Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Para la conexión en paralelo. se tiene que: . Corrimiento cíclico Yd1 Inversión Yd5 Yd7 .Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Estos transformadores no poseen el mismo índice horario. Para esto. ¿Es posible conectarlos en paralelo modificando las conexiones externas de este? ¡SI! ¿Cómo modificar las conexiones externas para la conexión en paralelo de estos? Es necesario modificar las conexiones externas del transformador Yd1 para que tenga índice horario 7. y U U u z V W w V W x v Dy7 Yd1 .Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se parte de los dos diagramas de reloj originales. Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se realiza el corrimiento cíclico en el secundario del transformador Yd1: y U U u z V W w V W x v Dy7 Yd1 . Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se realiza el corrimiento cíclico en el secundario del transformador Yd1: y U U u v z V W w V W x v Dy7 w Yd1 Yd5 u . Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se realiza una inversión en las fases V-W y v-w del transformador Yd5*: y U U u v z V W w V W x v Dy7 w Yd1 Yd5 u . Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Se realiza una inversión en las fases V-W y v-w del transformador Yd5*: y U U u w v z V W x Dy7 w v w W V Yd1 v Yd5 V W u Yd7 . se obtiene la conexión del transformador a la red para el acople en paralelo: Conexión Conexión v U final Yd7 original Yd1 w u U U w v V W W V u v v u w w w W V Yd1 v Yd5 V W u Yd7 .Operación en paralelo de transformadores Ejemplo Del diagrama resultante. Operación en paralelo de transformadores Ejemplo La conexión final es: . ¡Gracias! ¿Preguntas? Ing. Luis Fernando Rodríguez García Máquinas Eléctricas III Universidad Tecnológica de Pereira .
Report "7. Índices de Fase y Operación en Paralelo de Transformadores - Copia"