Transformadores trifásicos

1. Integrantes:
Bibiana del C. Hdez. Hdez.
Suleyra Cornelio Aquino
Yazmín de la Cruz Miranda

2. Los principales sistemas de generación y
distribución de potencia en el mundo son sistemas
trifásicos de corriente alterna (CA), debido a las
grandes ventajas que presentan.
Se pueden considerar dos configuraciones:
Tomar 3 transformadores monofásicos y conectarlos
en un banco trifásico, -3 transformadores por
separado, unidos mediante algún tipo de conexión
(caro)-.
Utilizar un solo transformador trifásico, y tiene como
ventaja que cualquier unidad del banco puede ser
reemplazada individualmente.

3. ¿Por qué se usan los circuitos
trifásicos?

• La potencia en KVA (Kilo Volts Ampere) de un motor
trifásico es aproximadamente 150% mayor que la de un
motor monofásico.

• En un sistema trifásico balanceado, los conductores
necesitan ser el 75% del tamaño que necesitarían para
un sistema monofásico, con la misma potencia en VA,
por lo ayuda a disminuir los costos.

• La potencia proporcionada por un sistema monofásico
cae tres veces por ciclo. La potencia proporcionada por
un sistema trifásico nunca cae a cero, así que la
potencia enviada a la carga es siempre la misma.

5. 
Si rotamos un campo magnético a través de 1 bobina,
se produce un voltaje monofásico:

Si colocamos 3 bobinas separadas por ángulos de 120°,
se producen 3 voltajes con una diferencia de fase de
120° cada uno.

6. Tipos de Conexiones

Los primarios y secundarios de cualquier
transformador
trifásico
se
pueden
conectar
independientemente en ye (Y) o en delta (D), de lo
que se obtiene 4 tipos de conexiones:

1.
2.
3.
4.



Delta – Delta (D - D)
Delta – Ye (D - Y)
Ye – Delta (Y - D)
Ye – Ye (Y – Y)

7. Conexión Delta – Delta (D - D)
 También
se denomina – , donde la
relación de voltajes entre primario y
secundario viene dada por:
VLP = VFP = a
VLS VFS




VLP: Voltaje de línea primario.
VLS: Voltaje de línea secundario.
VFP: Voltaje de fase primario.
VFS: Voltaje de fase secundario.

8. 
No tiene desplazamiento de fase y tiene la ventaja de 0
problemas con cargas desequilibradas o armónicas, pues las
corrientes de la carga se distribuyen uniformemente en cada
uno de los devanados. Se puede quitar 1 transformador para
mantenimiento o reparaciones y queda funcionando con 2
transformadores, como banco trifásico.

Este tipo de configuración se llama triangulo abierto, delta
abierta o configuración en V.

Se utiliza cuando se desean mínimas interferencias en el
sistema. Esta conexión se emplea tanto para elevar la tensión
como para reducirla.
I
a.I
V
V/a
I/ 3
a.I / 3

9. Conexión Delta – Ye (D - Y)

También conexión triangulo – estrella. Donde el voltaje
de línea de secundario es igual al voltaje de línea del
primario, multiplicado por el factor raíz de 3 y el inverso
de la relación de transformación.

El voltaje secundario se desplaza 30° en retraso con
respecto al voltaje primario del transformador, y no
presenta problemas con las componentes en sus
voltajes de terceros armónicos. Se usa para elevar el
voltaje a un valor alto.

10.  De
las más empleadas, se utiliza en los
sistemas de potencia para elevar voltajes de
generación o de transmisión, en los sistemas de
distribución (a 4 hilos) para alimentación de
fuerza y alumbrado.
I
a.I / 3
V
I/ 3
V/a
3V/a

11. Conexión Ye – Delta (Y - D)

Se usa para bajar de un voltaje alto a uno medio o bajo.
Una razón de ello es que se tiene un neutro para
aterrizar el lado de alto voltaje lo cual es conveniente y
tiene grandes ventajas.

La relación de tensión es entre primario y secundario
viene dada por:

12. 
No presenta problemas con los componentes en sus
voltajes de terceros armónicos, pues consume una
corriente circulante en el lado de la delta. Es estable
respecto a cargas desequilibradas, ya que la delta
redistribuye cualquier desequilibrio que haya.

Tiene como desventaja que el voltaje secundario se
desplaza en retraso 30° con respecto al primario, lo que
da problemas en los secundarios si se desea conectar
en paralelo con otro transformador, siendo uno de los
requisitos para conectar en paralelo, que los ángulos de
fase de los secundarios del transformador sean iguales.
I
3 a.I
V/a
V
V/
3
a.I
3

13. Conexión Ye – Ye (Y - Y)


La conexión ye – o estrella – estrella, al igual que la
triangulo – triangulo, el voltaje de línea secundario es
igual al voltaje de línea primario, multiplicado por el
inverso de la relación de transformación.
La relación primario a secundario viene dada por:

14. 
Es poco usada debido a las dificultades que presenta:

Si las cargas en el circuito del transformador no están
equilibradas (es lo que comúnmente ocurre), entonces
los voltajes en las fases del transformador pueden llegar
a desequilibrarse severamente.

2.
Los voltajes de terceros armónicos son grandes.
I
a.I
V
V/ 3
V/a 3
V/a

15. Cálculos

La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario"
y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada
uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario.
En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula:

Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se
puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula:

Potencia = voltaje x corriente
P = V x I (en watts)

16. 
Relación entre corrientes:
Es inversa a la relación de transformación. A mayor
corriente menos vueltas o espiras. Mientras que en la
relación de transformación a mayor tensión (voltaje) más
espiras o vueltas.

Rendimiento:
Nos dice cuánta potencia se aplica al transformador y
cuánta entrega éste a la carga. La diferencia se pierde
en los devanados en forma de calor por efecto JOULE,
debido a que estos no tienen una resistencia nula, y
también en el núcleo. El transformador ideal rendirá un
100 %, pero en la práctica esto no existe.

Relación de vueltas: Por ejemplo, 500 vueltas en el
primario y 50 en el secundario dan una relación de
vueltas de:
500/50 o 10:1.

17. 
Léase: Área es igual a la constante * multiplicada por la raíz
cuadrada de la potencia del transformador.

Donde * = 0.8, si el núcleo es fino, y 1.2, si el núcleo es de inferior
calidad. Tomamos normalmente 1.

El resultado se obtiene en cm2 y es el área rectangular del núcleo
marcada en azul de la figura.

Relación de vueltas (espiras) por voltio = A x 0.02112

El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de
este número. El resultado es el número de vueltas o espiras para
ese voltaje en particular.

18. Ejemplo

Para construir o bobinar un transformador de 200
watts, para un voltaje primario de 115V y un
secundario 50V:

Comenzamos por el área del núcleo del Transformador:
Para una potencia de 200W, obtenemos un área de
14.14 cm2  (1*raíz de 200).

Luego calculamos la relación de vueltas por voltio: A x
0.02112
14.14 x 0.02112 = 0.29 Relación de vueltas = 0.29

19. 
Entonces:

115V / 0.29 = 396 vueltas en el
50V / 0.29 = 172 vueltas en el secundario.

Ahora, sabiendo la potencia (200W), podemos calcular
la corriente máxima presente en ambos devanados para
esa potencia, partiendo de la formula I = W / V 
Despeje de P (medido en W) = V X I

I = 200 / 115 = 1.73 A corriente en el primario 1.73
Amperios.
I = 200 / 50 = 4 A corriente máxima en el secundario
4 Amperios.
primario.

20. 
Asimismo, podemos obtener el voltaje de cada bobina
despejando P = V X I  V = P/I
V = P/Ip = 200 W/1.73= 115 V
V = P/Is = 200 W/4= 50 V
Relación de transformación: Np/Ns = Vp/Vs
396/172 = 115 / 50
2.3  2.3