Consideraciones básicas

2.2.1 Polaridad de un transformador.

Dado que es importante, cuando dos o más transformadores se conectan juntos, conocer la dirección relativa del voltaje de cada transformador, se han establecido ciertas convenciones para designar la llamada polaridad de un transformador. Esta designación se puede obtener de la figura 25 [14].

Polaridad Sustractiva Polaridad Aditiva

a) b)

Figura 25: Diagrama de polaridad del transformador. Polaridad Aditiva:

La polaridad aditiva se da cuando en un transformador el devanado secundario está enrollado en el mismo sentido que el devanado primario. Esto hace que los flujos de los dos enrollados giren en el mismo sentido y se sumen. Los terminales “H1” y “X1” están cruzados [14].

En el caso de esta polaridad las f.e.m del devanado secundario se desfasan 180 grados con respecto al primario como se muestra en la figura 25, b) [10].

Polaridad Sustractiva:

La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el d e v a n a d o secundario esta enrollado en sentido opuesto al devanado primario. Esto hace que los flujos de los dos enrollados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales “H1” y “X1” están en línea [14]. En esta polaridad no existe desfasaje entre las f.e.m. como puede verse en la figura 25 a) [10].

2.2.2 Polaridad de un transformador trifásico.

En el caso de un banco trifásico formado por tres unidades monofásicas, se tiene para cada unidad, el concepto de polaridad explicado anteriormente. Lo mismo ocurre para cada fase de un transformador trifásico tipo acorazado. En el transformador trifásico tipo núcleo, la situación es diferente. La polaridad se puede establecer sólo para los enrollados que están sobre una misma pierna o columna del núcleo. Junto al concepto de “marcas de polaridad”, se tiene el de “comienzos de enrollado” o “puntas de enrollado”, debido a la necesidad de que en todo instante se cumpla la relación:

(21)

De esta forma, se puede considerar como “comienzos de enrollado” a los terminales tales que si por ellos entran corrientes, se establezcan flujos como los mostrados en la figura 26. Para cada columna entonces; A y a (o B y b o C y c) serán homólogos o no, dependiendo de si la polaridad es sustractiva o aditiva [13].

Figura 26: Polaridad de un transformador trifásico.

2.2.3 Normas internacionales para la conexión de transformadores.

Para la conexión de transformadores trifásicos o bancos de transformadores monofásicos existen un conjunto de normas internacionales:

a) Normas americanas: Designan los bornes como H1, H2 y H3 para el lado de alta tensión y x1, x2 y x3 para el lado de baja tensión. En cuanto al desplazamiento angular, aceptan sólo dos grupos de conexiones:

−Grupo Nº 1: Con un desplazamiento angular de cero grados, obtenido con transformadores conectados en estrella-estrella o delta-delta.

− Grupo Nº 2: Con un desplazamiento angular de 30º, en que el lado de baja tensión atrasa 30º al lado de alta. Este se obtiene con conexiones estrella-delta ó delta-estrella.

Esta clasificación pone en evidencia el hecho de que sólo se acepta polaridad sustractiva [13].

b) Normas alemanas: Designan los bornes con las letras U, V y W para el lado de alta tensión y u, v y w para el de baja tensión. Admiten las conexiones tanto de polaridad aditiva como sustractiva [13].

2.2.4 Convenciones utilizadas.

Para el trabajo con las conexiones de los trasformadores se utilizarán las siguientes convenciones:

− Los enrollados ubicados en una misma fase, se dibujan siempre paralelos.

− Las marcas de polaridad son importantes para lograr los diferentes tipos de conexiones por lo tanto para el devanado primario siempre serán ubicadas en los comienzos de enrollado, en el devanado secundario las marcas serán ubicadas según la polaridad que tenga el transformador (aditiva o sustractiva).

− Los enrollados se dibujan ubicados formando ángulos entre sí, iguales a la diferencia de fase entre los voltajes que existen en ellos.

− Los voltajes serán representados por fasores formando un ángulo de 120 grados entre cada fase.

− Los transformadores se consideran ideales.

− Para designar el desfasaje de los enrollados del transformador y los fasores de sus f.e.m de línea se compararan con las agujas del reloj, el enrollado primario se toma como el minutero y el enrollado secundario se toma como la aguja que indica la hora.

− Se considera positivo el ángulo en que las tensiones secundarias atrasan a las tensiones respectivas del primario.

− A cada tipo de conexión trifásica se le asigna un subíndice numérico (entre 0 y 12) que indica si es múltiplo de 30º, el fasor voltaje del lado secundario atrasa al fasor voltaje del primario. Esto se denomina desplazamiento angular de la conexión donde: cuando la polaridad es sustractiva, se obtienen desplazamientos angulares de 0º y ± 30º; y con polaridad aditiva, los desplazamientos angulares pueden ser de 180º y 180º ± 30º.

− Los bornes sacados al exterior, se designan con las letras A, B y C, para el primario, y a, b y c para el secundario.

− Los transformadores trifásicos se designan, mediante 2 letras y un número. La 1a letra, en mayúscula, indica la conexión de los enrollados de alta tensión Y: estrella o D: delta; la 2da letra, en minúscula, indica la conexión de los enrollados de baja tensión (y o d) y el número indica el ángulo de adelanto del voltaje fase-neutro de alta tensión respecto al voltaje fase-neutro de baja tensión, dividido por 30 grados. También se puede agregar la letra N (en mayúscula o en minúscula según el enrollado en que se encuentre) para designar si hay conductor neutro.

Por ejemplo un transformador YNd7 significa:

Enrollados de alta tensión conectados en estrella y con conductor neutro unido a la red.

Enrollados de baja tensión conectados en delta.

Voltaje fase-neutro de AT respecto al voltaje fase-neutro de BT en 210º.

− Se denominará a los equipos trifásicos de acuerdo a su potencia trifásica (S3Φ) y su voltaje entre fases (Vff). Así, los transformadores trifásicos se especificarán por S3Φ y la razón Vff1/ Vff2. La relación entre estas variables trifásicas y los valores nominales de cada una de las unidades monofásicas o de los enrollados depende del tipo de conexión.

2.3 Principales características de las conexiones trifásicas de los