Introducción
Realizamos esta investigación con la finalidad de poder entender mejor no solo el funcionamiento, sino los tipos de conexiones, además de sus devanados, formas de núcleo, etc. en los transformadores trifásicos. Sabiendo que ahora los sistemas de distribución y generación son a base de sistemas trifásicos de CA. Además repasaremos las aplicaciones de estos transformadores según sus principales conexiones y necesidades que día a día requiere el hombre.
Actualmente es muy común encontrarnos con los transformadores eléctricos, solo tenemos que mirar por nuestra ventana y saber que día a día están realizando un trabajo para nosotros, como son los transformadores en los postes de energía eléctrica. Pero éste es solo un ejemplo un tanto primario, podemos encontrarlos también en las subestaciones y plantas generadoras de electricidad. Estas maquinas resultan impresionantes debido al trabajo que realizan y a su concepción no muy compleja sino basados en una teoría manejable, tanto para estudiantes y profesionales, como para gente común.
Tipos de conexiones
Como ya es de nuestro conocimiento, las conexiones posibles en un circuito trifásico son: triángulo- estrella, triángulo-triangulo, estrella-triángulo, estrella-estrella. Sabiendo que son estos también los tipos de conexiones para transformadores trifásicos, miraremos también los cambios en corrientes, voltajes en líneas y fases.
Grafico 1. Concepción básica de un transformador trifásico
En los transformadores trifásicos, podemos utilizar tres transformadores monofásicos, cada uno con su respectivo núcleo, o lo podemos hacer con un solo núcleo común, separados cada uno en su bobinado. En este caso se han pensado varias maneras de lograrlo, con ellas se observó que con un núcleo común existen tres flujos que están recorriendo en cada instante, estos son iguales y están defasados 120 º, con esto el flujo sería nulo,
Grafico 2. Devanados con separación
Si sucedía eso, no tenia sentido tener la separación para ese flujo, ya que era nulo, por lo que se quitó aquella separación, obteniendo:
Grafico 3. Devanados sin separación
Más, lo difícil de la construcción, hizo que se opte por un transformador donde su núcleo sean tres columnas en un mismo plano. Este diseño produce asimetría en los flujos, es decir existen corrientes a vacío. Aunque con carga estas corrientes se hacen insignificantes. Y bajan a medida que aumenta el tamaño de la región en el núcleo central.
Grafico 4. Primera concepción del transformador trifásico con tres columnas.
Toda esta teoría se convierte en el esquema que presentamos a continuación:
Grafico 5. Concepción de un transformador trifásico con tres columnas.
Donde cada columna posee su parte primaria y secundaria.
Grafico 6. Explicación de los devanados sobre cada columna.
Para enrollar en las tres columnas, se puede conectar de las formas ya mencionadas anteriormente, pero ahora profundizaremos un poco más en este aspecto:
Conexión estrella:
Conexión triángulo:
Conexión en zig-zag
Como se tiene dos bobinados en una misma columna, existe un flujo común para esos dos bobinados. Suponemos que el sentido de enrollamiento es el mismo, con lo cual deberemos precisar el sentido de la fuerza electromotriz.
Como vimos anteriormente los tipos de conexión, en cada bobinado, hasta de la misma columna se pueden hacer diferentes conexiones, lo cual ocasionará un defasamiento, por lo que se ha dado un tipo de designación a este desfase, conocido como índice horario. Se basa en múltiplos de 30º, es decir, en la nomenclatura, cuando exista por ejemplo Yy6 quiere decir que se debe multiplicar 6*30 para ver el desfase entre las dos conexiones, que en este caso sería 180º.
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