conexión Delta – Delta en los Transformadores Trifásico Los transformadores Delta-Delta, a menudo se utilizan para suministrar cargas que son principalmente trifásicas pero que pueden tener un pequeño componente monofásico. La carga trifásica es típicamente la carga del motor, mientras que el componente monofásico a menudo es iluminación y energía de bajo voltaje. La carga monofásica puede alimentarse conectando a tierra una derivación central en una de las patas del delta secundario, luego conectando la carga monofásica entre una de las fases en la pata con conexión a tierra y este neutro con conexión a tierra. La Figura 2 nos mostrará una conexión interna para el transformador deltadelta. El diagrama de conexión de la izquierda muestra cómo se puede hacer una conexión delta-delta, ya sea con tres transformadores monofásicos o con un transformador trifásico. Las líneas discontinuas indican los contornos en los transformadores trifásicos. La implementación de tres transformadores monofásicos se puede ver sin tener en cuenta el contorno discontinuo exterior y las etiquetas del buje que se muestran en ese contorno, y concentrándose en los tres contornos más pequeños (transformador monofásico). Información importante que debes tener en cuenta para la conexión deltadelta Los bujes de los transformadores monofásicos están conectados por puentes externos como se muestra para lograr la conexión delta-delta. En el caso de la implementación de un transformador trifásico, no se tienen en cuenta los tres contornos internos, y los puentes entre los devanados se hacen dentro del tanque del transformador. Los seis casquillos en el esquema del transformador trifásico están disponibles para la conexión. El diagrama fasorial en la parte inferior derecha muestra las relaciones geométricas entre el circuito de alto voltaje y las corrientes del circuito de bajo voltaje, y las ecuaciones en el centro inferior muestran matemáticamente esas relaciones. A medida que la carga en un transformador delta-delta se desequilibra, pueden circular corrientes altas en los devanados delta que conducen a un desequilibrio de voltaje. La carga equilibrada requiere la selección de tres transformadores con relaciones de voltaje iguales e impedancias idénticas. Además, la cantidad de carga monofásica debe mantenerse baja porque el transformador de derivación central debe suministrar la mayor parte de la carga monofásica. A medida que aumenta la carga monofásica, el transformador de derivación central aumentará su carga más que los otros dos transformadores y eventualmente se sobrecargará. Si falla uno de los transformadores monofásicos en el banco delta-delta, el banco puede funcionar con solo dos transformadores que formen una configuración delta abierta. La clasificación de kVA del banco se reduce, pero todavía se suministra energía trifásica a la carga. Transformadores trifásico ⚠️ ⚡ Todas sus conexiones ▷ Bien explicado ✔️📊 Resumen de conexión Delta-Delta Los transformadores Delta-Delta se utilizan comúnmente para suministrar cargas trifásicas con un componente monofásico adicional, como motores (trifásicos) y sistemas de iluminación o energía de bajo voltaje (monofásicos). Para alimentar la carga monofásica, se conecta a tierra una derivación central en el secundario del delta y luego se conecta la carga entre una fase y el neutro a tierra. En el caso de una conexión Delta-Delta, se pueden usar tres transformadores monofásicos o un transformador trifásico. Los transformadores monofásicos están conectados entre sí mediante puentes externos, mientras que en un transformador trifásico, estos puentes están dentro del tanque del transformador. Es importante que los transformadores Delta-Delta tengan relaciones de voltaje iguales e impedancias idénticas para evitar desequilibrios de voltaje. Además, se debe mantener la carga monofásica baja para evitar la sobrecarga del transformador con derivación central. Si uno de los transformadores falla, el sistema puede seguir funcionando con dos transformadores en una configuración delta abierta, aunque con una capacidad reducida. En resumen, el transformador Delta-Delta es ideal para cargas mixtas trifásicas y monofásicas, pero requiere un cuidado especial en el balance de carga y la selección de transformadores adecuados para evitar problemas de sobrecarga o desequilibrio. La conexión Delta-Delta en los transformadores trifásicos es una configuración en la que tanto el primario como el secundario de un transformador trifásico están conectados en forma de triángulo (delta). Esta configuración es común en sistemas eléctricos que requieren el suministro de carga trifásica y, en algunos casos, también se utiliza para alimentar un componente monofásico adicional. Ventajas y desventajas de la conexión Delta-Delta Ventajas: Buena capacidad para manejar cargas desequilibradas en cierta medida. Sin necesidad de un neutro en el lado primario, lo que puede ser beneficioso en ciertas aplicaciones industriales. Desventajas: El desbalance de carga puede afectar el rendimiento, y se necesita un manejo cuidadoso de las cargas para evitar sobrecargas en el transformador con derivación central. El sistema puede ser menos flexible si se requiere un neutro en el lado primario para otras aplicaciones. Transformadores Trifásico Conexión Estrella-Estrella Los transformadores estrella-estrella o también conocidos wye-wye en norteamérica, pueden servir tanto para cargas trifásicas como monofásicas. La carga monofásica debe distribuirse lo más uniformemente posible entre cada una de las tres fases y neutro. n esta Figura 4 ilustra la conexión estrella-estrella, ya sea como tres transformadores monofásicos o como una sola unidad trifásica. A continuación te mostraremos las etiquetas de los bujes y los puntos de polaridad para cada conexión. Un detalle que jamás podemos pasar desapercibido en los transformadores estrella-estrella es la propagación de corrientes y tensiones del tercer armónico . Estos armónicos pueden causar interferencias en los circuitos de comunicación cercanos , así como otros problemas variados de calidad de energía eléctrica. Otro problema es que existe la probabilidad de que se produzca resonancia entre la capacitancia en derivación de los circuitos conectados al transformador y la susceptancia magnetizante del transformador, especialmente si los circuitos incluyen cable aislado. Debido a estas causas, los transformadores estrellaestrella deben ser tratado con especificaciones e implementación detallada y cuidadosa Agregar un tercer devanado (terciario) conectado en delta trae como resultado un alivio de muchas de las preocupaciones que antes mencione. Transformadores trifásico ⚠️ ⚡ Todas sus conexiones ▷ Bien explicado ✔️📊 Resumen de conexión estrella-estrella Los transformadores estrella-estrella (o wye-wye) pueden alimentar tanto cargas trifásicas como monofásicas, siendo importante distribuir uniformemente la carga monofásica entre las tres fases y el neutro. Esta conexión puede realizarse con tres transformadores monofásicos o con un solo transformador trifásico. Un problema común en esta configuración es la propagación de corrientes y tensiones del tercer armónico, lo que puede causar interferencias en circuitos de comunicación y afectar la calidad de la energía. Además, puede haber resonancia entre la capacitancia de los circuitos conectados y la susceptancia magnetizante del transformador, especialmente si se utilizan cables aislados. Una posible solución para mitigar estos problemas es agregar un tercer devanado en delta (devanado terciario), lo que ayuda a reducir los efectos de los armónicos y la resonancia, mejorando así la estabilidad y la calidad de la energía. La conexión estrella-estrella es adecuada para sistemas trifásicos y monofásicos, pero requiere una planificación cuidadosa para manejar los posibles problemas de armónicos y resonancia. Agregar un devanado terciario en delta puede ser una solución eficaz para mejorar la calidad de la energía y la estabilidad del sistema. Ventajas de la conexión estrella-estrella: Neutro accesible, Proporciona un punto neutro, útil para cargas monofásicas y sistemas donde se requiere un neutro. Estabilidad en cargas equilibradas, Funciona bien con cargas trifásicas equilibradas y ofrece una distribución de voltajes más estable. Desventajas y consideraciones: Problemas de calidad de energía, Los armónicos de tercer orden y la resonancia pueden afectar la calidad de la energía si no se manejan adecuadamente. Desbalance de carga, Si la carga monofásica no está bien balanceada, puede provocar sobrecarga en una fase, lo que puede afectar el rendimiento del sistema. Conexión Delta-Estrella La conexión Delta-Estrella es la conexión de transformador trifásico más comúnmente utilizada en la actualidad. El secundario conectado en estrella permite que la carga monofásica pueda distribuirse entre las tres fases a neutro en lugar de colocarse todo en un devanado como en un secundario delta de cuatro cables. Esto ayuda a mantener equilibrada la carga de fase en el transformador y es especialmente importante cuando la cantidad de carga monofásica aumenta. El punto neutro estable también proporciona una buena ubicación de tierra para permitir la amortiguación crítica del sistema para evitar oscilaciones de voltaje. Si uno de los transformadores monofásicos en el banco delta-estrella falla, todo el banco queda inoperativo. Además, dado que el transformador delta-wye introduce un cambio de fase de 30 ° de primario a secundario como se puede ver por los símbolos de fase en la Figura 5, no puede ser paralelo a los transformadores delta-delta y estrella-estrella que no producen desplazamiento de fase. La Figura 6 ilustra como descotrumbre en este articulo la conexión interna deltaestrella, ya sea como tres transformadores monofásicos o como una sola unidad trifásica. En estos por igual se muestran las etiquetas de los bujes y los puntos de polaridad. Un análisis más profundo del transformador Delta-Estrella El análisis del transformador Delta-Estrella ilustra muchos conceptos importantes con respecto al funcionamiento de los transformadores polifásicos. El análisis se puede hacer ya sea en voltaje o corriente. Dado que el voltaje (diferencia de potencial o la resta de dos cantidades fasoriales) es bastante abstracto y difícil de visualizar, la corriente (o el flujo de carga) se utilizará como base para el análisis, ya que la corriente es fácil de conceptualizar. Las corrientes debidas en los devanados de un transformador delta-wye se muestran en la Figura 7. Tenga en cuenta que las flechas indican direcciones instantáneas de la corriente alterna y son consistentes con la convención de puntos. El análisis debe comenzar en uno de los dos circuitos eléctricos, ya sea el circuito de alta tensión conectado por delta o el circuito de baja tensión conectado en estrella. Como la corriente se utiliza como base para el análisis, el circuito conectado en estrella se selecciona como punto de partida, ya que en un circuito conectado en estrella, las corrientes de línea (que salen del transformador) y las corrientes de fase (debidas en los devanados del transformador) son iguales. Esta relación entre las corrientes de línea y fase simplifica el análisis. Transformadores trifásico ⚠️ ⚡ Todas sus conexiones ▷ Bien explicado ✔️📊 Resumen de conexión Delta-estrella La conexión Delta-Estrella es una de las más utilizadas en transformadores trifásicos. En esta configuración, el secundario se conecta en estrella, lo que permite distribuir la carga monofásica entre las tres fases a neutro, evitando la sobrecarga en un solo devanado. Esto ayuda a equilibrar la carga en el transformador y es crucial cuando la carga monofásica aumenta. Además, el punto neutro estable actúa como una buena referencia a tierra, mejorando la estabilidad del sistema y evitando oscilaciones de voltaje. Un aspecto importante es que si uno de los transformadores monofásicos en un banco Delta-Estrella falla, todo el banco se ve afectado. También, el transformador Delta-Estrella introduce un desplazamiento de fase de 30° entre los devanados primario y secundario, lo que impide que funcione en paralelo con otros transformadores Delta-Delta o Estrella-Estrella, que no presentan tal desplazamiento. El análisis de este tipo de transformadores se puede realizar en términos de corriente, ya que es más fácil de visualizar que el voltaje. En un sistema conectado en estrella, las corrientes de línea (que salen del transformador) y las corrientes de fase (en los devanados) son iguales, lo que simplifica el análisis. Este enfoque facilita la comprensión de los flujos de corriente y cómo se distribuyen a través de los devanados del transformador. La conexión Delta-Estrella es ideal para distribuir cargas monofásicas de manera equilibrada y proporcionar estabilidad al sistema eléctrico, gracias al neutro y a las ventajas que ofrece la configuración delta en el primario. Es particularmente útil en aplicaciones donde se manejan tanto cargas monofásicas como trifásicas, y permite que el sistema sea más flexible y eficiente. Sin embargo, el desplazamiento de fase y la posibilidad de fallo total de la unidad si uno de los transformadores falla son aspectos a tener en cuenta al diseñar sistemas con esta conexión. Conexiones Estrella-Delta El transformador estrella-delta que se muestra en la Figura 9 a veces se usa para proporcionar un neutro en un sistema de tres cables, pero también puede servir la carga desde su secundario . Los devanados en estrella primarios suelen estar conectados a tierra. Si el secundario es un delta de cuatro hilos, el cuarto hilo que se origina en una derivación central en una de las patas del delta está conectado a tierra. La Figura 10 ilustra la conexión en estrella-triángulo, ya sea como tres transformadores monofásicos o como una sola unidad trifásica. Se muestran las etiquetas de los bujes y los puntos de polaridad . En esta conexión el banco está conectado en estrella en el primario y en delta en el secundario. En el primario: los terminales finales H2 se unen a punto común (neutro, N), mientras que los principios H1 se conectan a las líneas de alimentación (A, B, C). Para el secundario: se unen los finales X2 con los principios X1 del transformador adyacente. En los puntos de conexión se conectan las líneas de alimentación de carga. Este puede manejar grandes cargas desequilibradas. Utilizado para la reducción de tensión en los sistemas de transmisión. Las conexiones estrella-delta (Y-Δ) en transformadores trifásicos se utilizan para conectar los devanados primarios y secundarios de manera que se logren diferentes características de voltaje y corriente. Estas conexiones tienen diversas aplicaciones dependiendo de las necesidades del sistema de energía, y su elección depende de las ventajas que se quieran obtener, como la reducción de corriente de arranque, el balanceo de cargas o la reducción de tensiones desbalanceadas. A continuación, te explico las características y aplicaciones más importantes de las conexiones estrella-delta. Cuando se utiliza una combinación de conexiones estrella en el primario y delta en el secundario (o viceversa), se obtiene una conexión estrella-delta. Esto es común en sistemas de distribución eléctrica y tiene varias ventajas y aplicaciones específicas. Resumen de conexión estrella-delta El texto explica la conexión de transformadores estrella-delta (Y-Δ), una configuración en la que los devanados primarios están conectados en estrella y los secundarios en delta, o viceversa. Esta configuración se utiliza en sistemas eléctricos para diversas aplicaciones, tales como proporcionar un neutro en un sistema de tres cables o manejar grandes cargas desequilibradas. En un transformador estrella-delta, el primario está conectado en estrella, con los terminales H1 conectados a las líneas de alimentación y H2 al punto neutro. El secundario se conecta en delta, uniendo los terminales X1 de un transformador con X2 del siguiente, y las líneas de carga se conectan a estos puntos de conexión. Este tipo de conexión es útil para reducir tensiones desbalanceadas, manejar corrientes de arranque bajas y equilibrar cargas en sistemas de transmisión. Su elección depende de las necesidades específicas del sistema eléctrico, como la reducción de la tensión o el balanceo de cargas, lo que lo hace común en sistemas de distribución eléctrica. la conexión estrella-delta (Y-Δ) es una configuración versátil y eficaz para transformar voltajes, reducir la corriente de arranque, manejar cargas desequilibradas y proporcionar aislamiento en sistemas trifásicos, con múltiples aplicaciones en la distribución y transmisión de electricidad. Conexión de transformadores en zig-zag Un devanado de transformador en zigzag es un devanado de transformador de propósito especial con un devanado en zigzag o "estrella interconectada" conexión, de manera que cada salida sea la suma vectorial de dos (2) fases desplazadas 120°. Se utiliza como transformador de conexión a tierra, creando una conexión neutra faltante de un sistema trifásico sin conexión a tierra para permitir la conexión a tierra de ese neutro a un punto de referencia de tierra; para realizar mitigación de armónicos, ya que pueden suprimir corrientes armónicas tripletes (3.º, 9.º, 15.º, 21.º, etc.); para suministrar energía trifásica como autotransformador (sirviendo como primario y secundario sin circuitos aislados); y para suministrar energía trifásica no estándar, desfasada. Transformador de zigzag de 9 vientos Transformador de zigzag A Los transformadores trifásicos de nueve devanados generalmente tienen tres devanados primarios y seis devanados secundarios idénticos, que se pueden usar en una conexión de devanado en zigzag como se muestra en la imagen. También se puede utilizar un transformador de puesta a tierra convencional de seis devanados o un banco en zigzag, con la misma cantidad de devanados y núcleos que un transformador trifásico convencional, en una conexión de devanados en zigzag. En todos los casos, la primera bobina de cada núcleo de bobinado en zigzag está conectada en sentido contrario a la segunda bobina del siguiente núcleo. Luego, las segundas bobinas se unen para formar el neutro y las fases se conectan a las bobinas primarias. Por lo tanto, cada fase se acopla entre sí y los voltajes se cancelan. Como tal, habría una corriente insignificante a través del punto neutro, ya que el Zig-Zag tiene una impedancia de secuencia positiva y negativa alta, con una impedancia de secuencia cero baja que puede conectarse a tierra. Cada una de las tres "extremidades" se dividen en dos secciones. Las dos mitades de cada rama tienen el mismo número de vueltas y están enrolladas en direcciones opuestas. Con el neutro puesto a tierra, durante una falla de cortocircuito entre fase y tierra, un tercio de la corriente regresa a la corriente de falla y el resto debe pasar por dos de las tres fases cuando se usa para derivar un punto de conexión a tierra desde una fuente en triángulo. Si una o más fases fallan a tierra, el voltaje aplicado a cada fase del transformador ya no está en equilibrio; Los flujos en los devanados ya no se oponen. (Usando componentes simétricos, esto es Ia0 = Ib0 = I< sub>c0.) Existe corriente de secuencia cero (falla a tierra) entre el neutro del transformador y la fase de falla. El propósito de un transformador en zigzag en esta aplicación es proporcionar una ruta de retorno para fallas a tierra en sistemas conectados en triángulo. Con una corriente insignificante en el neutro en condiciones normales, se puede usar un transformador de tamaño insuficiente (incapaz de transportar una carga de falla continua) solo cuando se requiere una clasificación de corto tiempo, siempre que la carga defectuosa se desconecte automáticamente en una condición de falla. La impedancia del transformador no debe ser demasiado baja para la corriente de falla máxima deseada. Se puede agregar impedancia después de sumar los secundarios para limitar las corrientes de falla máximas. Se puede utilizar una combinación de devanados Y (estrella o estrella), delta y zigzag para lograr un cambio de fase vectorial. Por ejemplo, una red eléctrica puede tener una red de transmisión de transformadores estrella/estrella de 110 kV/33 kV, con transformadores estrella/estrella de 33 kV/11 kV delta/estrella para la red de distribución de alta tensión. Si se requiere una transformación directamente entre la red de 110 kV/11 kV una opción es utilizar un transformador estrella/triángulo de 110 kV/11 kV. El problema es que el delta de 11 kV ya no tiene punto de referencia terrestre. La instalación de un transformador en zigzag cerca del lado secundario del transformador de 110 kV/11 kV proporciona el punto de referencia a tierra requerido. Aplicaciones Los transformadores de zigzag a menudo son requeridos por las utilidades al conectar los inversores de tres fases (generalmente para energía renovable) a la red para proporcionar un voltaje neutro estable y evitar tensiones de fase a tierra excesivas. Esto también protege los dispositivos de conmutación dentro de los inversores, que son generalmente transistores bipolar de compás aislados (IGBTs). https://academia-lab.com/enciclopedia/transformador-en-zigzag/ Resumen de conexión de transformadores en zig-zag El transformador en zigzag es un tipo especial de transformador con un devanado que conecta las fases de forma intercalada para proporcionar un neutro en sistemas trifásicos no aterrizados, permitiendo la conexión a tierra de un sistema sin neutro. Este tipo de devanado también tiene aplicaciones en la mitigación de armónicos, como la supresión de corrientes armónicas tripletas, y en la provisión de energía trifásica, ya sea como autotransformador o para suministrar energía desfasada. Los transformadores de zigzag se utilizan principalmente para proteger sistemas eléctricos en caso de fallas a tierra en sistemas conectados en triángulo (delta), proporcionando una ruta de retorno para la corriente de falla y asegurando un neutro estable. En condiciones normales, la corriente en el neutro es mínima, pero durante una falla, como un cortocircuito fase-tierra, el transformador maneja la corriente de secuencia cero entre el neutro y la fase afectada. En aplicaciones más específicas, los transformadores en zigzag se emplean para conectar inversores de energía renovable a la red eléctrica, garantizando un voltaje neutro estable y protegiendo los dispositivos internos de los inversores. También se usan para transformar tensiones en redes eléctricas de alta y baja tensión, donde se requiere un cambio de fase vectorial. En resumen, los transformadores en zigzag son esenciales para proporcionar un neutro de referencia, manejar corrientes de falla a tierra y optimizar la operación de sistemas trifásicos, especialmente en redes de distribución y generación de energía renovable. Conexión delta abierta cuando dos transformador monofásico está conectado en conexión delta abierta, el arreglo puede proporcionar suministro trifásico a la carga. El conexión delta abierta del transformador también se conoce como Conexión V.V. La conexión delta cerrada de transformador proporciona el suministro trifásico cuando se conecta a la carga equilibrada con un reparto individual de 1/3 de la carga. Si uno de los devanados delta se abre, el transformador aún puede funcionar con devanado delta bifásico. El diagrama de conexión de la conexión delta abierta del transformador se muestra a continuación. El eficiencia de la conexión delta abierta es menor que la conexión delta cerrada. sin embargo, el transformador se puede operar con eficiencia reducida en la conexión delta abierta o V-V. Discutamos cómo el transformador entrega energía trifásica en conexión delta abierta cuando falta una de las fases. Están disponibles dos de las fases Vab y Vbc y falta Vac. La suma vectorial de todos los voltajes trifásicos es cero. Por lo tanto, el voltaje a través de la terminal delta abierta es; >Vca = – (Vab + Vbc) > El diagrama fasorial de la conexión delta abierta se muestra en la siguiente figura. >Vab y Vbc son de igual magnitud, por lo que la resultante será igual a V y 120 grados aparte del voltaje de referencia Vab y Vbc. De esto queda claro que la conexión delta abierta puede suministrar el suministro trifásico a la carga. Si uno de los transformadores de los transformadores conectados en triángulo se abre y la carga en el transformador es la misma, el transformador se sobrecarga. En este caso, la carga del transformador debe reducirse para evitar la sobrecarga. La clasificación VA de la transformador en la conexión delta abierta se reduce en comparación con la clasificación VA de la conexión delta cerrada del transformador. Cuando alimentamos el suministro trifásico al transformador delta abierto, ambos transformadores funcionan con un factor de potencia diferente. Un transformador opera a (30-Φ)Factor de potencia y otro transformador opera en (30+Φ)Factor de potencia. La potencia activa entregada por un transformador es KVA Cos(30-Φ)la potencia activa entregada por otro transformador conectado en configuración delta abierta es KVACos(30+Φ). La conexión delta abierta del transformador, también conocida como conexión V-V, utiliza dos transformadores monofásicos para proporcionar un suministro trifásico a la carga. Este tipo de configuración se emplea principalmente como una solución temporal cuando falla una fase de un grupo trifásico en conexión delta-delta. Cuando se conectan dos transformadores monofásicos en una configuración delta abierta, se puede suministrar energía trifásica, incluso en situaciones donde una de las fases está ausente. En este sentido, el voltaje a través de la terminal delta abierta se puede calcular como: Vca = – (Vab + Vbc) Donde Vab y Vbc son de igual magnitud, permitiendo que la conexión delta abierta funcione adecuadamente a pesar de la ausencia de una fase. Resumen de arreglo en transformadores delta abierta La conexión delta abierta (también conocida como conexión V-V) es un arreglo en el que dos transformadores monofásicos se conectan para suministrar energía trifásica a una carga. Esta configuración es útil, principalmente, cuando una fase de una conexión trifásica delta-delta se ha perdido o falla. Aunque la eficiencia de la conexión delta abierta es menor que la de la conexión delta cerrada, permite que el transformador opere con eficiencia reducida. En una conexión delta abierta, si falta una de las fases (por ejemplo, Vac), las fases restantes (Vab y Vbc) siguen operando y el voltaje a través de la terminal delta abierta se calcula como: Vca = – (Vab + Vbc). Este voltaje es el resultado de la suma vectorial de los voltajes trifásicos, que se igualan en magnitud pero están desplazados 120 grados entre sí, permitiendo que la conexión aún pueda suministrar energía trifásica a la carga. Cuando uno de los transformadores se desconecta o falla, el transformador restante debe reducir su carga para evitar la sobrecarga, ya que la clasificación VA de la conexión delta abierta es menor que la de una conexión delta cerrada. Además, los transformadores operan con diferentes factores de potencia: uno con (30 - Φ) y el otro con (30 + Φ), lo que afecta la potencia activa entregada por cada transformador. En resumen, la conexión delta abierta o V-V permite suministrar energía trifásica usando dos transformadores monofásicos, pero su eficiencia es inferior a la de la conexión delta cerrada, y se deben tomar precauciones para evitar sobrecargar el transformador cuando se produce la desconexión de una fase.
