Tensiones de un transformador trifásico en función del grupo de conexión y el índice horario

Autor/a, Autores/as: Carlos Roldán Blay

Introducción:

Simulación interactiva en Matlab del funcionamiento de un transformador trifásico con los diferentes grupos de conexión e índices horarios existentes. El grupo de conexión indica el tipo de conexión utilizado en cada devanado (estrella, triángulo o zigzag). Esto afecta al funcionamiento del transformador y altera la relación de transformación del mismo, que en ciertos casos deja de ser igual al cociente entre el número de espiras del primario y el secundario. Por otro lado, el índice horario indica el desfase que se produce entre las tensiones de línea del primario y del secundario, medido en horas, de manera que el equivalente en grados se obtiene multiplicando por 30 el valor de este índice. Esto es así por su analogía con las agujas del reloj, puesto que colocando el fasor de la tensión del primario en el 12 y como minutero, el fasor de la tensión del secundario quedará colocado en una hora que representará el desfase entre ambas tensiones. Este índice, que depende del tipo de conexiones utilizado en los devanados, es fundamental para poder conectar dos transformadores en paralelo, puesto que en tal caso, los índices horarios deben coincidir. A este respecto cabe destacar que el índice 0 equivale al 4 y al 8 sin más que permutar las fases. Análogamente, los índices 5, 9 y 1 son equivalentes. El índice 6 es equivalente al 10 y al 2. Y finalmente, el índice 11 equivale al 3 y al 7.

Objetivos:

Los resultados de aprendizaje que se pueden alcanzar con este laboratorio son:

- Analizar la los desfases producidos con cada grupo de conexión en función del índice horario.
- Analizar la relación de transformación resultante con cada grupo de conexión.
- Sintetizar configuraciones con índices horarios equivalentes a los normales, deduciendo en cada caso la relación de transformación y el desfase que resultará.

Instrucciones:

En primer lugar hay que elegir la tensión eficaz nominal del primario del transformador (en V), la tensión eficaz nominal del secundario (en V) y la frecuencia (en Hz). Por último debe seleccionarse un grupo de conexión de la lista, donde se encuentran los 12 grupos usuales (Dd0, Yy0, Dz0, Dy5, Yd5, Yz5, Dd6, Yy6, Yz6, Dy11, Yd11, Yz11). Estos grupos de conexión producen diferentes desfases y relaciones de transformación a partir de una misma relación de espiras. Se trata de ejecutar el laboratorio y analizar estos dos resultados. Hay que medir el desfase gráficamente, transformarlo a grados a partir de la frecuencia y comprobar si coincide con lo que indica el título y el índice horario. También hay que hacer lo mismo para la relación de transformación, para lo cual hay que comparar el máximo de las tensiones del primario y el máximo de las del secundario. Finalmente, es de gran interés analizar cada uno de los 12 tipos de conexión y tratar de deducir el valor de la relación entre bobinas de primario y secundario y el desfase, teniendo en cuenta el tipo de conexión y la relación de transformación de tensiones. Como última propuesta, sería altamente interesante tratar de sintetizar el conexionado real de los bobinados que se correspondería con cada uno de los grupos de conexión.

Laboratorio virtual

Tensión eficaz del primario (V)

Tensión eficaz del secundario (V)

Frecuencia (Hz)

Grupo de conexión