Transformador Trifasico

Introducción
La mayor parte de los sistemas principales de generación y distribución de potencia en el mundo son sistemas trifásicos de AC. Existen dos maneras de crearlos: la primera es hacer tres transformadores monofásicos y conectarlos en un banco trifásico. La segunda es hacer el transformador trifásico con tres grupos de devanados enrollados en un núcleo común. Sin embargo, existendiferencias entre cada tipo de fabricación. El primer caso tiene la ventaja de que si se descompone se puede remplazar fácilmente la pieza que dejó de funcionar y no se debe cambiar por completo como en el segundo caso. El transformador trifásico alrededor de un solo núcleo tiene la ventaja de ser más ligero, pequeño, barato y más eficiente.
Conexiones de transformadores trifásicos
Los devanadosprimarios y secundarios se pueden conectar ya sea en Ye (Y) o en Delta (Δ). Esto nos da cuatro posibles conexiones para el transformador: Ye-Ye (Y-Y), Ye-Delta (Y- Δ), Delta-Ye (Δ-Y) y Delta-Delta (Δ- Δ).
Conexión Y-Y (Figura 1)
El voltaje primario en cada fase del transformador esta dado por V_(∅P)=V_LP/√3. El voltaje de fase primario se relaciona con el voltaje de fase secundario por medio de larelación de vueltas. El voltaje de fase en el secundario está relacionado con la línea de voltaje en el secundario por V_LS=√3 V_(∅S). Por lo tanto la relación de vueltas queda de la siguiente manera:
V_LP/V_LS =(√3 V_(∅P))/(√3 V_(∅S) )=a Y-Y
Problemas
Si las cargas en el circuito del transformador no están equilibradas, entonces los voltajes en las fases del transformador pueden llegara desequilibrarse severamente.
Los voltajes de terceras armónicas pueden ser grandes.
En el transformador Y-Y los voltajes en cada fase se encuentras desfasados 120° entre sí. Sin embargo, los componentes de la tercera armónica se encuentran en fase entre sí debido a que hay tres ciclos en la tercera armónica para cada ciclo de la frecuencia fundamental, por lo tanto, estos componentes seadicionan. Esto se produce por la no linealidad del núcleo.
El resultado es un componente de la tercera armónica muy grande, además del voltaje fundamental de 50 o 60 Hz. El voltaje de la tercera armónica puede ser mayor que el voltaje fundamental.
Este problema se puede solucionar de 2 maneras:
Conectando a tierra los neutros de los transformadores, en especial el del devanado primario. Estopermite que los componentes aditivos de la tercera armónica causen un flujo de corriente en el neutro en lugar de acumular grandes voltajes. El neutro también suministra un camino de regreso para cualquier desequilibrio en la carga, ó

Añadir un tercer devanado (terciario) conectado en Δ al banco de transformadores. Asi se permite que los componentes de voltajes de la tercera armónica se sumen ycausen un flujo de corriente circulante dentro del devanado. Esto suprime los componentes de la tercera armónica de la misma manera que el hacer tierra con los neutros de los transformadores.

Conexión Y- Δ (Figura 2)
En esta conexión el voltaje de línea primario está relacionado con el voltaje de fase primario por V_LP=√3 V_(∅P), mientras que el voltaje de línea secundario es igual al voltajede fase del secundario V_LS=V_(∅S). Por lo que la relación entre el voltaje de línea del primario del banco y el voltaje de línea del secundario del banco es:
V_LP/V_LS =(√3 V_(∅P))/V_(∅S) , ⇒ V_LP/V_LS =√3 a, donde a=V_(∅P)/V_(∅S) Y-Δ
La conexión Y- Δ no presenta problemas con los componentes de la tercera armónica debido a la corriente circulante en ellado Δ. Esta conexión es más estable con respecto al desequilibrio de cargas, debido a que Δ redistribuye parcialmente cualquier desequilibrio que se pueda presentar.
El problema que se presenta con esta configuracion es que debido a la conexión, el voltaje secundario se desplaza 30 grados con respecto al voltaje primario del transformador. Esto puede causar problemas cuando se colocan en...