conexion de transformadores

51

CAPITULO 3
TRANSFORMADORES TRIFASICOS Y BANCOS
3.1.-

Introducción

La transformación de potencia trifásica, puede hacerse mediante transformadores trifásicos o bancos
formados por tres unidades monofásicas. El transformador trifásico es menos costoso que un banco de igual
potencia, porque sus devanados están colocados sobre un núcleo magnético común, lo que, como se
demostraráluego, permite un considerable ahorro de material. Los transformadores trifásicos pueden ser de
tipo acorazado y de tipo núcleo.
3.1.1.- Transformador trifásico tipo acorazado
Puede considerarse como tres transformadores monofásicos de tipo acorazado, colocados uno junto a
otro, tal como se muestra en la Figura 3.1 a). La única diferencia entre esta disposición y la de la Figura 3.1
b), quecorresponde a un transformador trifásico, es que las láminas del núcleo de este último están
entrelazadas, es decir, las tres partes del núcleo no están separadas. Esto hace que los flujos en el núcleo,
correspondientes a fases diferentes, se superpongan en las partes indicadas por D-E-F y G.

Devanados
H

D
A

I

F
B

E

J
C

G

K

Núcleos
a)

b)

Figura 3.1.-Transformador de tipo acorazado: a) Tres transformadores monofásicos, b) La unidad trifásica
correspondiente
Supongamos que el transformador funciona con tensiones inducidas sinusoidales equilibradas. En
estas condiciones, los flujos en el núcleo deberán ser sinusoidales y estar equilibrados; por lo tanto pueden
& &
&
representarse por los vectores Φ A , Φ B y Φ C de la Figura 3.2 a).

Los 3devanados primarios pueden conectarse simétricamente en el circuito, de manera que los
sentidos positivos de los flujos en el núcleo sean los mismos (Figura 3.2 b), o bien, pueden invertirse las
conexiones de la fase central (Figura 3.2 c). En el primer caso:

&
&
ΦD = ΦE =

1
2

&
(Φ

A

)

&
− ΦB =

3
2

Φ

(3.1)

&
&
&
donde Φ = Φ A = Φ B = Φ C . Lo mismo vale para Φ F yΦ G

En la Figura 3.2 c) en cambio:
&
&
Φ' D = Φ' E =
Es decir:

1
2

&
(Φ

A

)

&
+ ΦB = 1 Φ
2

Φ'D
1
=
= 0,577
ΦD
3

(3.2)
(3.3)

52

ΦD

ΦA
Φ'D

ΦC

ΦB
a)

Φ'D

ΦD

X

ΦA

ΦB

ΦC

ΦA

X

X

X

ΦB

X

ΦC
X

Φ'E

ΦE
b)

c)

Fig. 3.2.- Relaciones de los flujos en un transformador trifásico de tipo acorazado; a) diagramafasorial para
tensiones de fase equilibrada, b) sentidos positivos de los flujos para devanados conectados simétricamente,
c) sentidos positivos de los flujos cuando se invierten las conexiones de la fase central. El método normal de
conexión es el indicado en c)
Por lo tanto, invirtiendo la conexión del enrollado central, el flujo en esta parte del núcleo es sólo del
57,7%, del que habíacon la conexión de la Figura 3.2.b). Se puede concluir entonces, que en estas
condiciones, en las zonas D-E-F y G, el flujo es igual a la mitad del que existe en las zonas A-B y C e igual al
flujo en las zonas H-I-J y K, lo que permite ahorrar una importante cantidad de material, tal como se indica en
la Figura 3.3 (zona sombreada). En todas las partes del núcleo, excepto en las zonas D-E-F y G,los flujos son
los mismos que existirían en los transformadores monofásicos. La superposición de los flujos no afecta de
manera importante el funcionamiento del transformador trifásico de tipo acorazado, salvo en modificar la
formas de onda y desequilibrar ligeramente las intensidades de las corrientes de excitación.

Figura 3.3.- Comparación de diseños con transformadores monofásicos ytrifásicos del tipo acorazado
3.1.2.- Transformador trifásico tipo núcleo, con tres columnas

En la Figura 3.4, se muestra la formación de un transformador trifásico tipo núcleo a partir de tres
unidades monofásicas. Si las tensiones aplicadas son sinusoidales, simétricas y equilibradas, los flujos de la
Figura 3.4 a) cumplirán la relación:

&
&
&
ΦA + ΦB + ΦC = 0

(3.4)

53

Por lo...