Arrollamiento terciario, cortocircuito en transformadores y conceptos básicos de máquinas eléctricas

Resumen

El texto recoge varios apuntes sobre máquinas eléctricas: el propósito del arrollamiento terciario o de compensación en transformadores estrella-estrella, el comportamiento de un transformador ante un cortocircuito externo, la frecuencia de la corriente rotórica en motores asíncronos y la conexión estrella-estrella con neutro. Incluye también la definición general de transformador. Es un material de consulta breve para repasar estos conceptos de electrotecnia.

Puntos clave

El arrollamiento terciario (de compensación) se conecta en triángulo y elimina inconvenientes de las cargas entre fase y neutro y de las terceras armónicas en las tensiones simples secundarias.
En el caso del terciario, se asume que N1 = N2 = N3 para simplificar el análisis.
En un cortocircuito externo, la corriente depende de los datos de la placa de características, y se supone que la tensión de entrada U1 se mantiene constante (potencia de cortocircuito infinita, Scc = infinito).
En el motor asíncrono, el campo magnético giratorio tiene la misma frecuencia que la corriente alterna trifásica que alimenta las bobinas inductoras.
En una conexión estrella-estrella, el neutro de la fuente se conecta al neutro de los devanados primario y secundario y a las cargas.
Un transformador es una máquina estática que transmite energía eléctrica entre sistemas mediante un campo electromagnético alterno, modificando la tensión.

Ponte a prueba

5) Propósito del Arrollamiento Terciario o de Compensación

Al incorporar un arrollamiento terciario, también conocido como de compensación, en transformadores con configuración estrella-estrella y conectarlo en triángulo, se eliminan inconvenientes significativos:

Motivados por las cargas entre fase y neutro (ver § III-5.2 y 3).
Motivados por las terceras armónicas en las tensiones simples secundarias (ver § III-4.2).

Aunque no es estrictamente necesario, en la figura se asume que el número de espiras de cada fase del terciario (N1) es igual al de las otras fases (N2=N3), es decir, N1=N2=N3.

6) Accidente de Cortocircuito en un Transformador

La corriente que se establece durante un cortocircuito externo al transformador depende de los valores indicados en su placa de características. Se asume que, independientemente de la magnitud de la corriente primaria (I1) que el transformador pueda absorber de la línea, la tensión de entrada (U1) se mantiene constante. Esto se conoce como disponer de potencia infinita en la entrada (Scc = infinito).

Considerando el transformador representado en la figura siguiente, se produce el fenómeno de cortocircuito. El transformador se visualiza a través de su esquema equivalente.

10) Frecuencia de la Corriente Rotórica en Máquinas Asíncronas

El funcionamiento del motor asincrónico se basa en el principio de inducción mutua de Faraday. Al aplicar una corriente alterna trifásica a las bobinas inductoras, se genera un campo magnético giratorio (campo rotante). La frecuencia de este campo rotante es idéntica a la frecuencia de la corriente alterna que alimenta el motor.

13) Carga Conectada en Estrella-Estrella

En una configuración de transformador estrella-estrella, el neutro de la fuente (ya sea un alternador o un transformador de mayor tensión) se conecta al neutro de los devanados primarios y secundarios del transformador. Asimismo, este neutro se conecta a las cargas.

Una carga trifásica conectada en estrella se une al neutro para prevenir que cualquier desequilibrio en las corrientes de fase altere las tensiones de fase.

14) Definición de Transformador

Los transformadores son máquinas estáticas diseñadas para transmitir energía eléctrica de un sistema a otro. Utilizan un campo electromagnético alterno para modificar la tensión, permitiendo adaptar la energía de un sistema con una tensión determinada a otro sistema con una tensión deseada.

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve el arrollamiento terciario en un transformador?

Se incorpora en transformadores estrella-estrella, conectado en triángulo, para eliminar los problemas provocados por las cargas entre fase y neutro y por las terceras armónicas en las tensiones simples secundarias.

¿Qué supuesto se hace sobre la tensión de entrada en un cortocircuito de transformador?

Se asume que la tensión de entrada U1 se mantiene constante, lo que equivale a disponer de potencia infinita en la entrada (Scc = infinito), sea cual sea la corriente primaria absorbida de la línea.

¿Qué frecuencia tiene el campo giratorio de un motor asíncrono?

El campo rotante tiene la misma frecuencia que la corriente alterna trifásica que alimenta las bobinas inductoras del motor.

¿Qué es un transformador?

Es una máquina estática que transmite energía eléctrica de un sistema a otro, utilizando un campo electromagnético alterno para modificar la tensión.