¿Por qué la conexión delta abierta solo suministra el 57.7% de la potencia?

Porque la potencia máxima del grupo abierto es √3 · VF · IF, mientras que un grupo trifásico normal entrega 3 · VF · IF. La relación entre ambas es 1/√3 ≈ 0.577.

¿Se puede usar un transformador de 60 Hz en un sistema de 50 Hz?

Sí, pero el voltaje aplicado debe reducirse en un sexto (16.7%) para que el flujo máximo en el núcleo no sea excesivo. Además, la potencia nominal en kVA debe reducirse en la misma proporción.

¿Qué ventaja tienen las conexiones con dos transformadores?

Permiten obtener una fase adicional cuando solo se dispone de dos fases de suministro, aunque con menor capacidad de potencia.

Transformadores: conexiones con dos unidades, potencia en delta abierta (57.7%) y operación a 50 Hz

Resumen

El documento explica los transformadores TCUL, las conexiones trifásicas que usan solo dos transformadores (V-V, Y abierta-delta abierta, Scott-T y en T) y sus desventajas de capacidad. Analiza por qué la conexión delta abierta solo entrega el 57.7% de la potencia nominal y qué ajustes requiere un transformador de 60 Hz operado en un sistema de 50 Hz.

Puntos clave

Un transformador TCUL puede cambiar su toma bajo carga, regulando el voltaje sin interrumpir el servicio.
Con dos transformadores se puede obtener una fase adicional, pero la capacidad de potencia del banco se reduce considerablemente.
En la conexión delta abierta (V-V), la potencia máxima es PD-abierta = √3 · VF · IF.
La potencia de la delta abierta frente a un grupo delta-delta normal es 1/√3 ≈ 0.577, es decir, el 57.7%.
Un transformador de 60 Hz operado a 50 Hz debe reducir su voltaje en un sexto (16.7%) para evitar saturación.
Si el voltaje se reduce, la potencia nominal en kVA debe reducirse en la misma proporción para no sobrecalentar los devanados.

Ponte a prueba

¿Qué es un transformador TCUL?

TCUL significa Transformador Conmutador de Tomas Bajo Carga (Tap Changer Under Load). Es un tipo de transformador que posee la capacidad de modificar la toma (tap) de su devanado mientras se encuentra suministrando potencia a la carga, permitiendo así la regulación del voltaje sin interrupción del servicio.

Transformación Trifásica con Dos Transformadores: Conexiones, Ventajas y Desventajas

Es posible realizar una transformación trifásica utilizando únicamente dos transformadores. Sin embargo, todas las técnicas empleadas involucran una reducción significativa en la capacidad de manejo de potencia del banco de transformación.

Tipos de Conexiones

Algunas de las conexiones más importantes que utilizan solo dos transformadores o bobinados son:

Conexión Delta Abierta (V-V).
Conexión Y Abierta - Delta Abierta.
Conexión Scott-T.
Conexión Trifásica en T.

Ventajas y Desventajas

En cada una de estas configuraciones se usan solo dos transformadores o bobinados. Esto implica que, para que las bobinas sigan entregando el mismo nivel de rendimiento, deberían ser forzadas a operar a mayor capacidad. Si el rendimiento del transformador con sus tres bobinas estaba al tope, al pasar a dos, el rendimiento bajará considerablemente (esto es especialmente relevante si la conexión es provisional para reparar una bobina).

La mayor ventaja que presentan todos estos tipos de conexiones es que ofrecen la opción de obtener una fase adicional cuando se dispone únicamente de dos fases de suministro.

Limitación de Potencia en Conexión Delta Abierta (V-V): ¿Por qué solo el 57.7%?

La conexión en delta abierta está limitada a suministrar solo el 57.7% de la carga de un banco de transformación delta-delta normal debido a la relación entre los ángulos de voltaje y corriente, y la capacidad nominal de los transformadores individuales.

Análisis Fasorial y Potencia Individual

Es importante fijarse en los ángulos de los voltajes y corrientes en este grupo de transformadores. Puesto que falta una de las fases, la corriente de la línea de transmisión es ahora igual a la corriente de fase de cada transformador, y las corrientes y voltajes del grupo difieren en un ángulo de 30°. Dado que los ángulos de corriente y voltaje son diferentes en cada uno de los dos transformadores, se hace necesario examinarlos individualmente para determinar la potencia máxima que pueden suministrar:

Transformador 1: El voltaje tiene un ángulo de 150° y la corriente tiene uno de 120°.
Transformador 2: El voltaje está en un ángulo de 30° y la corriente en uno de 60°.

Cálculo de la Potencia Total

La potencia máxima total (aparente) del grupo delta-abierto se expresa como:

P_D-abierta = √3 · V_F · I_F

La corriente nominal (I_F) y el voltaje (V_F) son los mismos en cada transformador, independientemente de si hay dos o tres unidades. La potencia nominal de un grupo trifásico normal (Delta-Delta) es:

P_3-fases = 3 · V_F · I_F

La relación de la potencia de salida disponible en el grupo delta abierto respecto a la potencia de salida disponible del grupo trifásico normal es:

P_D-abierta / P_3-fases = (√3 · V_F · I_F) / (3 · V_F · I_F) = 1 / √3 ≈ 0.577

Por lo tanto, la potencia disponible que sale del grupo en delta abierta es solo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original.

Operación de un Transformador de 60 Hz en un Sistema de 50 Hz

Sí, un transformador diseñado para operar a 60 Hz puede ser operado en un sistema de 50 Hz, pero requiere ajustes obligatorios para evitar daños.

Acciones para la Viabilidad Operacional

Si un transformador de 60 Hz se debe operar a 50 Hz, el voltaje que se le aplique debe reducirse también en un sexto (16.7%) o el flujo máximo en el núcleo será demasiado alto, lo que podría causar saturación y sobrecalentamiento.

Si el voltaje de un transformador se reduce por alguna razón, el valor de potencia nominal (kVA) del transformador debe reducirse en igual cantidad. Si no se hace esta corrección, la corriente en los devanados del transformador excederá la corriente máxima permisible, causando sobrecalentamiento y un posible fallo del equipo.