Transformadores trifásicos

Abstract

En este ensayo se trata de conocer de los muchos tipos
de transformadores trifásicos que existen en el medio
clasificándolos por su aplicación, su
construcción y el tipo de núcleo.Los
Transformadores Trifásicos vienen dado casi en todos los
sistemas y distribución en el mundo actual estos son los
transformadores trifásicos de funcionamiento de corriente
alterna por lo que estos transformadores tienen como beneficio en
todo el campo laboral y juegan un gran importante papel en el
mundo externo y en la vida moderna de las personas para ello se
ve necesario obtener y comprender el uso y funcionamiento de
estos transformadores. Normalmente los transformadores
trifásicos están constituidos de un núcleo
que tiene 3 columnas y sobre cada una se encuentran los devanados
primarios y secundarios podemos referirnos que estos devanados
vienen operando en diferentes grupos de conexiones estos suelen
ser estrella (estrella- estrella, estrella-triangulo), triangulo
(triangulo- triangulo, triangulo-estrella) o en conexión
zig-zag.

PALABRAS CLAVE: Construcción de
transformadores trifásicos (Circuitos eléctricos,
Circuitos magnéticos), sistema de medida en por unidad,
Tap, grupos de conexión, autotransformadores
3F.

Introducción

Los transformadores trifásicos es un sistema que
consta de generadores, líneas de transmisión y
cargas trifásicas. Estos sistemas de potencia en corriente
alterna tiene una mayor ventaja sobre los sistemas que producen
la corriente directa (dc) estos transformadores trifásicos
en (ac) pueden cambiar los voltajes en los transformadores para
poder reducir las pérdidas de transmisión de una
manera estudia en el campo eléctrico de corriente alterna.
Los sistemas de potencia trifásica tiene dos grandes
ventajas sobre los sistemas de potencia de corriente
alterna.

• a) Se puede obtener más potencia por
  kilogramo de metal de una maquina
  trifásica.

• b) Toda potencia que se suministra en el
  transformador trifásico es constante en cada momento
  lo cual no oscila como los transformadores
  monofásicos.

Los sistemas eléctricos de corriente alterna,
casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la
producción como para el transporte y la
distribución de la energía eléctrica. Es por
lo cual, el estudio de los transformadores trifásicos es
de mucha importancia, en el mundo de las maquinas
eléctricas.

Un transformador trifásico es una máquina
eléctrica que permite aumentar o disminuir la
tensión en un circuito eléctrico trifásico,
manteniendo una relación entre sus fases la cual depende
del tipo de conexión de este circuito.

Características

Es muy relevante hablar sobre las características
de los transformadores trifásicos por lo cual se va a
conocer las características para los transformadores
comerciales para su determinada aplicación:

• Potencia nominal asignada en KVA

• Tensión Primaria y Secundaria

• Regulación de tensión en la salida
  ±%

• Grupo de Conexión

• Frecuencia

• Temperatura Máxima ambiente (si es >
  40°)

• Altitud de la instalación sobre el nivel del
  mar (si es > 1000m)

Construcción de
los transformadores trifásicos

Es un sistema trifásico se puede realizar la
transformación de tensiones mediante un banco de tres
transformadores monofásicos idénticos (fig. 1) o
mediante un transformador trifásico (fig. 2)

Fig.1 banco de tres transformadores
monofásicos YNy

Fig.2 Transformador trifásico de 3
columnas.

Cada columna de un transformador trifásico se le
puede considerar como un transformador monofásico. Asi,
cuando un banco o un transformador trifásico funcionan con
cargas equilibradas, todos los transformadores monofásicos
del banco o todas las columnas del transformador están
igualmente cargados y bastara con estudiar uno solo de ellos
mediante su circuito equivalente. Hay que tener en cuenta,
entonces que las tensiones y corrientes a que la potencia de una
fase es la tercera parte de la total. De esta manera, todas las
expresiones obtenidas anteriormente para el estudio del
transformador monofásico se pueden adaptar para el estudio
de las transformaciones trifásicas con cargas
equilibradas

En un transformador trifásico o en un banco
trifásico podemos distinguir dos relaciones de
transformación diferentes: [1]

La relación de transformación m es
el cociente entre las tensiones asignadas de fase del primario y
del secundario:

La relación de transformación mT es
la normalmente de da como dato y es el cociente entre las
tensiones asignadas de línea del primario y del
secundario:

Tipos de
transformadores

La tensión trifásica, es esencialmente un
sistema de tres tensiones alternas, acopladas, (se
producen simultáneamente las 3 en un generador), y
desfasadas 120º entre si (o sea un tercio del
Periodo).

Estas tensiones se transportan por un sistema de 3
conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por
convención las fases se denominan R, S, T, y N para el
conductor neutro si existe.

Cuando tenemos la necesidad de clasificar los tipos de
transformadores tenemos que tomar en cuenta a qué
situación se la ira a utilizar este, pues por ello tenemos
los siguientes:

Dependiendo la relación de transformación
[3]:

• Transformador de potencia:

Se utilizan para substransmisión y
transmisión de energía eléctrica en alta y
media tensión. Son de aplicación en subestaciones
transformadoras, centrales de generación y en grandes
usuarios [4].

Características Generales:Se
construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en
tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60
Hz.

Fig.3 Transformador de potencia de
Subestación (reductor)

• Transformador de
  distribución.

Se denomina transformadores de distribución,
generalmente los transformadores de potencias iguales o
inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000
V, tanto monofásicos como trifásicos. Las
aplicaciones típicas son para alimentar a granjas,
residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y
centros comerciales [1].

Características Generales:Se
fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y
tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en
otras tensiones primarias según especificaciones
particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz.

Fig.4 Transformador de
distribución para una ciudad

• Transformadores Rurales

Están diseñados para
instalación mono poste en redes de electrificación
suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15
kV.En redes trifilares se pueden utilizar transformadores
trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.
[4]

Fig.5 Transformador rural, muy
común en nuestras ciudadelas

Según el sistema de refrigeración "El
calor producido por las pérdidas se transmite a
través de un medio al exterior, este medio puede ser aire
o bien líquido. La transmisión de calor se hace por
un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de
los siguientes valores: [4]

• La masa volumétrica.

• El coeficiente de dilatación
  térmica.

• La viscosidad.

• El calor especificó.

• La conductividad térmica.

• Según estos valores tenemos
  refrigeración tipo:

TIPO OA

"Sumergido en aceite, con enfriamiento natural. Este es
el enfriamiento más comúnmente usado y el que
frecuentemente resulta el más económico y adaptable
a la generalidad de las aplicaciones.

Transformadores Secos Encapsulados en Resina
Epoxi

Su principal característica es que son
refrigerados en aire con aislación clase F,
utilizándose resina epoxi como medio de protección
de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento
posterior a la instalación. Se fabrican en potencias
normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de
13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz."
[4]

Fig.6 Transformador con
refrigeración en resina epoxi

TIPO OA/FA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio y con
enfriamiento de aire forzado. Este tipo de transformadores es
básicamente una unidad OA a la cual se le han agregado
ventiladores para aumentar la disipación del calor en las
superficies de enfriamiento y por lo tanto, aumentar los KVA de
salida. [4]

TIPO FOA

Sumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite
forzado con enfriadores de aire forzado.

El aceite de estos transformadores es enfriado al
hacerlo pasar por cambiadores de calor o radiadores de aire y
aceite colocados fuera del tanque. Su diseño está
destinado a usarse únicamente con los ventiladores y las
bombas de aceite trabajando continuamente. [4]

TIPO OW

Sumergidos en aceite, con enfriamiento por agua. Este
tipo de transformador está equipado con un cambiador de
calor tubular colocado fuera del tanque, el agua de enfriamiento
circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por
medio de una bomba independiente. El aceite fluye, estando en
contacto con la superficie exterior de los tubos. [3]

• Transformadores Herméticos de Llenado
  Integral

Se utilizan en intemperie o interior para
distribución de energía eléctrica en media
tensión, siendo muy útiles en lugares donde los
espacios son reducidos.

Su principal característica es que al no llevar
tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento,
siendo esta construcción más compacta que la
tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100
hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35
kV  y frecuencias de 50 y 60 Hz. [5]

Fig.7Transformador hermético de
llenado integral

• Según el diseño de su
  núcleo

Tipo núcleo: tipo acorazado

Puede considerarse como tres transformadores
monofásicos de tipo acorazado, colocados uno junto a otro,
tal como se muestra en la Figura 1 a). La única diferencia
entre esta disposición y la de la Figura2 b), que
corresponde 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. [5]

Fig.8 Acorazado: Con tres transformadores
monofásicos

Fig.9 Acorazado: Trifásico con un
solo núcleo

Fig.10 Diagrama fasorial para tensiones
de Fase Equilibrada.

Fig.11 Sentidos positivos de los flujos
para devanados conectados simétricamente.

Fig.12 Sentidos positivos de los flujos
cuando se invierten las conexiones de la fase central.

• Transformadores auto protegidos

El transformador incorpora elementos para
protección del sistema de distribución contra
sobrecargas y cortocircuitos en la red secundaria y fallas
internas en el transformador, conteniendo en su interior fusibles
de alta tensión y interruptor de baja tensión.
[7]

Potencia: 45 a 150KVA

Alta Tensión: 15 o 24,2KV

Baja Tensión: 380/220 o 220/127V

Fig.13 Transformador auto
protegido

• Según los devanados o
  bobinados

La forma de los devanados de los transformadores
dependen en parte del nivel de voltaje que manejan
pudiéndolos clasificar en devanados de baja y alta
tensión, la razón principal por la que los hemos
clasificado los devanados de esta manera es porque los criterios
que se toman en cuenta al momento del diseño de los
devanados en baja tensión son diferentes a los usados en
el diseño de los devanados de alta tensión.
[1]

Devanados en alta tensión.

""Los transformadores de alta tensión son usados
principalmente en líneas de distribución en el cual
ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, donde
se puede observar una gran diferencia de tensiones razón
por la que los criterios de diseño son diferentes a los
usados en los transformadores de baja
tensión.[1]

Devanados en baja tensión.

Generalmente los devanados que trabajan en baja
tensión están constituidos de dos o tres capas
sobrepuestas de espiras, estas espiras están aisladas
entre si por papel o mas generalmente se usan cables
esmaltados.

Devanados en alta tensión.

Los devanados de alta tensión, tienen muchas
más espiras que los devanados de baja tensión.
Estos devanados se pueden encontrar comúnmente constituido
de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina y
está formado de varias capas de cable, estas bobinas
tienen forma discoidal y se conectan en serie para obtener el
total de espiras de una fase; la segunda forma de
construcción es la de capas, que es una sola bobina con
varias capas, la longitud de esta bobina es equivalente a las
varias bobinas discoidales necesarias para conformar el devanado
equivalente, por lo general, el número de espiras por capa
en este tipo de devanado; es superior al constituido de varias
bobinas discoidales.[1]

Disposición de los devanados.

En el transformador los devanados deben estar colocados
de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo
posible la dispersión del flujo. Esto se logra de mejor
manera cuando existe una buena separación entre las
espiras de la bobina y colocando al primario lo más cerca
posible del secundario. Pa alcanzar estos requerimientos tenemos
estos tres tipos de disposición de devanados:
[1]

• El devanado concéntrico simple, donde
  cada uno de los devanados está distribuido a lo largo
  de toda la columna del núcleo, el devanado de
  tensión más baja se encuentra en al parte
  interna, más cerca del núcleo y aislado de
  este, mientras que el de tensión más elevada,
  sobrepuesto a este pero debidamente aislados.

• En el devanado tipo alternado, los dos
  devanados están subdivididos cada uno en cierto
  número de bobinas que están dispuestas en las
  columnas en forma alternada.

• El devanado concéntrico doble, se
  consigue cuando el devanado de menor tensión se divide
  en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al
  exterior uno de otro. Esta configuración de devanado
  tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de
  dispersión es la mitad del valor de la reactancia de
  dispersión que produce el concéntrico simple,
  mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar
  tales reactancias, repartiendo en forma distinta las
  posiciones de las bobinas de los dos devanados.

Para los esfuerzos mecánicos son mejor las
disposiciones de tipo alternado, pues permite que el
transformador soporte mejor los esfuerzos
mecánicos.

Las consideraciones que se deben toma en cuenta desde el
punto de vista de diseño, para la disposición de
los devanados, son aquellos referentes al enfriamiento, el
aislamiento, la reactancia de dispersión y a los esfuerzos
mecánicos.""[4]

Conexiones de
transformadores trifásicos

Para decidir la conexión más apropiada
para acoplar las fases, se deben tener en cuenta muchas
consideraciones, que en ocasiones podrían ser
contradictorias a simple vista. Para realizar una conexión
conveniente es necesario un estudio a detalle de las posibles
soluciones, sus ventajas y desventajas, y cuando se
aplican.[11]

Conexión estrella-estrella

Fig.14 conexión
estrella-estrella

Ventajas.

Conexión más económica para
transfor-madores de alta tensión que de pequeña
potencia.

Pueden conectarse neutros a los dos bobinados, tanto con
la tierra, como para una distribución equilibrada con
cuatro cables. Una de las conexiones más sencillas para
poner "en fase", en el funcionamiento en paralelo.

Debido al tamaño relativamente grande de los
conductores, la capacidad electrostática entre las espiras
es elevada, de manera que los esfuerzos debidos a las ondas
producidas por sobretensiones momentáneas que afectan a
los enrollamientos, se disminuyen considerablemente.

Si una fase en cualquier bobinado funciona defectuosa,
las dos fases restantes pueden funcionar resultando una
transformación monofásica. La carga que
podría suministrar seria del 58 por ciento de la potencia
normal trifásica.

Inconvenientes.

Los neutros negativos son muy inestables, a menos que
sean sólidamente conectados a una toma de
tierra.

Las unidades trifásicas o baterías de
polaridad opuesta no pueden funcionar en paralelo, a no ser que
la conexión de las fases del primario o del secundario de
un transformador o batería se invierta.

Una avería en una fase hace que una unidad
trifásica no pueda trabajar en una distribución de
tres fases hasta que se repare. La construcción de los
enrollamientos es más dificultosa y su coste, más
elevado. Especialmente cuando es para corrientes
altas.

Aplicaciones.

Los transformadores conectados de estrella-estrella
encuentran su mayor aplicación como unidades de
núcleo trifásico para suministrar una potencia
relativamente pequeña. En la práctica, es
generalmente difícil conseguir que una carga de
iluminación por distribución trifásica de
cuatro hilos resulte siempre equilibrada y, por esta razón
esta conexión no es apropiada para tales cargas. Para la
distribución de fuerza; esta conexión es
completamente apropiada desde el punto de vista de su
funcionamiento, con tal que se empleen transformadores de
núcleo trifásico, pues los transfor-madores tipo de
concha y monofásicos en tándem a menudo producen
perturbaciones debidas a los armónicos.[12]

Conexión estrella-estrella con triangulo
terciario.

Fig.15 conexión estrella-estrella
con triangulo terciario

El devanado con triangulo terciario, consiste en un
enrollamiento auxiliar adicional empleado en ciertas condiciones
con los transformadores o baterías de transformadores
trifásicos y este enrollamiento queda separado y es
distinto de los enrollamientos primario y secundario, aunque va
devanado sobre los mismos núcleos. La conexión
auxiliar consiste en un solo enrollamiento por fase; los tres
enrollamientos van conectados formando un circuito en triangulo
cerrado en la forma usual, el cual puede estar alejado
enteramente de cualquier cir-cuito externo, o al que se pueden
conectar terminales, los que podrán ser empleados para los
fines que se citan más abajo.

Ventajas.

Estas serán mejor comprendidas estudiando las
aplicaciones de esta conexión, la cual, como se
verá, resulta bastante limitada en la
práctica.

Inconvenientes.

Enrollamientos adicionales, que dependen en su
tamaño de los fines para que se diseñen, lo cual
aumenta el tamaño de la estructura y el coste inicial de
los aparatos. Las características del enrollamiento
terciario son las mismas que las de un enrollamiento en triangulo
ordinario. Si se emplea para alimentar una carga ex-terna en los
transformadores en que ambos bobinados son para altas tensiones,
el circuito auxiliar puede alcanzar una diferencia de potencia
elevada con respecto a la tierra, debido a la carga
electroestática inducida, a menos que el circuito sea
conectado a la tierra, bien por medio de un termi-nal, bien
mediante un compensador trifásico con neutro a la tierra.
Si el triangulo queda aislado, se puede presentar la misma
tensión anormal, pero como esta se reduce al enrollamiento
auxiliar, fácilmente puede evitarse este
inconveniente.

Aplicaciones.

Usado conjuntamente con transformadores
trifásicos de conexión estrella-estrella, estrella
con estrella interconectada y estrella interconectada con
estrella, del tipo de concha o bien baterías
trifásicas de transformadores con núcleo
monofásico, el bobinado terciario aislado en triangulo
facilita el corto circuito de la componente del tercer
armónico de la corriente magnetizante. Lo cual elimina a
este tercer armónico de los enrollamien-tos principales.
Los puntos neutros de tales enro-llamientos son, por esta
razón, estables y pueden ser conectados con la tierra sin
originar efectos perniciosos para el transformador o
distribución. En este caso, el bobinado terciario en
triangulo está proyectado para facilitar la F.M.P. (fuerza
magnética principal) correspondiente a la que se requiere
para eliminar al tercer armónico. Los transfor-madores del
tipo de núcleo trifásico, con las conexiones
previamente mencionadas, no requieren este circuito terciario en
triangulo, pues el tercer armónico es despreciable.
[9]

Conexión de triangulo-estrella
interconectada

Fig.16 conexión
triangulo-estrella

Ventajas.

Las tensiones del tercer armónico quedan
eliminadas por la circulación de las corrientes del tercer
armónico en el bobinado primario en triangulo. El neutro
del secundario puede ser conectado a la tierra, o puede ser
utilizado pa-ra fines de la carga, o puede servir de neutro para
una distribución de corriente continua
trefilar.

Se puede obtener una distribución desequilibrada
de cuatro cables, y las tensiones de desequilibrio son
relativamente pequeñas, siendo proporcionales solamente a
la impedancia interna de los bobinados, lo que permite alimentar
simultáneamente circuitos equilibrados y
desequilibrados.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro para la toma de tie-rra en el
primario, aunque esto no constituya de modo necesario un
inconveniente pues la alimentación en el lado del primario
del transformador está conectada a la tierra en el
generador o en el secundario del transformador elevador de
tensión.

Una avería en una fase impide el funcionamiento
de una batería o unidad trifásica.

El enrollamiento en triangulo puede resultar
débil mecánicamente en el caso de un transfor-mador
reductor con una tensión muy grande en el primario, o con
una tensión en el primario medianamente alta, y
pequeña potencia.

Debido al desplazamiento de la fase entre las mitades de
los enrollamientos, que están conecta-dos en serie para
formar cada fase, los enrollamientos en estrella interconectada
requieren un 15.5% más de cobre, con el consiguiente
aumento del aislamiento total. El tamaño del
armazón, también por esta razón es mayor con
el au-mento consiguiente del coste del transformador.

Aplicación.

La aplicación principal de esta conexión
tiene efecto en transformado-res reductores de tensión
para alimentar convertidores sincrónicos trifásicos
y, al mismo tiempo, proporcionar en el lado de la estrella
interconectada, un neutro para la distribución de
corriente continua. A causa de la interconexión en
él secundario, se puede tener una corriente continua muy
desequilibrada sin que produzca efectos nocivos en la
característica magnética del
transformador.

Esta conexión solamente resulta aconsejable
tratándose de transformadores trifásicos del tipo
de acorazado o de baterías de tres transformadores
monofásicos. La interconexión en el secundario no
es necesaria en los transformadores trifásicos del tipo de
núcleo usual, pues, al emplear un enrollamien-to simple en
estrella, se produce un flujo magnético que circula
siguiendo el circuito magnético en la misma
dirección, en los tres brazos, y como el flujo continuo
correspondiente debe encontrar un camino de retorno a
través del aire o a través del depósito del
transformador y del aceite, resulta que sus efectos
magnéticos son despreciables. [8]

Conexión estrella-triangulo

Fig.17 conexión
triangulo-estrella

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por
la circulación de la corriente de este tercer
armónico en el secundario en triangulo.

El neutro del primario se puede conectar con la
tierra.

El neutro del primario se mantiene estable por el
secundario en triangulo.

Es la conexión más conveniente para los
transformadores reductores de tensión, debido a las
características inherentes de los enrollamientos en
estrella para altas tensiones y de los enrollamientos en
triangulo para las bajas tensiones.

Inconvenientes.

No se puede disponer de un neutro en el secundario para
conectar con la tierra o para una distribución de cuatro
cables, a menos que se disponga un aparato auxiliar.

Un defecto en una fase hace que no pueda funcionar la
batería o unidad trifásica hasta que se la
repare.

El enrollamiento en triangulo puede resultar
débil mecánicamente en el caso de un transformador
elevador con una tensión en el secundario muy alta, o con
una tensión secundaria medianamente alta y potencia
pequeña.

Aplicaciones.

La aplicación principal de esta conexión
tiene efecto en los transformadores reductores para alimentar una
carga equilibrada trifásica, por ejemplo,
motores.

Conexión de triangulo-estrella

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico al
circular la corriente de iste tercer armónico por el
primario en el triangulo. El neutro del secundario se puede
conectar con la tierra o puede ser utilizado para tener un
suministro de cuatro cables.

Se puede tener un suministro desequilibrado de cuatro
cables, y las tensiones desequilibradas resultantes son
relativamente pequeñas, siendo solamente proporcionales a
las impedancias interna de los enrollamientos. Por esta
razón se pueden alimentar simultáneamente cargas
equilibradas y desequilibradas.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el primario para conectarlo
con la tierra. Esto no es precisamente un inconveniente, pues,
por lo general en el circuito del primario del transformador hay
una toma de tierra, sea en el generador, sea en el secun-dario
del transformador elevador de tensión.

Una avería en una fase hace que una
batería o unidad trifásica no pueda funcionar hasta
que se la repare.

El enrollamiento en triangulo puede ser débil
mecánicamente en el caso de un transformador reductor de
tensión con el primario a tensión muy alta o con
una tensión mediana en el primario y potencia
pequeña.

Aplicaciones.

La aplicación principal tiene efecto como
reductor de tensión para alimentar una distribución
de cuatro cables, con carga equilibrada o desequilibrada. Con
esta conexión se puede alimentar una carga mixta, como
para motores e iluminación.

Esta conexión es igualmente aplicable para elevar
la tensión con miras a alimentar una distribución
de alta tensión o línea de transmisión, pues
son eliminadas las tensiones del tercer armónico, puede
disponerse de un neutro en la A.T. para conectar con la tierra, y
los enrollamientos de A.T. poseen las características
más robustas. [10]

Conexión de estrella
interconectada-estrella

Fig.18 conexión de estrella
interconectada-estrella

Ventajas.

Puede disponerse de neutros para conectar con la tierra
tanto en el primario como en el secundario, lo que permite
alimentar distribuciones de cuatro cables con cargas equilibradas
y desequilibradas.

Las tensiones del tercer armónico entre las
líneas y el neutro en el primario, se alimentan por la
oposición entre tales tensiones en las mismas de los
enrollamientos que están conectadas en serie para
constituir una fase.

Ambos enrollamientos son muy robustos
mecánicamente

Inconvenientes.

Se requiere en el enrollamiento primario un 15,5 % de
cobre adicional, con el aumento correspondiente en el aislamiento
total. El tamaño de la armazón debe, por
consiguiente, ser mayor y el coste del transformador es
más elevado.

Debido a las dificultades de fabricación en la
construcción de las bobinas, el enrollamiento en estrella
interconectada debe ser siempre de baja tensión. Por esta
razón, esta conexión no resulta apropiada para
transformadores reductores de tensión. La tolerancia en
los desequilibrios de la carga es mayor cuando el enrollamiento
en estrella interconectada es el secundario.

Aplicaciones.

Esta conexión se ha aplicado como substituye de
las de estrella-triangulo o de triangulo-estrella. Se deseaba una
conexión con la cual se pudieran alimentar cargas
desequilibradas y también eliminar las tensiones del
tercer armónico con un enrollamiento que poseyese la
rigidez mecánica de la conexión en
estrella.

La combinación de es-trella interconectada a
estrella resulto que daba los resultados deseados, con la
excepción de que no se eliminaban las tensiones del tercer
armónico en el bobinado en estrella. La conexión de
estrella interconectada a estrella puede, por esta razón,
utilizarse para los fines en que resulte apropiado emplear la
conexión de triangulo-estrella o de estrella a triangulo,
teniendo siempre presente que con ciertos tipos de
transformadores no es conveniente conectar con la tierra el
neutro de la estrella, mientras que con todos los tipos, el
enrollamiento en estrella deberá ser el de alta
tensión. [8]

Conexión de estrella-estrella
interconectada

Fig.19 conexión estrella-estrella
interconectada

Ventajas, inconvenientes y
aplicaciones.

Como esta combinación es exactamente la inversa
de la de estrella interconectada a estrella y, asimismo, es tan
similar a ella, lo que se ha dicho respecto a esta última
conexión se aplica igualmente a la que describimos, Debe
observarse de todas maneras, que, cuando las observaciones
referentes a la conexión estrella interconectada a
es-trella se aplique a la conexión estrella a estrella
interconectada, las palabras "primario" y "secun-daria"
deberán intercambiarse. En la Gran Bretaña, por lo
menos, la conexión estrella-estrella in-terconectada se ha
empleado para substituir la de triangulo a estrella en los
transformadores reductores de tensión de potencia
relativamente pequeña y tensiones primarias altas, con las
cuales un enrolamiento en triangulo no tendría estabilidad
mecánica. La carga desequilibrada que admite esta
conexión, es mayor que con la combinación estrella
interconectada a estrella. [11]

Conexión de estrella-estrella
interconectada.

Fig.20 conexión estrella-estrella
interconectado

Ventajas, inconvenientes y
aplicaciones.

Como esta combinación es exactamente la inversa
de la de estrella interconectada a estrella y, asimismo, es tan
similar a ella, lo que se ha dicho respecto a esta última
conexión se aplica igualmente a la que describimos, Debe
observarse de todas maneras, que, cuando las observaciones
referentes a la conexión estrella interconectada a
es-trella se aplique a la conexión estrella a estrella
interconectada, las palabras "primario" y "secun-daria"
deberán intercambiarse. En la Gran Bretaña, por lo
menos, la conexión estrella-estrella in-terconectada se ha
empleado para substituir la de triangulo a estrella en los
transformadores reductores de tensión de potencia
relativamente pequeña y tensiones primarias altas, con las
cuales un enrolamiento en triangulo no tendría estabilidad
mecánica. La carga desequilibrada que admite esta
conexión, es mayor que con la combinación estrella
interconectada a estrella.[8]

Conexión de estrella a doble
estrella.

Fig.21 conexión de estrella-doble
estrella

Ventajas.

Las características del enrollamiento son
similares a las de la conexión de estrella a estrella en
algunos aspectos.

Puede disponerse de neutros, en el prima-rio, para la
conexión con la tierra, y en el secundario, para el neutro
de la distribución, tanto en corriente continua como en
corriente alterna.

Al alimentar convertidores rotativos, se eliminan las
tensiones del tercer armónico por las corrientes del
tercer armónico que circulan en los enrollamientos del
transformador y del convertidor rotativo. En los convertidores de
polos desdoblados, la tensión del tercer armónico
es utilizada pa-ra regular la tensión del
convertidor.

Un secundario de doble estrella solamente requiere tres
enro-llamientos, en vez de los seis del de doble triangulo. La
Figura muestra una conexión diametral, pues el verdadero
enrollamiento en doble estrella consiste en dos enrollamientos
separados de polaridad opuesta.)

Las derivaciones para el arranque en los transformadores
que alimentan convertidores rota-tivos, pueden sacarse con
más facilidad en un secundario de doble
estrella.

Inconvenientes.

El único inconveniente de esta conexión es
que un fallo en una fase hace que la batería o unidad
trifásica no funcione hasta que se repare la
avería.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis
fases.

Para una distribución de baja tensión con
tres circuitos separados monofásicos trifilares.
[10]

Conexión de triangulo-doble
triangulo

Fig. 22 conexión
estrella-triangulo

Ventajas.

Si falla una fase en una unidad trifásica o
batería, puede seguir funcionando en una conexión
de V a doble V, pudiendo suministrar el 58% de la potencia total,
en una distribución de tres a seis fase. La fase averiada
deberá tratarse de la misma manera que se especifico en la
conexión triangulo-triangulo, y las mismas limitaciones
deben aplicarse con los diferentes tipos de
transformadores.

Esta conexión es la más económica
para primarias y secundarios de baja tensión y corrientes
intensas.

Las tensiones del tercer armónico se eliminan por
la circulación de las corrientes de este ter-cer
armónico en los enrollamientos primarios y secundario en
triangulo.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro, ni en el primario ni en el
secundario, para conectar con la tierra o para tener un neutro en
la distribución de co-rriente continua o
alterna.

Para altas tensiones, los primarios en trian-gulo no son
fuertes mecánicamente y las dificulta-des de
construcción de los enrollamientos son mayores y de un
coste más elevado.

Se necesitan seis enrollamientos en el secun-dario, lo
que hace que el transformador sea algo mayor y más
costoso.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis
fases.[11]

Conexión estrella
interconectada-doble triangulo

Fig. 23 conexión estrella
interconectado-doble triangulo

Ventajas, inconvenientes y
aplicaciones.

Esta conexión puede resultar ventajosa en lo que
se refiere a los transformadores que alimentan convertidores
rotativos construidos para altas tensiones en el primario, pero
de una potencia relativamente pequeña y también
cuando se desea una ausencia completa de tensión del
tercer armónico: al mismo tiempo, permite que el
transformador funcione en paralelo con otros transformadores, los
cuales pueden estar conectados en estrella a doble estrella o en
triangulo a doble triangulo.

Conexión estrella a doble
triangulo

Fig. 24 conexión estrella a doble
triangulo

Ventajas.

El enrollamiento primario posee gran resistencia
mecánica, y necesita solo una aislación
mínima, tanto en condiciones normales de funcionamiento,
como con sobrecargas transitorias inherentes a la conexión
en estrella.

El neutro del primario puede conectarse con la
tierra.

Los enrollamientos secundarios poseen las ventajas
correspondientes a las conexiones en trian-gulo para corrientes
intensas de baja tensión.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por
la circulación de las corrientes de este tercer
armónico en los secundarios conectados en
trian-gulo.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el secunda-rio para una
distribución de corriente continua o alterna.

El fallo en una fase hace que la batería o unidad
trifásica no funcione hasta que se repare la
avería.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.
[8]

Conexión de triangu-lo a doble
estrella.

Fig. 25 conexión triangulo a doble
estrella

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por
la circulación de estas corrientes en el primario en
trian-gulo.

Las conexiones de doble estrella re-quieren solo tres
enrollamientos, en vez de seis que son necesarios para los de
doble triangulo.

Se dispone de neutro para una distribución
corriente continua o alterna.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el primario para conectar con
la tierra.

Para altas tensiones, el primario en triangulo no es
fuerte mecánicamente, y también las dificultades de
construcción de los enrollamientos son mayores y el coste,
más elevado.

Si falla una fase, una batería o unidad
trifásica no puede funcionar hasta que aquella se
repare.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis
fases.

Para una distribución de baja tensión con
tres circuitos separados monofásicos trifilares.
[8]

Conexión de estrella interconectada a doble
estrella

Fig. 26 conexión estrella
interconectada a doble estrella

Ventajas.

En circunstancias excepcionales esta conexión
puede emplearse en lugar de la de estrella-doble estrella. Se
puede presentar el caso de que el cable que alimenta al
transformador posea una gran capacidad electrostática, y
de que interese conectar con la tierra el neutro del primario del
transfor-mador. A pesar de la circulación de la corriente
del tercer armónico que tiene efecto entre el secundario
del transformador y los enrollamientos del convertidor, pueden
aparecer pequeños residuos de tensiones de este tercer
armónico en los neutros de la conexión de
estrella-doble estrella, de manera que, si con esta
conexión el neutro del prima-rio se conectase con la
tierra, aparecerían ten-siones del tercer armónico
en cada terminal de la línea, y esto podría
producir corrientes de carga excesivas con interferencia sobre
las líneas telefónicas. No obstante, si el
enrollamiento primario es en estrella interconectada, no aparecen
tensiones del tercer armónico, ni en el neutro ni en los
terminales de la línea.

Inconvenientes.