Tranformador Estrella Zigzag

Los transformadores se clasifican de acuerdo a diferentes aspectos constructivos así como por sus características físicas y eléctricas. En este texto se detallarán los siguientes transformadores clasificados por su tipo de conexión:

1. Conexión estrella-zigzag (estrella rota).

La conexión zigzag consiste en dividir cada devanado de una fase en dos partes iguales y enrolladas en sentido contrario, en dos columnas consecutivas, conectándolas en serie.

En la determinación de las relaciones de transformación, ha de tenerse en cuenta el desfase existente entre las bobinas del secundario por encontrarse en distintas columnas.

La f.e.m. por fase del secundario se obtiene por suma vectorial de las dos f.e.m. inducidas en dos bobinas (superior e inferior) de dos columnas consecutivas:

El diagrama vectorial de la conexión zigzag se obtiene partiendo de una estrella equilibrada que corresponda a las f.e.m. de las tres bobinas conectadas al neutro (e4, e5, e6) y, a continuación, se representan las f.e.m. de las tres bobinas restantes (e1, e2, e3), teniendo en cuenta que en la misma columna la f.e.m. inducida en una bobina e4 es de sentido opuesto a la inducida en la otra bobina e1.

Con la ayuda del diagrama vectorial, se puede determinar el valor de la f.e.m. inducida en una fase cualquiera del devanado zigzag; por ejemplo ena:

La f.e.m. inducida en una fase del devanado trifásico en conexión zigzag es veces superior a la f.e.m. inducida en cada una de las dos bobinas que interviene en dicha fase. Para averiguar la relación de transformación simple, es necesario advertir que la f.e.m. inducida en una columna en conexión zigzag sería dos veces el valor absoluto de la f.e.m. inducida en cada bobina. En realidad, es la relación de tensiones por columna: En una de ellas será:

, ya que: e1 = e4.

La relación de transformación compuesta del transformador estrella-zigzag es:

Al sustituir en esta expresión el valor de la relación ms, quedará:

Uno de los inconvenientes que presenta este transformador es el proporcionar en el secundario una tensión compuesta inferior a la que daría un transformador estrella-estrella del mismo número de espiras en el primario y secundario. El valor de la tensión entre fases Vab puede deducirse a partir de las expresiones anteriores:

Transformador estrella-estrella: Transformador estrella-zigzag: Ya que e´2 = e1 + e4 (en valor absoluto). Dividiendo ambas expresiones, resultará: . Por tanto: En donde: V´ab = tensión compuesta en el transformador estrella-estrella. Vab = tensión compuesta en el transformador estrella-zigzag. En definitiva, para obtener la misma tensión compuesta en el secundario será necesario proyectar el transformador estrella-zigzag con un 15,4% más de espiras que si fuera en estrella-estrella, y para el mismo número de espiras del primario en ambos. Comparándolos con otros transformadores que suministran la misma tensión en bornes del secundario, éste necesitará de más espiras, dando lugar a un mayor coste. Al producirse un desequilibrio de una fase del secundario Ia, se reparte entre las dos fases del primario, (IA, IC), contrarrestándose los flujos y evitándose el desequilibrio entre las f.e.m. del primario y del secundario por esta causa.

Aplicación

Al igual que en la conexión estrella, este tipo de transformador permite sacar el neutro, por lo que será de aplicación a las redes de distribución que suministren dos tensiones. El inconveniente del coste del transformador limita sus aplicaciones para fuertes potencias (hasta 400KVA), ya que puede sustituirse ventajosamente por el transformador delta-estrella.

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