TRANSFORMADORES - · PDF fileVentajas del transformador de núcleo 3φ sobre los...

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  • TRANSFORMADORES (parte 3)

    Mg. Amancio R. Rojas Flores

  • TRANSFORMADORES TRIFSICOS

  • De acuerdo a la estructura del ncleo del transformador trifsico, la ms empleadas son las siguientes :

    Transformador con Sistemas Magnticos Acoplados, que es denominado como transformador de tres columnas o ncleo trifsico; que tiene una asimetra en los circuitos magnticos, lo que origina que las tres corrientes de excitacin no sean iguales.

    La transformacin de tensiones y corrientes en los sistemas trifsicos pueden realizarse de dos maneras distintas.

  • Transformador con Sistemas Magnticos Independientes, denominado tambin banco de transformacin trifsica a base de transformadores monofsicos grupo transformador trifsico. En este caso se tienen tres circuitos magnticos independientes, por lo que las corrientes de excitacin sern iguales.

  • Ventajas del transformador de ncleo 3 sobre los grupos monofsicos:

    1. Ocupan menos espacio. 2. Son ms livianos. 3. Son ms baratos. 4. Hay solo una unidad que conectar y proteger.

    Desventajas:

    1. Mayor peso unitario. 2. Cualquier falla inutiliza toda la transformacin 3 lo que obliga a tener una

    unidad o potencia de reserva mayor.

    Los devanados, tanto primario como secundario, pueden estar acoplados en:

  • Por convencin se adopta la letra mayscula para indicar la forma de conexin del devanado primario y con letra minscula, la del devanado secundario (por ejemplo: Yd es conexin primaria en estrella y secundario en tringulo). Por lo tanto las combinaciones de conexiones que se obtienen son las siguientes:

    Dd, Dy, Dz, Yy, Yd, Yz, Zd, Zy, Zz; siendo las mas empleadas las seis primeras combinaciones.

    Si algn devanado tiene neutro accesible, al smbolo correspondiente se le seala la letra o o n.

  • CONEXIONES DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS

    a) Conexin Estrella: Esta forma de conexin, se prefiere para operaciones con tensiones elevadas( muy altas) por resultar ms econmico.

    b) Conexin Tringulo: Empleada para transformadores de potencia elevada y tensiones moderadas corrientes elevadas.

    c) Conexin Estrella-Estrella: Empleado cuando se desee disponer de neutro en baja y cuando no se prevean grandes corrientes de desequilibrio (fase neutro). til para transformadores con potencias pequeas moderadas a tensiones elevadas.

    d) Conexin Estrella-Triangulo: Adecuado como transformador reductor (cuando no se requiere puesta a tierra en el secundario). No genera armnicas de tensin. Se recomienda mayormente para tensiones secundarias relativamente bajas que motiva corrientes elevadas.

    e) Conexin Tringulo- Estrella: Empleado como transformador elevador. No es generador de terceras armnicas de tensin. No motiva flujos por el aire en caso de cargas desequilibradas (c.c.) ni traslados de neutros (sobretensiones). Admite cargas desequilibradas y posibilidad de sacar neutro en baja tensin.

  • f) Conexin Estrella-Zeta: Solo se emplea en transformadores de distribucin de reducida potencia. Puede operar con neutro secundario, admitiendo toda clase de desequilibrios y las tensiones secundarias no presenta terceras armnicas. Es ms caro que el Estrella Estrella, por el mayor empleo de material en su construccin.

  • Ejemplo 6 . Se conecta un transformador trifsico reductor a una lnea de

    20kV y absorbe 20 A . Si la relacin de espiras por fase es igual a 100.

    calcular la tensin compuesta y la corriente de lnea en el secundario del

    transformador; para las siguientes conexiones. A) estrella-estrella b) triangulo-

    triangulo c) estrella- triangulo d) triangulo-estrella Nota. Despreciar las

    perdidas del transformador.

    Solucin

    La potencia del transformador es en todos los casos igual a

    kVAIVS 69320.20000.3.3

    En las diferentes conexiones se tiene

    a) Estrella estrella: la tensin simple del primario ser 3

    200001V

    Y la corriente de cada fase coincide con la de la lnea, es decir, I1 = 20 A . Los

    valores simples secundarios vendran ligados por la relacin de transformacin , de

    acuerdo con la siguiente ecuacin.

    1

    2

    2

    1100I

    I

    V

    Va

  • De donde se deduce AIV 2000;

    3

    20022

    Que en valores compuestos corresponden a 200V y 2000A

    a) Triangulo-triangulo: de forma anloga al caso anterior, se deducen unos

    valores de lnea igual a 200V y 200 A en el secundario

    b) Estrella-triangulo: los valores simples de primario, teniendo en cuenta que esta conectado en estrella, sern

    AIV 20;3

    2000011

    Los valores simples de tensin y corriente secundaria, de acuerdo con la relacin de

    transformacin dan:

    AIV 2000;3

    20022

    Que teniendo en cuenta que este devanado esta conectado en triangulo,

    corresponde a unos valores de lnea de

    AIVV3

    20;20000 11

    Y los valores correspondientes en el secundario son:

    AIVV3

    2000;200 22

    Que teniendo en cuenta que este devanado esta en estrella, resultan unos valores de

    lnea de : Ay 320003200

  • QUESTIONARIO SOBRE TRANSFORMADORES

    1. Qu es un transformador?

    El transformador es un aparato elctrico cuya misin es transformar una tensin determinada en otra, tambin alterna, de igual frecuencia. La transformacin tiene lugar sin ninguna clase de movimiento mecnico y casi sin prdida de rendimiento.

    2. Cmo se clasifican los transformadores?

    Los transformadores se clasifican de diversas formas a saber: a) Segn su uso o aplicacin, como de: Potencia. Distribucin. Medida. Aislamiento.

    Los de potencia pueden ser elevadores o reductores de voltajes. Los de medida y generalmente los de distribucin son reductores de tensin. Los de aislamiento no elevan ni reducen el voltaje, solo hacen un acople magntico.

  • b) Segn su sistema de refrigeracin: Secos (tipo abierto o sellado). En lquido (aceite mineral, lquidos de alto punto de ignicin, etc).

    c) Segn su nmero de fases en: Monofsicos. Trifsicos. Otros (bifsicos, exafsicos, zig-zag, etc).

    3. Qu partes componen un transformador?

    El transformador, cualquiera que sea su tamao, bsicamente est constituido de una parte activa que la componen el ncleo, las bobinas y sus accesorios.

    a) Parte activa: Los devanados y el ncleo forman lo que se llama la parte activa del transformador y constituye el corazn del mismo. Devanados.-Tambin llamados arrollamientos, son los encargados de recibir la tensin (arrollamiento primario) y de entregarlo (arrollamiento secundario).

    El devanado primario y el secundario forman el circuito elctrico del transformador, se construyen independientemente con un alambre de cobre aluminio en forma de espiras. Como es lgico, al terminar de arrollar quedan dos puntas que se llaman principio y fin del devanado. Estas dos puntas se comunican con la parte exterior por aisladores terminales que son de formas diferentes de acuerdo al nivel de voltaje al que estn sometidos.

  • Los dos devanados (Primario y Secundario) no estn unidos fsicamente y de acuerdo al contexto de la respuesta, debe decirse ms estrictamente "transformador de Voltaje o tensin, cuyo conjunto forma lo que se llama una fase del transformador.

    Ncleo.- Es el soporte mecnico sobre el que se enrollan los devanados y al mismo tiempo lo que permite que al energizar el transformador (tambin se dice alimentar o entregar tensin) por el devanado primario aparezca otra tensin en el secundario mediante un fenmeno natural llamado induccin magntica. El ncleo forma el circuito magntico del transformador y es construido basndose en aceros especiales.

    b) Accesorios: Segn sea el uso o aplicacin del transformador, los accesorios para ste pueden ser: Tanque, aisladores, herrajes, conmutador, indicador de nivel de aceite, termmetros, rieles, aceite, vlvula de alivio de presin, ruedas, tanque de expansin, etc.

    c) Aditamentos mecnicos: Constituidos por los tornillos, ngulos, apoyos y dems piezas que permiten el armado y el ajuste de la parte activa.

    d) El tanque: Que contiene todo lo anterior, lo protege del medio ambiente y debe estar en capacidad de evacuar el calor producido por las prdidas de energa propias de su funcionamiento.

  • e) El Aceite: Toda mquina al trabajar se calienta; el aceite refrigera la parte activa evacuando el calor generado en ella, sirviendo al mismo tiempo como elemento aislante. Hay transformadores llamados secos, que reemplazan el aceite por aire.

    4. Cul es la vida til puede tener un transformador?

    Un transformador, si es operado en las condiciones normales estipuladas en la placa de caractersticas y garantizadas por el fabricante, puede durar un mnimo de 20 aos. Esto obviamente bajo el supuesto que el transformador se encuentre adecuadamente protegido y mantenido.

    5. Cmo debo especificar un transformador?

    Se debe tener informacin entre otros de los siguientes puntos :

    a) Uso aplicacin del transformador : Residencial Industrial. b) Tipo de montaje : exterior en poste sobre piso; interior en stano, pisos superiores. c) Carga a aplicar al transformador en KVA d) Tensin de la red de alimentacin: Usualmente 22,900; 20,000 ; 13,200 10,000 voltios. e) Tipo de servicio: Monofsico o trifsico. f) Tensin de uso en el secundario : 440V, 380V (para el sistema trifsico) o 220V-110V ( para el sistema monofsico).

  • Para especificar correctamente un transformador, debe tenerse en cuenta como mnimo los siguientes puntos: Potencia capacidad expresada en KVA. Nmero de fases: monofsico o trifsico. Conexin :Dy, Dd,Yd,Yy, etc. Refrigeracin: tipo seco en lquido. Tensin primaria. Tensin secundaria. Otros.

    6. Cmo, cundo y por cunto tie