EL TRANSFORMADO

R•Integrante:•Heber Jimenez•Ing. Electrica (43) 7mo•Prof(a): Ranielina Rondon

Maracaibo 11 de marzo 2016

EL TRANSFORMADOR

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan  primarios y secundarios  según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

TRANSFORMADOR MONOFASICO Básicamente está formado por un núcleo compuesto de láminas de hierro y dos bobinados, a los cuales denominaremos primario y secundario. El bobinado primario con “N1” espiras es aquel por el cual ingresa la energía y el secundario con “N2” espiras es aquel por el cual se suministra dicha energía.En la figura 7.1 podemos observar el esquema de un transformador, del tipo de núcleo y en la figura 7.2 un transformador del tipo acorazado, en el cual los dos bobinados se ubican en la rama central, logrando con este sistema reducir el flujo magnético disperso de ambos bobinados, colocando generalmente el bobinado de baja tensión en la parte interna y el de mayor tensión rodeando a este en la parte externa.

TRANSFORMADOR MONOFASICO IDEAL

TRANSFORMADOR TRIFASICO

Los transformadores trifásicos son muy importantes ya que están presentes en muchas partes del sistema eléctrico. Este tipo de transformadores se ocupa de la elevación y reducción de la tensión en diversas partes del sistema eléctrico: En generación cerca de los generadores para elevar la insuficiente tensión de estos, así como también en las líneas de transmisión y, por último, en distribución en donde se distribuye la energía eléctrica a voltajes menores hacia casas, comercios e industrias. Todos los transformadores desde el generador hasta la entrada a nuestros hogares o industrias son transformadores trifásicos.Un transformador trifásico consta de tres fases desplazadas en 120 grados eléctricos, en sistemas equilibrados tienen igual magnitud. Una fase consiste en un polo positivo y negativo por el que circula una corriente alterna.

Las diferentes formas de conexión de los bobinados trifásicos de un transformador, recibe el nombre de grupo de conexionado. Además de identificar las conexiones de los bobinados primario y secundario (estrella, triángulo o zig-zag), el grupo de conexionado indica el desfasaje entre las tensiones de línea primaria y secundaria, de los sistemas trifásicos vinculados por el transformador. Los grupos de conexionado más comúnmente utilizados en la distribución de energía eléctrica son Dy5 (primario en triángulo, secundario en estrella, desfasaje 150 grados) y Dy11 (triángulo, estrella, 330 grados), Yy0 (estrella, estrella, 0 grados), Yd11 (estrella, triángulo, 330 grados), entre otros. El concepto práctico de grupo de conexionado adquiere relevancia para realizar una operación segura, durante la puesta en paralelo de transformadores.

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta -triángulo- (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.Delta estrella: Se usa especialmente en distribución (baja tensión) con delta en alta y estrella en baja con neutro accesible. Esto permite que la onda sinusoidal de tercera armónica se mantenga circulando por la delta, pero no se transmita a las estrella.

DIAGRAMA FASORIAL DE UN TRANSFORMADOR TRIFASICO CON CONEXIÓN D Y 5

CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES

FALLAS DEL TRANSFORMADOR1.TRANSFORMADOR CONTAMINADO

las causas de fallas de un transformador proviene por falta de mantenimiento ya que este equipo es muy importante dentro de las funciones que tiene el uso constante sin un mantenimiento adecuado produce que la calidad del aceite pierda sus cualidades y esto provoque fallas posteriores.

2.EXPLOSION DEL TRANSFORMADOR POR EXCESO DE CARGA, CALENTAMIENTO O FUGA DE ACEITE

3.RECALENTAMIENTO DEL TRANSFORMADOR POR FALTA DE VENTILACION FORZADA O FUGA DE ACEITE

4. CORTOCIRCUITO EN TRANSFORMADOR POR ACEITE CONTAMINADO POR HUMEDAD

REFRIGERACION DE LOS TRANSFORMADORES

1. Tipo AA.Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas, por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes menores de 15 kV.2. Tipo AFA.Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible de los tipo AA y su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores.3. Tipo AA/FA.Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor.  

4. Tipo OATransformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circula por convección natural dentro de una tanque que tiene paredes lisas o corrugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV.5. Tipo OA/FATransformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.6. Tipo OA/FOA/FOA.Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado – aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de operación (carga) de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: en el primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces la capacidad del tipo OA, con el segundo paso se hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10000 kVA monofásicos 15000 kVA trifásicos.

 

7. Tipo FOA.Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Estos transformadores pueden absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando al mismo tiempo.8. Tipo OW.Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural.

PUEBAS APLICADAS A TRANSFORMADORESPruebas de puesta en servicio

Son las bases para verificar y apoyar los criterios de aceptación o para analizar los efectos cuando sucedan cambios o variaciones con respecto a los valores iniciales de puesta en servicio. Se consideran pruebas eléctricas, aquellas que determinan las condiciones en que se encuentra el equipo eléctrico, para determinar su operación.

Pruebas de FabricaEstas pruebas se clasifican en 4 grupos: a)Pruebas de prototipo. Son las aplicables a nuevos diseños, con el propósito de verificar si el producto cumple con lo especificado en las normas o por el usuario (NOM‐NMX‐J‐169). b) Pruebas de rutina. Son pruebas que debe efectuar el fabricante en todos los transformadores de acuerdo con los métodos indicados en esta norma, para verificar si la calidad del producto se mantiene dentro de lo especificado por norma o por el usuario (NOM‐NMX‐J‐169).

c) Pruebas opcionales. Son las establecidas entre fabricante y usuario, con el objeto de verificar características especiales del producto.

d) Pruebas de aceptación. Son aquellas pruebas establecidas en un contrato que demuestran al usuario que el producto cumple con las normas y especificaciones correspondientes.

Pruebas de campo. Se efectúan a los equipos que se encuentran en operación o en proceso de puesta en servicio y se consideran de la siguiente manera:

Recepción y/o verificación. Se realizan a todo el equipo nuevo o reparado, considerando las condiciones de traslado; efectuando primeramente una inspección detallada de cada una de sus partes; para el caso de los transformadores de potencia se debe considerar una revisión interna de sus devanados.

Puesta en servicio. Se realizan a cada uno de los equipos en campo después de haber sido: instalados, ajustados, secados, etc., con la finalidad de verificar sus condiciones para decidir su entrada en operación.

Mantenimiento. Se efectúan periódicamente conforme a programas y a criterios de mantenimiento elegidos y condiciones operativas del equipo.

Recomendaciones Generales para realizar Pruebas Eléctricas. 1. Para equipos en operación y basándose en los programas de mantenimiento, tramitar las libranzas correspondientes o respectivas.2. Tener la seguridad de que el equipo a probar no este energizado. Verificar la apertura física de los interruptores y cuchillas seccionadoras. 3. El tanque o estructura del equipo a probar debe estar aterrizado. 4. Verificar que las condiciones climatológicas sean adecuadas y no afecten los resultados de las pruebas que se van a realizar. 5. Aterrizar el equipo a probar por 10 minutos aproximadamente para eliminar cargas capacitivas que puedan afectar a la prueba y por seguridad personal.6. Desconectar de la línea o barra, las terminales del equipo a probar. 7. En todos los casos, ya sea equipo nuevo, reparado o en operación, las pruebas que se realicen siempre deben estar precedidas de actividades de inspección o diagnóstico. 8. Preparar los recursos de prueba indispensables como son: Equipos, Herramientas, Mesas de prueba, etc.

Prueba resistencia Óhmica de los Devanados.

Con su aplicación se detectan los falsos contactos y espiras en corto circuito al compararse con los datos anteriores en caso de no tenerlos considerarlos como iniciales. La resistencia, es una propiedad (de los conductores) de un circuito eléctrico, que determina la proporción en que la energía eléctrica es convertida en calor y tiene un valor tal que, multiplicado por el cuadrado de la corriente, da el coeficiente de conversión de energía. La relación física por la que puede ser calculada la resistencia de un material de sección uniforme es: R= (R' L)/A Donde:

R= resistencia en ohms. R' = resistividad específica del material en Ohm-cm. L= longitud en centímetros A= área de la sección transversal en cm²

La medición de la resistencia óhmica de los devanados tiene fundamental importancia para tres propósitos:

a)Para el cálculo de las pérdidas I²R de los devanados. b) Para el cálculo de la temperatura promedio de los devanados al final de la prueba de elevación de temperatura. c) Como un antecedente para determinar una posible falla.

Debe determinarse con la mayor precisión posible la temperatura de los devanados al hacer la medición de la resistencia en frío. Con tal objeto deben tomarse las precauciones siguientes:

a)La medición de la resistencia en frío no debe hacerse cuando el transformador esté localizado en un lugar donde existan corriente de aire o en un local donde la temperatura ambiente cambie rápidamente. b) Para transformadores no inmersos en líquido aislante, la temperatura de los devanados debe registrarse como el valor promedio de las lecturas de dos o más termómetros, teniendo cuidado de que el elemento sensible de los termómetros estén tan cerca como sea posible al conductor de los devanados. No debe considerarse que los devanados estén a la misma temperatura que tiene el aire que está alrededor de ellos.

c) La temperatura de los devanados debe considerarse igual a la temperatura promedio del líquido aislante, siempre y cuando el transformador haya estado sin energizar sus devanados de 3 h a 8 h, dependiendo de su tamaño.

d) Si el devanado bajo prueba tiene una constante de tiempo apreciable, puede lograrse más rápidamente la estabilización con una tensión inicial mayor que la necesaria, la que posteriormente debe disminuirse conforme la corriente se aproxima a las condiciones de estabilización.

Factores que afectan la prueba.

Los factores que afectan la prueba son: conductores inapropiados, suciedad en terminales del equipo bajo prueba y los puntos de alta resistencia.

Equipos de medición.

Para las mediciones de Resistencia Óhmica, existen equipos de prueba específicamente diseñados para ello, como son los puentes de Wheatstone y Kelvin (ver figura 1 y 2); su aplicación no presenta mayor problema ya que en sí, son ohmímetros prácticamente comunes en cuanto a la forma de conexión.

Fig 1. Puente de Kelvin Marca Tinsley Modelo QJ57

Fig 2. Terminales del Puente

Los principios de operación para ambos equipos, se basan en la medición de una corriente resultante del desequilibrio entre las tensiones presentadas en un circuito formado por resistencias de valor conocido, y por una resistencia de valor por determinar, que corresponde a la del devanado por medir. Lo anterior se efectúa mediante una fuente incorporada al equipo, circulando por tanto una corriente a través del circuito, cuyo valor es registrado por el galvanómetro.

GRACIAS..