FCMFQTG-2012-03
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA TESIS DE GRADO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO ELÉCTRICO TEMA: “ESTUDIO Y CÁLCULO DEL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE ENERGÍA ELÉCTRICA PARA EL LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ” AUTORES: MANTUANO IBARRA JOSE LUIS MOREIRA PEÑARRIETA JOSE LUIS MURILLO ZAMBRANO JUAN FERNANDO DIRECTOR: Ing. Jimmy Vélez Alarcón PERIODO 2011
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instalaciones electricas
Transcript of FCMFQTG-2012-03
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UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y
QUMICAS CARRERA DE INGENIERA ELCTRICA
TESIS DE GRADO
PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE
INGENIERO ELCTRICO
TEMA:
ESTUDIO Y CLCULO DEL TRANSFORMADOR
TRIFSICO DE ENERGA ELCTRICA PARA EL
LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS DE LA
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y
QUMICAS DE LA UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB
AUTORES:
MANTUANO IBARRA JOSE LUIS
MOREIRA PEARRIETA JOSE LUIS
MURILLO ZAMBRANO JUAN FERNANDO
DIRECTOR:
Ing. Jimmy Vlez Alarcn
PERIODO 2011
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CERTIFICACIN DEL DIRECTOR DE TESIS
Ing. Jimmy Vlez Alarcn, Catedrtico de la Facultad Ciencias Matemticas, Fsicas
y Qumicas de la Universidad Tcnica de Manab en calidad Director de Tesis:
Certifico: Que los egresados de la Escuela de Ingeniera Elctrica: Mantuano Ibarra
Jos Luis, Moreira Pearrieta Jos Luis y Murillo Zambrano Juan Fernando,
han cumplido con el desarrollo de su tesis titulada ESTUDIO Y CLCULO DEL
TRANSFORMADOR TRIFSICO DE ENERGA ELCTRICA PARA EL
LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS DE LA FACULTAD DE
CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y QUMICAS DE LA
UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB
La misma que ha sido desarrollada y concluida en su totalidad, bajo mi direccin,
habiendo cumplido con todo lo requisito y reglamento que, para este efecto se
requiere.
ING. JIMMY VLEZ ALARCN
DIRECTOR DE TESIS
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CERTIFICACIN DEL TRIBUNAL DE REVISIN Y EVALUACIN
UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB
FACULTAD CIENCIAS MATEMTICAS, FSICAS Y QUMICAS
CARRERA DE INGENIERA ELCTRICA
TEMA:
ESTUDIO Y CLCULO DEL TRANSFORMADOR TRIFSICO DE
ENERGA ELCTRICA PARA EL LABORATORIO DE MQUINAS
ELCTRICAS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS,
FSICAS Y QUMICAS DE LA UNIVERSIDAD TCNICA DE MANAB
TESIS DE GRADO
Sometida a consideracin del Tribunal de Revisin y Sustentacin legalizada por el
Honorable Consejo Directivo como requisito previo a la obtencin del ttulo de
Ingeniero Elctrico aprobada por el Tribunal:
Ing. Jimmy Vlez Alarcn. Ing. Ivn Benavidez Zambrano
Director de Tesis Presidente de Tribunal de Tesis
Ing. Jorge Hermidas Macas Ing. Jorge Solrzano Vlez
Miembro del Tribunal Miembro del Tribunal
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DECLARATORIA
Toda responsabilidad con respecto a las investigaciones con sus resultados,
conclusiones y recomendaciones presentadas en esta tesis pertenece exclusivamente
a sus autores.
Mantuano Ibarra Jos Luis Moreira Pearrieta Jos Luis
CI. 1309883526 CI. 1312122870
Egresado Egresado
Murillo Zambrano Juan Fernando
CI. 1310672819
Egresado
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AGRADECIMIENTO
La vida es un camino abierto, y por el cual caminamos con gozo y esperanza, pues la
fuerza de superacin interior nos ayuda a vencer nuestras fatigas, hacindonos
renacer a cada instante. Nos permitimos agradecer a quienes nos brindaron su apoyo
durante los aos transcurridos en la Universidad.
A la Universidad Tcnica de Manab que nos acogi en sus aulas para formarnos
como Profesionales de gran valor humanitario.
A todo el cuerpo de docentes de la Facultad de Ciencias Matemticas Fsicas y
Qumicas por sus enseanzas y contribucin con nuestra formacin profesional y
persona. Y en general a todas las personas que contribuyeron con la elaboracin de
este trabajo.
Al ingeniero Jimmy Vlez Alarcn, director de tesis y amigo, le agradecemos, por el
don maravilloso de entusiasmo sincero que muchas veces nos alentaron a seguir
adelante. Adems de sus sabios consejos y enseanzas.
Al Ingeniero Ivn Benavidez, Presidente del Tribunal, agradecemos su trato amable
y cordial a lo largo de toda la carrera, especialmente su inters, colaboracin y apoyo
en el desarrollo de este trabajo.
Los autores
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DEDICATORIA
A Dios, por ser mi gua espiritual y llenarme de fortalezas en todos los momentos de
mi vida.
A mis padres Newton y Mara: Porque creyeron en m y porque me ayudaron a salir
adelante pese a las adversidades, dndome ejemplos dignos de superacin y entrega,
porque gracias a ustedes, hoy puedo ver alcanzada mi meta.
A mis hermanas Jessica y Karen. Gracias por haber fomentado en m el deseo de
superacin y el anhelo de triunfo en la vida.
A mis Abuelos Hugo y Alegra: por ser el impulso que me motiva a seguir adelante
en el logro de mis sueos.
A mi cuado Yilbert Alava y a mi Sobrino Josue que me ayudaron con su apoyo
incondicional, orientndome siempre.
Y a dos grandes personas Ing. Fabricio Fernndez e Ing. Robinson Mendoza, que
siempre me dieron su voz de aliento y perseverancia para que no desvaneciera en el
alcance de mis metas
Jos Luis Mantuano
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DEDICATORIA
La vida es un constante caminar que se hace sencillo cuando se cuenta con la
compaa de seres maravillosos que brindan lo mejor en cada instante; en mi vida,
he tenido el privilegio de contar con muchos de ellos:
Dios el mejor de mis amigos, la luz que ilumina mi camino en momentos de
oscuridad y la fuerza que me hace continuar en la construccin de mis sueos;
Mis padres Jerema y Oralia quienes con su ejemplo, esfuerzo, dedicacin, amor y
ternura infinitos me ensean el verdadero significado de la vida y me muestran que
los esfuerzos tienen siempre mayores recompensas;
Mis hermanos: Alba, Karen, Karla y Javier quienes con su apoyo incondicional me
brindan la seguridad e inspiracin para luchar juntos por un porvenir mejor y con
quienes compartimos el sentimiento sincero de que a pesar de la distancia nuestros
corazones y almas siempre estn unidos.
A mi abuela Ana, persona maravillosa con las que he construido sueos e historias
que vivirn y alimentarn para siempre mi mente y corazn.
Para todos ellos es mi bendicin y agradecimiento infinitos.
Jos Luis Moreira
VI
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DEDICATORIA
A Dios por mi gua espiritual, mi refugio y mi fortaleza.
En especial a mi madre Lcda. Eva, por su comprensin en esta gran lucha y
ayuda en momentos buenos y malos, este logro solo es por ella, porque me ha
enseado a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el
intento. Me ha dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi
perseverancia y mi empeo, y todo ello con una gran dosis de amor y sin pedir nunca
nada a cambio.
A mi abuela Mara por la paciencia, comprensin, por su empeo, por la
fuerza, por su amor, por darme fuerzas cuando mas las necesitaba y secar mis
lagrimas en los momentos que me quise retirar por alentarme a seguir con la lucha
constante del da a da en la universidad, la adoro con mi alma y jams la olvidare.
A mi padre Ing. Fernando, que crey en m y mantuvo mi equilibrio que me
permiti dar el mximo de m. Nunca le podr estar suficientemente agradecido por
ms de las discusiones y malas decisiones, pude culminar su sueo.
A mis hermanos Arq. Fernanda, Lcda. Eva, Lcdo. Renn, que respeto y
admiro, por el cario que me brindan, por los consejos y fuerzas, en todo momento.
A muchas personas que se me escapan, pero que siempre de una u otra
forma estuvieron conmigo para lograr esta meta y este regalo para mis padres, que
mas por mi es por ellos que he llegado hasta el final.
Gracias de todo corazn al Ing. Fabricio Fernndez y al Ing. Robinson
Mendoza por su incondicional apoyo.
Juan Fernando Murillo
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NNDDIICCEE
DDEESSCCRRIIPPCCIINN PPAAGGSS..
PARTE PRELIMINAR
TEMA I
DEDICATORIA II
AGRADECIMIENTO VI
CERTIFICACIN DEL DIRECTOR DE TESIS VII
CERTIFICACIN DEL TRIBUNAL DE REVISIN Y EVALUACIN VIII
DECLARACIN SOBRE LOS DERECHOS DEL AUTOR IX
NDICE X
RESUMEN XIII
SUMMARY XIV
PARTE PRINCIPAL
1. LOCALIZACIN FSICA 1
1.1 MACROLOCALIZACIN 2
1.2 MICROLOCALIZACIN 2
2. FUNDAMENTACIN 4
3.1. DIAGNSTICO 5
3.2. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA 8
3.3. PRIORIZACIN DEL PROBLEMA. 9
3. JUSTIFICACIN 10
4. OBJETIVOS 11
5.1. OBJETIVOS GENERAL 11
5.2. OBJETIVOS ESPECFICOS: 11
5. MARCO REFERENCIAL 12
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6.1. MARCO CONCEPTUAL 12
6.2. MARCO TERICO 16
6.2.1. LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS 16
6.2.2. TRANSFORMADORES ELCTRICOS 16
6.2.3. TIPOS DE TRANSFORMADORES TRIFSICOS: 18
6.2.4. CLCULO DEL NIVEL DE ILUMINACIN 35
6.2.5. INSTALACIN DEL TRANSFORMADOR TRIFSICO
INATRA DE 30 KVA
43
7. BENEFICIARIOS 56
7.1 BENEFICIARIOS DIRECTOS 56
7.2 BENEFICIARIOS INDIRECTOS 56
8.- METODOLOGA 57
9. RECURSOS 65
9.1. TALENTO HUMANO 65
9.2. RECURSOS MATERIALES 65
9.3. RECURSOS TCNICOS Y TECNOLGICOS 65
9.4. INSTITUCIONALES 65
9.5. RECURSOS ECONMICOS Y FINANCIEROS 66
9.6. MATRIZ DE MONITOREO Y SEGUIMIENTO 67
10. PRESENTACIN Y ANLISIS DE LOS RESULTADOS
OBTENIDOS EN LA SOLUCIN DEL PROBLEMA
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11.1 CONCLUSIONES 80
11.2 RECOMENDACIONES 81
12. SUSTENTABILIDAD Y SOSTENIBILIDAD 82
12.1.- SUSTENTABILIDAD 82
12.2.- SOSTENIBILIDAD 82
PARTE REFERENCIAL
14.- CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 84
X
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15.-BIBLIOGRAFA 85
ANEXOS 86
XI
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RESUMEN
El Estudio y clculo del transformador trifsico de energa elctrica para el
laboratorio de maquinas elctricas de la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y
Qumicas de la Universidad Tcnica de Manab, se la realiz con la finalidad de
aportar con un granito de arena para el desarrollo integral en el campo educativo y de
paso servir para el bienestar de la Facultad; para de esta manera obtener nuestro
Titulo de Ingeniero Elctrico.
El equipo implementado es un transformador trifsico modelo: 30 KVA, tipo:
trifsicos en aceite, voltaje primario: 13.200 volt, voltaje secundario: 220/127,
trazabilidad del producto 031121798, cuya procedencia es Guayaquil con garanta
tcnica otorgada por INATRA empresa que vendi el equipo, la cual certifica que el
transformador descrito ha sido fabricado utilizando procedimientos de alta
tecnologa, con materiales nuevos de optima calidad; cumpliendo con las normas
estipuladas por el Instituto Ecuatoriano de Normalizacin (INEN) y/o las normas del
American National Standards Instituto (ANSI).
Vale dar a conocer que la idea de cambiar el transformador fue por motivos de que el
existente ya estaba obsoleto, motivo por el cual se le dio de baja, lo cual nos motiv a
reemplazarlo por uno nuevo una vez que se realizaron los estudios de cargas de las
diferentes mquinas del laboratorio. Hoy, con el transformador instalado, la
comunidad estudiantil de la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas se
siente beneficiada de este proyecto que se llev a cabo por los autores de este trabajo
comunitario.
XII
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SUMMARY
Study and calculation of three-phase transformer to power electrical machines
laboratory at the Faculty of Mathematics, Physics and Chemistry of the Technical
University of Manabi ", she performed with the aim of providing a bit to the
development integral in the educational field and will pass to the welfare of the
Faculty to thereby obtain our degree in electrical engineering.
The team implemented a three-phase transformer model: 30 KVA, type: Three-phase
oil, Primary Voltage: 13,200 volts, the secondary voltage: 220/127, 031,121,798
traceability, whose origin is Guayaquil with technical assurance given by the
company that sold INATRA equipment, which certifies that the transformer
described is manufactured using high-tech procedures, with new materials of good
quality, meeting the standards set by the Ecuadorian Standardization Institute (INEN)
and / or the rules of the American National Standards Institute (ANSI).
It let people know that the idea of changing the transformer was on the grounds that
it was already obsolete, why he was discharged, which prompted us to replace a new
one once it loads the studies of the different lab machines. Today, with the
transformer installed, the student community of the Faculty of Mathematics, Physics
and Chemistry feels benefit from this project carried out by the authors of this
community work.
XIII
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1. DENOMINACIN DEL PROYECTO
Estudio y clculo del transformador trifsico de energa elctrica para el
laboratorio de maquinas elctricas de la Facultad de Ciencias Matemticas,
Fsicas y Qumicas de la Universidad Tcnica de Manab.
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2. LOCALIZACIN FSICA
2.1 MACROLOCALIZACIN
El presente estudio, se desarrollar en la Universidad Tcnica de Manab, Facultad
de Ciencia Matemticas, Fsicas y Qumicas, la misma que se encuentra ubicada en
la Avenida Universitaria y Calle Che Guevara, parroquia 12 de Marzo, cantn
Portoviejo, cuyos lmites son:
Al norte con los cantones: Rocafuerte, Sucre y Junn.
Al Sur con los cantones: Santa Ana y Jipijapa.
Al Este con los cantones: Bolvar y Pichincha.
Al Oeste con los cantones: Montecristi, Jaramij y con el Ocano Pacifico.
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMTICAS FSICAS Y
QUMICAS DE LA UTM.
2.2 MICROLOCALIZACIN
El proyecto se ejecutar en la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas
de la Universidad Tcnica de Manab, en el rea que corresponde al laboratorio de
maquinas elctricas que se encuentra en la planta baja de esta facultad, ubicada en la
Avenida Jos Mara Urbina.
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Sus coordenadas Geogrficas son:
Latitud: 1 2 12
Longitud: 80 27 15
Coordenadas UTM 9869100 571850
En la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas, se encuentran las
Escuelas de: Ingeniera Civil, Mecnica, Industrial, Qumica y Elctrica. Estas
escuelas, funcionan en dos edificios, uno que es principal y que fue uno de los
primeros en construirse en este centro de estudios superior, y el otro que tiene
aproximadamente unos seis aos de construccin, donde funciona la escuela de
Ingeniera Industrial.
El rea donde se instalar el transformador trifsico de energa elctrica ser el
laboratorio de maquinas elctricas de la Facultad, el que actualmente no est siendo
utilizado por no tener energa elctrica.
REA DEL LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS
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3. FUNDAMENTACIN
La Universidad Tcnica de Manab cuenta con 10 facultades entre las cuales est la
Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas est conformada por un
equipo de autoridades, docentes, discentes, empleados, trabajadores, que imparte
enseanza acadmica superior hasta cuarto nivel.
Desarrolla investigaciones con plena libertad acadmica, cientfica y administrativa,
y cumple acciones en beneficio de la colectividad difundiendo el conocimiento
tcnico y cientfico en la solucin de los problemas existentes.
En la actualidad, en esta facultad estudian 2.390 estudiantes, de los cuales 203 se
educan en la Escuela de Ingeniera Elctrica, quienes se preparan de acuerdo de
estudio en los que se requiere de espacios adecuados para el desarrollo de prcticas,
tanto en el campo cientfico como tecnolgico.
Ante este contexto, resulta de extrema importancia que todos los laboratorios de la
facultad de ciencias matemticas, fsicas y qumicas de esta facultad, estn en
condiciones adecuadas y presten las condiciones optimas para desarrollar los
procesos prcticos de aprendizaje que contribuyan al fortalecimiento de su formacin
profesional.
Una de las asignaturas que reciben los estudiantes de esta facultad en las escuelas de
ingeniera elctrica e ingeniera industrial, es laboratorio de mquinas elctricas, a
travs de esta asignatura, el estudiante adquiera los conocimientos que le sean tiles en
su actividad profesional. Dentro de la Malla curricular por semestre, esta asignatura se
la facilita los semestres: octavo, noveno y dcimo semestre de Ingeniera Elctrica.
Por las caractersticas y fundamentos cientficos de la asignatura, esta requiere para su
eficiente tratamiento, de un espacio adecuado, donde tanto el docente como los
estudiantes tengan la oportunidad de aplicar los principios tericos, experimentar,
solucin de problemas extra-clase, discutir en grupo de problemas prcticos, se suma a
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estos las necesidades de todo el proceso y los objetivos de la asignatura con los que se
pretende que el estudiante sea capaz de:
- Aprender a reconocer los diagramas a bloques
- Manejo de mquinas elctricas y de su sistema de control
- Simulacin de alternadores
- Simulacin de todo tipo de mquinas elctricas
- Desarrollo de circuitos lgicos complejos
- Desarrollo de sistemas de control de velocidad complejos
Ante este antecedente resulta necesario entonces mejorar y modernizar las reas donde
se desarrollan los procesos de formacin tcnico prctica de los estudiantes de la
escuela de Ingeniera Elctrica, especialmente el laboratorio de mquinas elctricas el
mismo que en los actuales momentos no presta las condiciones adecuadas sobre todo si
se considera el avance vertiginoso que ha tenido la ciencia y tecnologa, avances y
cambios que necesariamente se relacionan con sistemas elctricos diseados y
construidos de acuerdo a los actuales requerimientos.
3.1. DIAGNSTICO
La Facultad de Ciencias Matemticas, Fsica y Qumicas, funciona desde 1955, su
primer decano fue el profesor Universitario Seor Ingeniero Csar Delgado Otero, la
escuela de Ingeniera elctrica fue una de las dos escuelas con la que se abri esta
facultad, pero fue en 1959 cuando se matricularon 17 estudiantes.
La escuela de Ingeniera Elctrica cuenta con una poblacin de 203 estudiantes, de
los cuales egresan un promedio aproximado de 22 alumnos por promocin. Esta
escuela ha tenido altos y bajos en cuanto a nmero de estudiantes que se matriculan y
egresan de la carrera, actualmente ingresa un promedio de 63 estudiantes de los
cuales un 22 egresan en el tiempo establecido para la culminacin de la carrera.
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En los ltimos aos se ha experimentado un creciente desarrollo en todos los niveles
acadmicos de la Universidad Tcnica de Manab, lo que sin duda alguna es positivo
para la provincia, teniendo en la actualidad 15.762 estudiantes, de los cuales 1111
pertenecen a la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas y 203 a la
Escuela de Ingeniera Elctrica.
La estructura acadmico-administrativa de la Facultad esta expresa en el Estatuto y
Reglamentos, la misma que se puede manifestar en la siguiente forma: Junta de
Facultad. H. Consejo Directivo, Decanato, Sub-Decanato y Juntas de Carreras.
Comisiones permanentes y temporales.
La Facultad de Ciencias Matemtica, Fsicas y Qumicas una de las primeras en
crearse en la Universidad, se ve en la imperiosa necesidad de actualizarse, debido a
que la estructura tcnica de la carrera, demanda aplicar nuevos programas de
ingeniera para mejorar las diversas actividades acadmicas de acuerdo a los avances
tecnolgicos con que ahora se dan los procesos educativos y que actualmente no
posee debido a que fue diseada en una poca que no existan este tipo de tcnicas y
herramientas.
La Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas, la tercera en haber sido
creada, tiene un gran nmero de estudiantes y profesores, derecho que obliga a
quienes lleven la direccin de los proceso acadmicos, busquen da a da mejorar la
calidad de los mismos para ser ms eficientes y productivos en todos los sentidos.
Cuenta con dos edificios funcionales, el uno, que es el principal, de tres plantas, con
un amplio paraninfo, con pasillos que tienen cerca de 40 espaciosas aulas; en este
funcionan, desde su inauguracin, la biblioteca de la Universidad. Se complementa
su infraestructura con varios talleres y laboratorios. El otro edificio de reciente
construccin, con dos plantas, en el cual funciona la escuela de Ingeniera Industrial.
A pesar de los cambios que se han dado en las facultades, an se observan
problemas, especialmente en ciertos laboratorios que por el uso del material, el paso
del tiempo y el inadecuado mantenimiento a los equipos e instalaciones, se han
deteriorado, y hoy, requieren urgentemente ser reparados o reemplazados.
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Para desarrollar el proceso de formacin acadmica y profesional la escuela de
Ingeniera Elctrica, cuenta con 4 aulas funcionales, donde reciben clase los
estudiantes a partir del quinto semestre, que es donde empieza la especializacin de
acuerdo a la carrera que escojan los alumnos. Adems cuenta con cuatro talleres y
dos laboratorios que se detallan a continuacin, con su respectiva implementacin.
Laboratorio de Mquinas elctricas:
Generadores.
Auto-transformadores.
Un simulador Feedback.
Mquinas demostrativa rotante CA y CC.
Laboratorio de lnea de transmisin:
Aparatos de medidas, osciloscopios
Un simulador lneas con cargas capacitivas, resistivas e inductivas.
Taller elctrico:
Herramienta complementarias
Cajas de Herramientas de electricidad.
Laboratorios de lneas elctricas
Laboratorio para prueba de transformadores
Herramientas complementarias (escaleras, prtiga, cinturn casco rache etc.)
Circuito elctrico:
Tablero Feedback, constructor de electricidad y electrnica.
Laboratorio de Controles automticos:
Consolas didcticas, equipadas con PLC y controles automticos.
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En lo que respecta a los procesos de formacin acadmica de los estudiantes, en la
actualidad se ha implementado el sistema por crditos, pero, todava hay 4 grupos
cuyo proceso de formacin se lo hace de acuerdo a la anterior malla curricular.
Por el sistema de crdito, la aplicacin prctica la reciben a partir del tercer nivel de
crdito a travs de la asignatura Taller Elctrico.
La metodologa que utilizan los docentes para socializar los contenidos de las
diferentes asignaturas, dependen de las tcnicas de la asignatura y de la experiencia
que tienen los docentes para el manejo de contenidos.
Si bien es cierto, la formacin acadmica que reciben los estudiantes de la Escuela de
Ingeniera Elctrica, tiene muchos elementos que se pueden considerar como punto
fuertes en cuanto al perfil de los egresados, pero as mismo existen factores que
influyen en esta formacin como el que se presenta actualmente en cuanto a las
prcticas de laboratorio de maquinas elctricas y otras reas de la facultad que no
estn siendo utilizadas en ninguna actividad acadmica, debido a su deterioro y poca
funcionalidad.
3.2. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA
Considerando todos los avances de la ciencia y la tecnologa, los cambios en cuanto a
las competencias que se pretenden desarrollar en los estudiantes de Ingeniera
Elctrica de la Facultad de Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas, entre otros
factores, resulta necesario establecer los puntos dbiles que tiene la formacin
acadmica de los futuros profesionales, entre los principales figuran:
Laboratorios y talleres no acorde a los actuales procesos de aprendizaje y prctica
de los estudiantes.
Poca aplicacin prctica de conocimientos tericos en las asignaturas prcticas.
Poca coordinacin y trabajo en equipo entre estudiantes y autoridades para la
gestin de proyectos de mejoramiento institucional.
Desinters de los estudiantes por su formacin profesional.
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Los puntos anteriormente citados requieren ser atendidos de manera urgente de tal
manera que los estudiantes que egresan de la facultad de C.M.F.Q. , desarrollen las
competencias que requieren para ser un verdadero profesional con un alto perfil
acadmico.
3.3. PRIORIZACIN DEL PROBLEMA.
De todos los talleres y laboratorios de la facultad, uno de los que requiere mayor
intervencin, en cuanto a su abastecimiento de energa elctrica, es el laboratorio de
maquinarias elctricas, pues de esto depende que los estudiantes reciban las prcticas
de laboratorio, la misma que no estn siendo realizadas por encontrarse ste sin
energa elctrica, debido a que el transformador que existente ya cumpli su ciclo de
vida y al tener el bobinado de una de sus fases averiada es necesario reemplazarlo
con otro transformador que cumpla con las caractersticas y condiciones tcnicas
requeridas actualmente.
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4. JUSTIFICACIN
El laboratorio de mquinas elctricas de la Facultad de Ciencias Fsicas y Qumicas
de la Universidad tcnica de Manab se implement hace 15 aos como un espacio
de soporte para la formacin tcnico prctica de los estudiantes de la Facultad de
Ciencias Matemticas, fsicas y Qumicas, especialmente de los estudiantes de
Ingeniera elctrica, quienes requieren contar con estos espacios para aplicar los
conocimientos tericos que reciben como parte de su formacin.
Al estar quemado el transformador del laboratorio de maquinas elctricas no se va a
cumplir la necesidad de conocimiento que deben tener los Ingenieros Elctricos pues
esta es una de las razones que justifica la ejecucin del presente proyecto.
Este proyecto se lo considera factible, puesto que se cuenta con el recurso humano
capacitado, pues una de las competencias que los estudiantes de ingeniera elctrica
logran desarrollar a travs de su formacin acadmica, es precisamente la de disear
y construir sistemas de iluminacin, fuerza y climatizacin. Parte fundamental para
la ejecucin de esta propuesta es tambin el apoyo del Director de escuela, Decano
de la facultad y personal docente, ya que lo consideran importante y beneficioso para
la escuela de Ingeniera Elctrica, especialmente para la formacin tcnico-prctica
de los estudiantes.
La ejecucin de esta propuesta tendr un impacto positivo para toda la escuela, pues
no solo beneficiarn los estudiantes que van a egresar, sino a todos los futuros
profesionales de esta carrera.
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5. OBJETIVOS
5.1. OBJETIVOS GENERAL
Implementar con un transformador trifsico de 30 KVA el Laboratorio de
Mquinas Elctricas de la Carrera de Ingeniera Elctrica de la Facultad de
Ciencias Matemticas, Fsicas y Qumicas de la Universidad Tcnica de Manab,
durante el Periodo 2011-2012, para optimizar las prcticas de laboratorio de
maquinas elctricas.
5.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:
Realizar el clculo de energa de acuerdo a la necesidad de la demanda
requerida.
Elegir un transformador: como el mejor en su tipo de ncleo, disposicin de
devanado, tipo de conexin, ya que cada una de estas caractersticas puede ser la
mejor en su tipo, debido a que depende de la aplicacin donde vayamos a usar;
Efectuar la instalacin del transformador
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6. MARCO REFERENCIAL
6.1. MARCO CONCEPTUAL
DEFINICIONES IMPORTANTES RELACIONADAS CON LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un
cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, por medio de
interaccin electromagntica. Est constituido por dos o ms bobinas de material
conductor, aisladas entre s elctricamente y por lo general enrolladas alrededor de
un mismo ncleo de material ferromagntico. La nica conexin entre las bobinas la
constituye el flujo magntico comn que se establece en el ncleo.
Transformador elevador/reductor de tensin
Son empleados por empresas transportadoras elctricas en las subestaciones de la red
de transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir las prdidas por efecto
Joule.
Transformadores elevadores
Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensin
de salida con respecto a la tensin de entrada. Esto quiere decir que la relacin de
transformacin de estos transformadores es menor a uno.
Transformadores variables
Tambin llamados "Variacs", toman una lnea de tensin fija (en la entrada) y
proveen de tensin de salida variable ajustable, dentro de dos valores.
Transformador de aislamiento
Proporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que
consigue una alimentacin o seal "flotante". Suele tener una relacin 1:1.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Subestaci%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joule
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Transformador de alimentacin
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones
necesarias para el funcionamiento del equipo.
Transformador trifsico
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 -tringulo- () y las combinaciones
entre ellas: -, -Y, Y- y Y-Y. Hay que tener en cuenta que an con relaciones
1:1, al pasar de a Y o viceversa, las tensiones de fase varan.
Transformador de pulsos
Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rpida (baja autoinduccin)
destinado a funcionar en rgimen de pulsos y adems de muy verstil utilidad en
cuanto al control de tensin 220 V.
Transformador de lnea o Flyback
Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con
TRC (CRT) para generar la alta tensin y la corriente para las bobinas de deflexin
horizontal. Suelen ser pequeos y econmicos.
Transformador diferencial de variacin lineal
Artculo principal: Transformador diferencial de variacin lineal
El transformador diferencial de variacin lineal (LVDT segn sus siglas en
ingls) es un tipo de transformador elctrico utilizado para medir desplazamientos
lineales.
Transformador con diodo dividido
Es un tipo de transformador de lnea que incorpora el diodo rectificador para
proporcionar la tensin continua de MAT directamente al tubo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Autoinducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/CRThttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Deflexi%C3%B3n_horizontal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Deflexi%C3%B3n_horizontal&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador_diferencial_de_variaci%C3%B3n_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador
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Transformador de impedancia
Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y lneas de transmisin
(tarjetas de red, telfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de
vlvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.
Estabilizador de tensin
Es un tipo especial de transformador en el que el ncleo se satura cuando la tensin
en el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensin en el
secundario quedan limitadas.
Transformador hbrido o bobina hbrida
Es un transformador que funciona como una hbrida. De aplicacin en los telfonos,
tarjetas de red, etc.
Balun
Es muy utilizado como balun para transformar lneas equilibradas en no equilibradas
y viceversa. La lnea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del
secundario del transformador.
Transformador electrnico
Est compuesto por un circuito electrnico que eleva la frecuencia de la corriente
elctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir
drsticamente su tamao.
Transformador de frecuencia variable
Son pequeos transformadores de ncleo de hierro, que funcionan en la banda de
audiofrecuencias.
Transformadores de medida
Entre los transformadores con fines especiales, los ms importantes son los
transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y rels protectores
en circuitos de alta tensin o de elevada corriente.
http://es.wikipedia.org/wiki/Antenahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_transmisi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Etapa_de_potenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Impedanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Altavozhttp://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%ADbridahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tel%C3%A9fonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Balun
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Autotransformador
El primario y el secundario del transformador estn conectados en serie,
constituyendo un bobinado nico.
Transformador con ncleo toroidal
El ncleo consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita,
sobre el que se bobinan el primario y el secundario.
Transformador de grano orientado
El ncleo est formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre s
misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las lminas de hierro dulce
separadas habituales.
Transformador de ncleo de aire
En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin ncleo
o con un pequeo cilindro de ferrita que se introduce ms o menos en el carrete, para
ajustar su inductancia.
Transformador de ncleo envolvente
Estn provistos de ncleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha,
envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersin.
http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrita
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6.2. MARCO TERICO
6.2.1. LABORATORIO DE MQUINAS ELCTRICAS
El Laboratorio de Mquinas Elctricas, perteneciente a la Escuela de Ingeniera
Elctrica, se abarca tareas de docencia y de atencin profesional al medio.1
Servicios de asistencia.- El Laboratorio de Mquinas Elctricas posee una serie de
servicios que brinda al medio:
Caractersticas de vaco y carga de motores y transformadores
Ensayos de calentamiento en motores y transformadores
Determinacin de fallas. Diagnstico
Diseo, verificacin y seguimiento hasta su optimizacin de mquinas elctricas
Ensayos de reactancias
Ensayos de recepcin "in situ" de mquinas elctricas
Estudio de corrientes de cortocircuito
Estudio de coordinacin de protecciones en redes de baja y media tensin
Estudio de luminotecnia en espacios abiertos y mbitos cerrados.
6.2.2. TRANSFORMADORES ELCTRICOS
Hace algo ms de un siglo que se invent el Transformador. Este dispositivo ha
hecho posible la distribucin de energa elctrica a todos los hogares, industrias, etc.
Si no fuera por el transformador tendra que acortarse la distancia que separa a los
generadores de electricidad de los consumidores.
Se denomina transformador a un dispositivo electromagntico (elctrico y
magntico) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una
corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la
potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin prdidas,
tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida). Ojo no hay transformadores de
corriente continua. Como la mejor forma de transportar la corriente elctrica es en
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alta tensin, pero despus hay que disminuirla hasta 220V al llegar a las viviendas,
solo es posible transportar la corriente en c.a. ya que existen transformadores. Nunca
se transporta en c.c.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin
electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas
devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se
denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y
Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.:
La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que har circular, por ella, una corriente
alterna. Esta corriente inducir un flujo magntico en el ncleo de hierro. Como el
bobinado secundario est arrollado sobre el mismo ncleo de hierro, el flujo
magntico circular a travs de las espiras de ste.
Al haber un flujo magntico que atraviesa las espiras del "Secundario", se generar
por el alambre del secundario un voltaje Habra una corriente si hay una carga (el
secundario est conectado a una resistencia por ejemplo).
La razn de la transformacin del voltaje entre el bobinado "Primario" y el
"Secundario" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de
vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de
voltaje.
La relacin entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado
primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es
directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y
secundario (Ns) .
Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de
espiras de cada bobinado. Cuando el secundario tiene un mayor numero de vueltas
que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente,
http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro
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el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un numero menor
de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea
el caso, la relacin siempre se da en trminos del voltaje en el primario, el cual puede
aumentarse o reducirse en el devanado secundario.
6.2.3. TIPOS DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS:
Transformador trifsico de tipo ncleo
Sobre cada columna se devana el conductor primario y secundario de la fase
correspondiente. Existe un desequilibrio debido a las corrientes magnetizantes de las
tres fases que son distintas entre s, dado a que el circuito magntico de la columna
central es corto que las columnas laterales. Este desequilibrio tiene influencia
solamente para las condiciones de operacin en vaco.
Tipo Acorazado. Este tipo de ncleo, a comparacin con el ncleo tipo columna
tiene la ventaja con respecto al llamado tipo columna, de reducir la dispersin
magntica, su uso es ms comn en los transformadores monofsicos. En el ncleo
acorazado, los devanados se localizan sobre la columna central.
Dado que las tenciones en el transformador tipo acorazado presentan menos
distorsiones en las salidas de las fases este trasformador es mejor que el trasformador
tipo ncleo.
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Transformador trifsico de tipo acorazado:
Formas de los devanados
La forma de los devanados de los transformadores dependen en parte del nivel de
voltaje que manejan pudindolos clasificar en devanados de baja y alta tensin, la
razn principal por la que los hemos clasificado los devanados de esta manera es por
que los criterios que se toman en cuenta al momento del diseo de los devanados en
baja tensin son diferentes a los usados en el diseo de los devanados de alta tensin.
Devanados en alta tensin. Los transformadores de alta tensin son usados
principalmente en lneas de distribucin en el cual ingresa 22000V al primario y se
obtiene 220V al secundario, donde se puede observar una gran diferencia de
tensiones razn por la que los criterios de diseo son diferentes a los usados en los
transformadores de baja tensin.
Devanados en baja tensin. Generalmente los devanados que trabajan en baja
tensin estn constituidos de dos o tres capas sobrepuestas de espiras, estas espiras
estn aisladas entre s por papel o mas generalmente se usan cables esmaltados.
Devanados en alta tensin. Los devanados de alta tensin, tienen muchas ms
espiras que los devanados de baja tensin. Estos devanados se pueden encontrar
comnmente constituido de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina
y est 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
construccin 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 nmero de espiras por
capa en este tipo de devanado; es superior al constituido de varias bobinas
discoidales.
Disposicin 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 dispersin del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe una buena
http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/materiales-construccion/materiales-construccion.shtml
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separacin entre las espiras de la bobina y colocando al primario lo ms cerca posible
del secundario. Para alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de
disposicin de devanados:
El devanado concntrico simple, donde cada uno de los devanados est distribuido a
lo largo de toda la columna del ncleo, el devanado de tensin ms baja se encuentra
en la parte interna, ms cerca del ncleo y aislado de este, mientras que el de tensin
ms elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados.
En el devanado tipo alternado, los dos devanados estn subdivididos cada uno en
cierto nmero de bobinas que estn dispuestas en las columnas en forma
alternada.
El devanado concntrico doble, se consigue cuando el devanado de menor tensin se
divide en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al exterior uno de otro.
Esta configuracin de devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de
dispersin es la mitad del valor de la reactancia de dispersin que produce el
concntrico 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 mecnicos son mejor las disposiciones de tipo alternado, pues
permite que el transformador soporte mejor los esfuerzos mecnicos.
Las consideraciones que se deben tomar en cuenta desde el punto de vista de diseo,
para la disposicin de los devanados, son aquellos referentes al enfriamiento, el
aislamiento, la reactancia de dispersin y a los esfuerzos mecnicos.
Conexiones de transformadores trifsicos
Para decidir la conexin ms apropiada para acoplar las fases, se deben tener en
cuenta muchas consideraciones, que en ocasiones podran ser contradictorias a
simple vista. Para realizar una conexin conveniente es necesario un estudio a detalle
de las posibles soluciones, sus ventajas y desventajas, y cuando se aplican.
http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/soluciones/soluciones.shtml
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CONEXIN ESTRELLA-ESTRELLA
Ventajas. Conexin ms econmica para transformadores de alta tensin que de
pequea potencia.
Pueden conectarse neutros a los dos bobinados, tanto con la tierra, como para una
distribucin equilibrada con cuatro cables. Una de las conexiones ms sencillas para
poner "en fase", en el funcionamiento en paralelo.
Debido al tamao relativamente grande de los conductores, la capacidad
electrosttica entre las espiras es elevada, de manera que los esfuerzos debidos a las
ondas producidas por sobretensiones momentneas que afectan a los enrollamientos,
se disminuyen considerablemente.
Si una fase en cualquier bobinado funciona defectuosa, las dos fases restantes pueden
funcionar resultando una transformacin monofsica. La carga que podra
suministrar seria del 58 por ciento de la potencia normal trifsica.
Inconvenientes. Los neutros negativos son muy inestables, a menos que sean
slidamente conectados a una toma de tierra.
Las unidades trifsicas o bateras de polaridad opuesta no pueden funcionar en
paralelo, a no ser que la conexin de las fases del primario o del secundario de un
transformador o batera se invierta.
http://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/electrostatica/electrostatica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondashttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtml
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Una avera en una fase hace que una unidad trifsica no pueda trabajar en una
distribucin de tres fases hasta que se repare. La construccin de los enrollamientos
es ms dificultosa y su coste, ms elevado. Especialmente cuando es para corrientes
altas.
Aplicaciones. Los transformadores conectados de estrella-estrella encuentran su
mayor aplicacin como unidades de ncleo trifsico para suministrar una potencia
relativamente pequea. En la prctica, es generalmente difcil conseguir que una
carga de iluminacin por distribucin trifsica de cuatro hilos resulte siempre
equilibrada y, por esta razn esta conexin no es apropiada para tales cargas.
Para la distribucin de fuerza; esta conexin es completamente apropiada desde el
punto de vista de su funcionamiento, con tal que se empleen transformadores de
ncleo trifsico, pues los transformadores tipo de concha y monofsicos en tndem a
menudo producen perturbaciones debidas a los armnicos.
Conexin estrella-estrella con triangulo terciario
El devanado con triangulo terciario, consiste en un enrollamiento auxiliar adicional
empleado en ciertas condiciones con los transformadores o bateras de
transformadores trifsicos y este enrollamiento queda separado y es distinto de los
enrollamientos primario y secundario, aunque va devanado sobre los mismos
ncleos. La conexin 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 circuito externo, o al que
se pueden conectar terminales, los que podrn ser empleados para los fines que se
citan ms abajo.
http://www.monografias.com/trabajos11/ilum/ilum.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml
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Ventajas. Estas sern mejor comprendidas estudiando las aplicaciones de esta
conexin, la cual, como se ver, resulta bastante limitada en la prctica.
Inconvenientes. Enrollamientos adicionales, que dependen en su tamao de los fines
para que se diseen, lo cual aumenta el tamao de la estructura y el coste inicial de
los aparatos. Las caractersticas del enrollamiento terciario son las mismas que las de
un enrollamiento en triangulo ordinario. Si se emplea para alimentar una carga
externa 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 electroesttica inducida, a menos que el circuito sea
conectado a la tierra, bien por medio de un terminal, bien mediante un compensador
trifsico con neutro a la tierra. Si el triangulo queda aislado, se puede presentar la
misma tensin anormal, pero como esta se reduce al enrollamiento auxiliar,
fcilmente puede evitarse este inconveniente.
Una avera en el circuito en triangulo auxiliar, puede hacer que el transformador o
batera resulte inservible como consecuencia del fenmeno del tercer armnico o
tambin los enrollamientos principales pueden resultar averiados como consecuencia
de una ruptura en el circuito en triangulo.
Aplicaciones. Usado conjuntamente con transformadores trifsicos de conexin
estrella-estrella, estrella con estrella interconectada y estrella interconectada con
estrella, del tipo de concha o bien bateras trifsicas de transformadores con ncleo
monofsico, el bobinado terciario aislado en triangulo facilita el corto circuito de la
componente del tercer armnico de la corriente magnetizante. Lo cual elimina a este
tercer armnico de los enrollamientos principales. Los puntos neutros de tales
enrollamientos son, por esta razn, estables y pueden ser conectados con la tierra sin
originar efectos perniciosos para el transformador o distribucin. En este caso, el
bobinado terciario en triangulo est proyectado para facilitar la F.M.P. (fuerza
magntica principal) correspondiente a la que se requiere para eliminar al tercer
armnico. Los transformadores del tipo de ncleo trifsico, con las conexiones
previamente mencionadas, no requieren este circuito terciario en triangulo, pues el
tercer armnico es despreciable.
http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO
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Adems de facilitar el corto circuito del tercer armnico de la corriente magnetizante.
El bobinado terciario en triangulo puede ser utilizado para alimentar una carga
externa, tal como motores, y tambin para fines generales de distribucin. Si los
motores son del tipo sincrnico. puede resultar un aumento muy importante del
factor de potencia del primario del transformador y la intensidad de la corriente en el
circuito primario puede reducirse apreciablemente. El bobinado terciario en
triangulo, cuando alimenta una carga externa, tanto puede aplicarse a los
transformadores trifsicos del tipo de ncleo, como a los tipo acorazado y tambin a
las bateras de transformadores, es de particular inters en los casos en que la tensin
necesaria para la carga auxiliar, es considerablemente ms baja que la tensin del
enrollamiento secundario.
Comparado con la conexin de triangulo a estrella, el bobinado terciario en triangulo
ayuda a limitar las corrientes anormales en el caso de un corto circuito de lnea a
neutro y esto depende de la impedancia entre el bobinado terciario y los
enrollamientos principales.
Conexin de triangulo-estrella interconectada
Ventajas. Las tensiones del tercer armnico quedan eliminadas por la circulacin de
las corrientes del tercer armnico en el bobinado primario en triangulo.
El neutro del secundario puede ser conectado a la tierra, o puede ser utilizado para
fines de la carga, o puede servir de neutro para una distribucin de corriente continua
trifilar.
http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/tain/tain.shtml
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Se puede obtener una distribucin desequilibrada de cuatro cables, y las tensiones de
desequilibrio son relativamente pequeas, siendo proporcionales solamente a la
impedancia interna de los bobinados, lo que permite alimentar simultneamente
circuitos equilibrados y desequilibrados.
Inconvenientes. No se dispone de neutro para la toma de tierra en el primario,
aunque esto no constituya de modo necesario un inconveniente pues la alimentacin
en el lado del primario del transformador est conectada a la tierra en el generador o
en el secundario del transformador elevador de tensin.
Una avera en una fase impide el funcionamiento de una batera o unidad trifsica.
El enrollamiento en triangulo puede resultar dbil mecnicamente en el caso de un
transformador reductor con una tensin muy grande en el primario, o con una tensin
en el primario medianamente alta, y pequea potencia.
Debido al desplazamiento de la fase entre las mitades de los enrollamientos, que
estn conectados en serie para formar cada fase, los enrollamientos en estrella
interconectada requieren un 15.5% ms de cobre, con el consiguiente aumento del
aislamiento total. El tamao del armazn, tambin por esta razn es mayor con el
aumento consiguiente del coste del transformador.
Aplicacin. La aplicacin principal de esta conexin tiene efecto en transformadores
reductores de tensin para alimentar convertidores sincrnicos trifsicos y, al mismo
tiempo, proporcionar en el lado de la estrella interconectada, un neutro para la
distribucin de corriente continua. A causa de la interconexin en l secundario, se
puede tener una corriente continua muy desequilibrada sin que produzca efectos
nocivos en la caracterstica magntica del transformador.
Esta conexin solamente resulta aconsejable tratndose de transformadores trifsicos
del tipo de acorazado o de bateras de tres transformadores monofsicos. La
interconexin en el secundario no es necesaria en los transformadores trifsicos del
tipo de ncleo usual, pues, al emplear un enrollamiento simple en estrella, se produce
un flujo magntico que circula siguiendo el circuito magntico en la misma
http://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#COBREhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml
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direccin, en los tres brazos, y como el flujo continuo correspondiente debe
encontrar un camino de retorno a travs del aire o a travs del depsito del
transformador y del aceite, resulta que sus efectos magnticos son despreciables.
Conexin estrella-tringulo
Ventajas. Se eliminan las tensiones del tercer armnico por la circulacin de la
corriente de este tercer armnico 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 conexin ms conveniente para
los transformadores reductores de tensin, debido a las caractersticas 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 distribucin de cuatro cables, a menos que se disponga un
aparato auxiliar.
Un defecto en una fase hace que no pueda funcionar la batera o unidad trifsica
hasta que se la repare, el enrollamiento en triangulo puede resultar dbil
mecnicamente en el caso de un transformador elevador con una tensin en el
secundario muy alta, o con una tensin secundaria medianamente alta y potencia
pequea.
Aplicaciones. La aplicacin principal de esta conexin tiene efecto en los
transformadores reductores para alimentar una carga equilibrada trifsica, por
ejemplo, motores.
http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml
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Conexin de triangulo-estrella
Ventajas. Se eliminan las tensiones del tercer armnico al circular la corriente de
este tercer armnico 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 pequeas, siendo solamente
proporcionales a las impedancias interna de los enrollamientos. Por esta razn se
pueden alimentar simultneamente 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
secundario del transformador elevador de tensin.
Una avera en una fase hace que una batera o unidad trifsica no pueda funcionar
hasta que se la repare.
El enrollamiento en triangulo puede ser dbil mecnicamente en el caso de un
transformador reductor de tensin con el primario a tensin muy alta o con una
tensin mediana en el primario y potencia pequea.
Aplicaciones. La aplicacin principal tiene efecto como reductor de tensin para
alimentar una distribucin de cuatro cables, con carga equilibrada o desequilibrada.
Con esta conexin se puede alimentar una carga mixta, como para motores e
iluminacin. Esta conexin es igualmente aplicable para elevar la tensin con miras a
alimentar una distribucin de alta tensin o lnea de transmisin, pues son eliminadas
las tensiones del tercer armnico, puede disponerse de un neutro en la A.T. para
conectar con la tierra, y los enrollamientos de A.T. poseen las caractersticas ms
robustas.
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Conexin 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 armnico entre las lneas y el neutro en el primario, se
alimentan por la oposicin entre tales tensiones en las mismas de los enrollamientos
que estn conectadas en serie para constituir una fase.
Ambos enrollamientos son muy robustos mecnicamente. En este aspecto, esta
conexin es prcticamente tan buena como la de estrella-estrella.
Inconvenientes. Se requiere en el enrollamiento primario un 15,5 % de cobre
adicional, con el aumento correspondiente en el aislamiento total. El tamao de la
armazn debe, por consiguiente, ser mayor y el coste del transformador es ms
elevado.
Debido a las dificultades de fabricacin en la construccin de las bobinas, el
enrollamiento en estrella interconectada debe ser siempre de baja tensin. Por esta
razn, esta conexin no resulta apropiada para transformadores reductores de
tensin. La tolerancia en los desequilibrios de la carga es mayor cuando el
enrollamiento en estrella interconectada es el secundario.
Aplicaciones. Esta conexin se ha aplicado como sustituye de las de estrella-
triangulo o de triangulo-estrella. Se deseaba una conexin con la cual se pudieran
http://www.monografias.com/trabajos11/tole/tole.shtml
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alimentar cargas desequilibradas y tambin eliminar las tensiones del tercer armnico
con un enrollamiento que posee la rigidez mecnica de la conexin en estrella.
La combinacin de estrella interconectada a estrella result que daba los resultados
deseados, con la excepcin de que no se eliminaban las tensiones del tercer armnico
en el bobinado en estrella. La conexin de estrella interconectada a estrella puede,
por esta razn, utilizarse para los fines en que resulte apropiado emplear la conexin
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 deber ser el
de alta tensin.
Conexin de estrella-estrella interconectada
Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.
Como esta combinacin 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 ltima
conexin se aplica igualmente a la que describimos, Debe observarse de todas
maneras, que, cuando las observaciones referentes a la conexin estrella
interconectada a estrella se aplique a la conexin estrella a estrella interconectada, las
palabras "primario" y "secundaria" debern intercambiarse. En la Gran Bretaa, por
lo menos, la conexin estrella-estrella interconectada se ha empleado para sustituir la
de triangulo a estrella en los transformadores reductores de tensin de potencia
relativamente pequea y tensiones primarias altas, con las cuales un enrolamiento en
triangulo no tendra estabilidad mecnica. La carga desequilibrada que admite esta
conexin, es mayor que con la combinacin estrella interconectada a estrella.
http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtml
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CONEXIN DE ESTRELLA INTERCONECTADA-DOBLE
TRIANGULO
Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.
Esta conexin 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 pequea y tambin cuando se desea una ausencia
completa de tensin del tercer armnico: 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.
CONEXIN DE ESTRELLA A DOBLE TRIANGULO
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Ventajas. El enrollamiento primario posee gran resistencia mecnica, y necesita solo
una aislacin mnima, tanto en condiciones normales de funcionamiento, como con
sobrecargas transitorias inherentes a la conexin en estrella.
El neutro del primario puede conectarse con la tierra.
Los enrollamientos secundarios poseen las ventajas correspondientes a las
conexiones en triangulo para corrientes intensas de baja tensin.
Se eliminan las tensiones del tercer armnico por la circulacin de las corrientes de
este tercer armnico en los secundarios conectados en triangulo.
Inconvenientes. No se dispone de neutro en el secundario para una distribucin de
corriente continua o alterna.
El fallo en una fase hace que la batera o unidad trifsica no funcione hasta que se
repare la avera.
Aplicaciones .Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.
CONEXION DE TRIANGULO A DOBLE ESTRELLA
Ventajas. Se eliminan las tensiones del tercer armnico por la circulacin de estas
corrientes en el primario en triangulo.
http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml
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32
Las conexiones de doble estrella re-quieren solo tres enrollamientos, en vez de seis
que son necesarios para los de doble triangulo.
Las derivaciones para el arranque en los transformadores que alimentan
convertidores rotativos, se pueden sacar fcilmente del inducido en doble estrella.
Se dispone de neutro para una distribucin 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 mecnicamente, y tambin
las dificultades de construccin de los enrollamientos son mayores y el coste, ms
elevado.
Si falla una fase, una batera o unidad trifsica no puede funcionar hasta que aquella
se repare.
Aplicaciones. Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.
Para una distribucin de baja tensin con tres circuitos separados monofsicos
trifilares.
CONEXION DE ESTRELLA INTERCONECTADA A DOBLE ESTRELLA
Ventajas. En circunstancias excepcionales esta conexin 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 electrosttica, y de que interese
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33
conectar con la tierra el neutro del primario del transformador. A pesar de la
circulacin de la corriente del tercer armnico que tiene efecto entre el secundario
del transformador y los enrollamientos del convertidor, pueden aparecer pequeos
residuos de tensiones de este tercer armnico en los neutros de la conexin de
estrella-doble estrella, de manera que, si con esta conexin el neutro del primario se
conectase con la tierra, apareceran tensiones del tercer armnico en cada terminal de
la lnea, y esto podra producir corrientes de carga excesivas con interferencia sobre
las lneas telefnicas. No obstante, si el enrollamiento primario es en estrella
interconectada, no aparecen tensiones del tercer armnico, ni en el neutro ni en los
terminales de la lnea.
Inconvenientes. Los enrollamientos en estrella interconectada requieren un 15,5%
ms de cobre que los enrollamientos, en estrella para la misma tensin de la lnea.
En el bobinado en estrella interconectada, con objeto de mantener las impedancias lo
ms bajas posible entre las mitades de los enrollamientos de un mismo brazo del
ncleo, es necesario entrelazar las bobinas individuales, y esto introduce una
cantidad considerable de dificultades de construccin con tensiones elevadas y un
aumento apreciable en el tamao de la armazn del transformador.
Aplicaciones. Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.
Para distribucin de baja tensin con tres circuitos separados monofsicos trifilares.
Conexin Scott
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Las caractersticas de sus enrollamientos son similares, en el aspecto de la rigidez
mecnica, a las de la conexin de estrella a estrella. En el bobinado trifsico se
dispone de un neutro para conectar con la tierra y para la red de distribucin. En el
bobinado bifsico, se pueden conectar los enrollamientos para tener un suministro
con tres o cuatro cables, segn se desee. Las mitades de los enrollamientos del
transformador en el lado trifsico pueden entrelazarse, con objeto de evitar una
reactancia excesiva, Debido al factor de potencia interna en el lado trifsico, y
aunque la carga tenga un factor de potencia igual a la unidad, dos unidades
monofsicas que forman una conexin Scott pueden solo producir el 88,6% de la
potencia en kVA que proporcionaran por separado.
Aplicaciones. Para alimentar, con sistemas trifsicos, cargas bifsicas o monofsicas.
Para unir sistemas trifsicos y bifsicos.
CONEXIN DOBLE SCOTT
Las caractersticas de esta conexin son muy similares a las de la conexin Scott. Se
eliminan prcticamente las tensiones del tercer armnico por la circulacin de estas
corrientes en los enrollamientos del convertidor rotativo y del transformador, y en el
lado de las seis fases se dispone de un neutro para conectar con la tierra o sistema de
distribucin.
Aplicaciones. Para alimentar convertidores rotativos de seis fases por medio de
sistemas bifsicos.
http://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtml
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6.2.4. CLCULO DEL NIVEL DE ILUMINACIN
ESPECIFICACIONES:
Nivel de iluminacin requerido, laboratorio 50 Lx
Luminaria categora V
Limpieza semestral FPT = 0.96 (limpio)
H = 2.65 m
Nmero de lmparas por luminarias (L) (6 de 4 y 2 de 3)
Paredes color (crema)
Columnas color verde
Tacho color blanco
Seccin total = 73.28 m2
Seccin del bao = 3.4398 m2
Seccin laboratorio = 69.8402
Se utilizaran lmparas fluorescentes luz del da 40 W
Para el circuito de iluminacin el conductor numero 14 THHN
Para el circuito de fuerza el conductor numero 12 THNN
40 w = 2500 lm
Altura del plano de trabajo 80 cm
CALCULO:
RCL =
RCL =
[Por tablas anexo (1) luminarias cat VRCL ]
a
3
3.0999
4
b
0.48
x
0.43
b
c
-
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COEFICIENTE DE UTILIZACIN:
El acomodo se le realiza de la siguiente manera:
2 iluminarias de 3 x 40 watts para zonas de motores
6 luminarias de 4 x 40 watts para zona general de laboratorio.
-
37
ZONA DEL BAO:
La zona del bao requiere un nivel de iluminacin de 40 watts.
UBICACIN DE LAS LUMINARIAS:
DISTRIBUCIN DE LOS CIRCUITOS:
Lmenes N lmparas Potencias
6 x 4 x 40 = 960
2 x 3 x 40 = 240
1200
+ Foco del bao 40
1240 watts
[ ]
-
38
[ ]
REA DEL BAO:
CIRCUITO DE ILUMINACIN CONDUCTOR CABLE # 14 TH HN
CALCULO DEL CIRCUITO DE FUERZA
MAQUINA # 1
Ducto 1
3 Conductores TH HN # 8 +
1 Conductor Tierra
Alimentador = 1.25 x 8.55 = 10.68 Amp
Disyuntor = 10.68 Amp (250 %)
= 26.71 Amp = 30 Amp.
3 p
MAQUINA N 2
Ducto 1
-
39
3 Conductores TH HN # 8 +
1 Conductor Tierra
Alimentador = 1.25 x 8.55 = 10.68 Amp
Disyuntor = 10.68 Amp (250 %)
= 26.71 Amp = 30 Amp.
3 p
MOTOR 1 + MAQUINA 3
Ducto 1
2 Conductores TH HN # 8 + NEUTRO
Alimentador = 1.25 ( 5 . 5 Amp)
Disyuntor = 6.875( 250%)
= 17.1875 = 20 Amp
MAQUINA 3
3 Conductores TH HN # 8 + NEUTRO
Alimentador = 1.25 ( 48 Amp)
Disyuntor = 60 Amp
MAQUINA 4
Ducto 1
3 Conductores TH HN # 8 + CONDUCTOR TIERRA
Alimentador = 1.25 ( 32 Amp)
Disyuntor = 40 Amp
MOTOR 2 (220 VOLTS)
Ducto 1
2 Conductores # 8 + NEUTRO
-
40
Alimentador = 1.25 ( 5 . 5 Amp) +
Disyuntor = 6.875 ( 250%)
= 17.1875 = 20 Amp.
DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES AL TABLERO
Circuito 1
P1 = 5.30 m
P2 = 7.60 m
P3 = 5.20 m
P4 = 6.10 m
P5 = 4.60 m
P6 = 4.60 m
Circuito 3 Y 220 Voltios
Maquina 1 = 7.00 m
Maquina 2 = 3.50 m
MOTOR 1
+ maquina 3 = 3.30 m
Motor 2 = 6.50 m
Maquina 4 = 3.50 m
Fb = 8.31 M
-
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CALCULO CIRCUITO MONOFSICO
Distancia en metros de los conductores ( x2) hasta los tomacorrientes.
P1 = 5.30 m
P2 = 7.60 m
P3 = 5.20 m
P4 = 6.10 m
P5 = 4.60 m
P6 = 4.60 m
P7 + P8 = 8.91 m
P9 = 7.91 m
Distancia total = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 (P7 + P8) P9
Distancia total = 50.41 mts.
La tubera ser de media pulgada y albergara 3 conductores 2 # THHN de seccin
3.31 mm2 u un conductor # 14 para la puesta a tierra del circuito de toma corriente
monofsicos.
Para los circuito de fuerza la tubera ser de 1 en la cual caben 8 conductores # 8
THHN.
Se estima una potencial de 300 voltios por cada salida dando un total de 2700 vatios
de potencia total , ya que son 9 salidas monofsicas.
P = 2700 vatios
P = V.I
I=
I= 21.26 amp.
Para circuitos de fuerza 1 e Ei * calibre mnimo permitido es Es * Ei # 12. En
Ei laboratorio ser Ei # 12 TH HN de seccin 3.31 mm2 y capacidad de
conduccin de 25 Amp. Utilizando la tabla de anexo A.
-
42
Cond. # 12 = 0.0082 ( 50.41 m) %
Cond. # 12 = 0.413 %
La cada mxima permitida Es 3% para circuitos derivados y 5% para el
alimentador y el circuito derivado
FB + circuito 1 3 HP
Ducto 1
3 conductores TH HN TIERRA
1 Circuito 1 + TIERRA
Alimentador = 1.25 * 8.55 = 23.71 Amp. = 30 Amp.
3 P 30 Amp.
CARACTERSTICAS DEL EQUIPO IMPLEMENTADO
MODELO: TRANSFORMADOR DE 30 KVA
TIPO: TRIFSICOS EN ACEITE
VOLTAJE PRIMARIO: 13.200 VOLT
VOLTAJE SECUNDARIO: 220/127
TRAZABILIDAD DEL PRODUCTO 031121798
PROCEDENCIA: GUAYAQUIL - ECUADOR
GARANTA TCNICA:
Entre las principales tenemos:
-
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INATRA garantiza que el transformador descrito ha sido fabricado utilizando
procedimientos de alta tecnologa, con materiales nuevos de optima calidad;
cumpliendo con las normas estipuladas por el Instituto Ecuatoriano de
Normalizacin (INEN) y/o las normas del American National Standards Instituto
(ANSI)
INATRA garantiza el contra desperfectos producidos en la operacin normal, que se
deban exclusivamente a defectos de fabricacin, ya sea en materiales de mano de
obra. La garanta aplica siempre que el equipo se hubiere manipulado
adecuadamente e instalado con las protecciones elctricas apropiadas y segn las
estipulaciones de la institucin reguladora proveedora del servicio de energa
elctricas en la localidad.
La garanta incluye la reparacin del desperfecto en el equipo, siempre que se ajuste
a las estipulaciones del presente documento. El costo de montaje, desmontaje y
transporte no ser asumido por INATRA. Asimismo INATRA no se responsabiliza
por eventuales indemnizaciones de daos y perjuicios como consecuencia del
desperfecto en el producto suministrado. INATRA no cubrir indemnizaciones por
lucro cesante ocasionados por la ausencia del equipo durante su evaluacin y
eventual reparacin en fbrica.
6.2.5. INSTALACIN DEL TRANSFORMADOR TRIFSICO INATRA DE
30 KVA
-
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Paralelo de Transformadores Trifsicos
La conexin de transformadores en paralelo se hace necesaria debido a los
incrementos de la demanda que superan la capacidad existente o cuando los
requerimientos de confiabilidad y continuidad de operacin lo exigen, este es el caso,
que si un transformador falla, el otro continuar alimentando la carga sin
interrupcin.
Cuando la demanda de energa se reduce temporalmente, resulta ms econmico
operar un transformador pequeo cerca de su lmite de capacidad a plena carga que
un transformador mayor a capacidad reducida.
Por lo que, cuando la demanda energtica es muy fluctuante resulta ms provechoso
la instalacin de dos o ms transformadores en paralelo que utilizar un transformador
de gran capacidad. En estas condiciones el sistema es ms flexible porque tiene la
posibilidad de agregar una parte de los transformadores en paralelo cuando sea
necesario. Dos transformadores trifsicos operarn en paralelo si tienen el mismo
arreglo en los devanados (por ejemplo, Y-delta), estn conectados con la misma
polaridad, tienen la misma rotacin de fase y su desplazamiento angular es el mismo.
Para conectar dos transformadores en paralelo, los diagramas de tensin deben,
coincidir.
Por supuesto, es necesario que los dos transformadores tengan impedancia,
capacidad nominal y frecuencia similares.
La divisin de la corriente de carga, en proporcin a las capacidades de KVA de los
transformadores en paralelo est determinada por la igualdad de sus voltajes
nominales, relacin de vueltas en los devanados, porcentaje de impedancias y
relaciones de su reactancia a su resistencia.
Si estas condiciones no se cumplen, las corrientes de carga no se pueden dividir
proporcionalmente en las capacidades nominales de KVA de los transformadores, y
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45
puede surgir una diferencia de fase entre las corrientes. Para simplificar la conexin
de los transformadores en paralelo y evitar la necesidad de pruebas de polaridad,
rotacin de fase, etc., el ANSI en su norma C 57. 12. 70-1964 (R-1971) uniforma las
marcas y la conexin para transformadores de distribucin y potencia.
Los transformadores marcados segn tal norma, pueden operar en paralelo por la
simple conexin de terminales numeradas igualmente. Por supuesto, esto es aplicable
a los transformadores que tienen caractersticas similares como la relacin de vueltas,
impedancia, desplazamiento angular, etc.
Cuando tenemos un transformador conectado a barras, alimentando un cierto
receptor, por ejemplo de 50 KVA, y la demanda de este receptor aumenta a
100KVA, necesitamos instalar otro transformador de 50 KVA. Este se conecta en
paralelo con el anterior y ahora la potencia es suficiente para alimentar esa demanda
del receptor. Se unen primarios a las barras de alimentacin, y se unen secundarios a
las barras de distribucin o salida, pero, para poder hacer esta conexin en paralelo
se deben cumplir ciertas condiciones:
1. Igualdad de tensiones y relacin de transformacin.
2. Igualdad de desfase de los diagramas vectoriales (secundario respecto al primario).
3. Igualdad de secuencia.
4. Igualdad de tensiones de cortocircuito.
5. Una cierta relacin de potencia.
Entonces, cumplindose estas cinco condiciones, se pueden conectar en paralelo dos
o ms transformadores.
Anlisis de cada Condicin:
1. Igualdad de Tensiones y relacin de transformacin:
Por estar unidos primarios y secundarios es lgico que las tensiones primarias y
secundarias deben ser iguales, pues sino un transformador le enviara corriente al
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otro. No basta con que la relacin sea igual, deben ser tambin iguales las tensiones.
Por ejemplo: 1000/100 y 100/10.
Tengo igual relacin pero no puedo conectar un primario de 1000V con otro de
100V. Igualdad de tensiones primarias y secundarias implica igual relacin pero
igual relacin no implica iguales tensiones primarias y secundarias. De no cumplirse
esta condicin aparecen corrientes circulantes entre las mquinas, ya en vaco.
No es conveniente que estas superen el 10% de las nominales.
2. Igual desfase de diagramas vectoriales (secundario respecto del primario):
La condicin fundamental para que puedan funcionar los transformadores en
paralelo, es que los terminales a empalmar entre si se hallen en todo momento al
mismo potencial. Hemos visto conexin tringulo, estrella y veamos la Zig-Zag pero
antes interpretemos las conexiones y sus diagramas vectoriales correspondientes
Si a este ltimo bobinado, lo dividimos en dos partes tenemos la conexin Zig-Zag.
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3. Secuencia o sentido de rotacin de las fases Secundarias:
La secuencia de fases se llama al orden de rotacin de los vectores Es la sucesin en
el tiempo, de los mximos de los parmetros elctricos tensin o intensidad, en las
tres fases de un sistema. A ella corresponde un sentido de rotacin del diagrama
vectorial.
Los transformadores cuya secuencia sea opuesta, es decir tengan sentido de giro de
los diagramas vectoriales opuesto no pueden conectarse en paralelo, porque en un
determinado instante van a coincidir los vectores de tensin secundaria pero, aun
siendo del mismo grupo de conexin, en el instante siguiente los vectores comienzan
a desplazarse y aparecen diferencias de potencial entre las fases homlogas.
Entonces, para poner en paralelo, los transformadores deben tener diagramas
vectoriales que giren en igual sentido. Todo depende de las conexiones internas del
transformador. Observemos un motor elctrico trifsico, segn el orden de
conexiones a las lneas ABC o RST en nuestro pas es el sentido de giro, si
permutamos dos fases el giro es en sentido contrario.
4. Igualdad de tensiones de Cortocircuito:
La tensin de cortocircuito sirve entre otras cosas para determinar la impedancia de
la mquina, ya que:
Zcc = Ucc / Icc
Donde:
R = Resistencia total referida
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Z = R2 + Xl
2
Xl = reactancia total referida
Zcc = Ucc/ In
Vcc = Voltaje de cortocircuito
Zcc = Impedancia de cortocircuito
La In se obtiene de la mquina y la Ucc figura en placa, luego se conoce la
impedancia de la mquina. Dos transformadores en paralelo en esquema unifilar
seran como dos impedancias en paralelo respecto de la carga. La corriente que viene
de la red y que pide el receptor se distribuye segn los valores de las impedancias
internas, si son iguales, cada transformador aporta la misma potencia de 100 KVA
cada uno que pide la carga.
Pero si son distintas, pasar ms corriente por la ms chica, en el ejemplo (abajo), la
de 2%, saltan los fusibles protectores (a) y al quedar solo con un transformador de
100 kVA y la carga pidiendo 200 kVA, tambin saltan las protecciones y quedan las
dos mquinas fuera de servicio.
-
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Es decir, tenemos suficiente potencia instalada en los transformadores para abastecer
el receptor y no podemos alimentarlo porque nos saltan las protecciones debido a la
sobrecarga que sufre la mquina de menor impedancia.
5. Cierta relacin de Potencia:
Condicin ntimamente ligada a la anterior. Resulta que segn la potencia de la
mquina es la ucc% que tiene, a mayor potencia mayor ucc% , tiene ms resistencia
(mas alambre), es ms grande, mayor dimensin fsica, por consiguiente, ms L,
luego aumenta Z, aumenta ucc, es decir, la ucc% = f(P) y ucc% _ Pot.
Si graficramos ucc% = f(pot) es una curva creciente. Luego podr poner en paralelo
mquinas cuyas ucc% difieran slo en un 10 % y no ms. En una gama de potencias,
una regla prctica es que la relacin de potencia sea 1:3.
Es decir si debo alimentar 200 kVA podr poner en paralelo uno de 50 kVA y en la
condicin lmite otro de 150 kVA, en servicio transitorio.
Anlisis de la placa de tres Transformadores de alimentacin:
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones
necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan
su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva,
evitando que ste se queme, con la emisin de humos y gases que conlleva el riesgo
de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que
sustituir todo el transformador.
Transformador: ubicado en el Laboratorio de Mquinas elctricas de la Carrera de
Ingeniera Elctrica:
Este transformador trifsico es utilizado para el suministro o el transporte de energa
a grandes distancias de sistemas de potencias elctricas. Lo que normalmente
conocemos como la distribucin elctrica, pero a grandes distancias.
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Detalles del transformador Trifsico instalado
Si la transformacin se hace mediante un transformador trifsico, con un ncleo
comn, podemos ver que la columna central est recorrida por un flujo F que, en
cada instante, es la suma de tres flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120. El
flujo F ser pues siempre nulo.
En consecuencia, se puede suprimir la columna central. Como esta disposicin (fig.
b) hace difcil su construccin, los transformadores se construyen con las tres
columnas en un mismo plano (fig. C). Esta disposicin crea cierta asimetra en los
flujos y por lo tanto en las corrientes en vaci.
En carga la desigualdad de la corriente es insignificante, y adems se hace ms
pequea aumentando la seccin de las culatas con relacin al ncleo central.
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En un transformador trifsico cada columna est formada por un transformador
monofsico, entonces toda la teora aplicada en los transformadores monofsicos es
vlida para los trifsicos, teniendo en cuenta que las magnitudes que all aparecen
hace referencia ahora a los valores por fase.
Grupos de Conexin de los Transformadores Trifsicos
Para relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias, no basta
en los sistemas trifsicos con la relacin de transformacin, sino que se debe indicar
los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta
Tensin y el de Baja Tensin.
Una manera de establecer estos desfases consiste en construir los diagramas
fasoriales de tensiones y corrientes, conociendo: la conexin en baja y alta tensin
(estrella, tringulo o zig-zag), las polaridades de los enrollados en un mismo circuito
magntico o fase, y las designaciones de los bornes. Lo que se presentar a
continuacin son todos los tipos de conexiones para transformadores trifsicos:
Delta-delta, delta-estrella, estrella-delta, estrella estrella; tambin se mostrar
-
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mediante grficas el cambio que sufren los valores de corriente y voltaje a lo largo de
las lneas y fases del circuito.
Conexin Delta - Delta:
Se utiliza esta conexin cuando se desean mnimas interferencias en el sistema.
Adems, si se tiene cargas desequilibradas, se compensa dicho equilibrio, ya que las
corrientes de la carga se distribuyen uniformemente en cada uno de los devanados.
La conexin delta-delta de transformadores monofsicos se usa generalmente en
sistemas cuyos voltajes no son muy elevados especialmente en aquellos en que se
debe mantener la continuidad de unos sistemas. Esta conexin se emplea tanto para
elevar la tensin como para reducirla.
En caso de fa
