TRABAJO-MAQUINAS.docx

7/17/2019 TRABAJO-MAQUINAS.docx

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Universidad de PamplonaPamplona - Norte de Santander - Colombia

Tels: (7) 5685303 - 568530 - 5685305 - !a": 568#750 - $$$%&nipamplona%ed&%'o

Una universidad incluyentey comprometidacon el desarrollo integral

AUTOTRANSFORMADOR

JUAN DAVID SOTO RUDAS1082951812

JOHN DAVID BEJARANO VIVAS1032459106ALBERTO JOS VILLERO GMEZ

109426921INGENIER!A ME"ATRNI"A

ING# JORGE LUIS D!AS RODR!GUEZ

M$%&'($) E*+,-.',$)

18/S D 2015

UNIVERSIDAD DE AMLONA


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#Una universidad incluyentey comprometidacon el desarrollo integral

TABLA DE CONTENIDOS

% ntrod&''i*n

#% +&totrans,ormador

3% enta.as / esventa.as

% Tipos e +&totrans,ormadores

5% +&totrans,ormador 1ed&'tor

6% +&totrans,ormador 2levador

7% +&totrans,ormador ono,4si'o

8% +&totrans,ormador Tri,4si'o

%

0%


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3Una universidad incluyentey comprometidacon el desarrollo integral

INTRODUCCINEl autotransformador nace por una necesidad econmica ante el precio de

los transformadores convencionales con devanado secundario.

Frecuentemente se utilizan en sistemas elctricos de potencia, y se han

convertido en una de las opciones ms factibles a la hora de realizar un

diseo frente al transformador convencional, debido a su viabilidad a la

hora de hacer las mismas tareas, aunque no siempre es lo mejor ya que

posee ventajas y desventajas. lo lar!o del trabajo se mencionaran ciertas

ventajas como la forma en que se disminuyen los materiales que son

utilizados, por lo que la relacin costo"beneficio es muy notoria en estos

transformadores. #ero por otra parte su uso se ve notablemente limitado

debido a la falta de circuitos primarios y secundarios independientes, por lo

que una elevacin en la potencia repercute en el circuito. #or tanto este tipo

de transformador se usa con relaciones de transformaciones bajas.


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AUTOTRANSFORMADOR

Un a&totrans,ormador es &n trans,ormador espe'ial ,ormado por &n

devanado 'ontin&o &e se &tilia a la ve 'omo primario 9 se'&ndario por lo

&e las tensiones de alimenta'i*n 9 salida no van aisladas entre s% +

di,eren'ia del tras,ormador de dos devanados &n a&totrans,ormador

trans,iere ener;a entre los dos 'ir'&itos en parte por a'oplamiento

ma;n


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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

2n el a&totrans,ormador la poten'ia es trans,erida al 'ir'&ito se'&ndario

mediante el devanado p&esto &e es el mismo por ello =a'e &etrans,orme m4s poten'ia &e &n trans,ormador separador 'l4si'o en i;&aldad

de n>'leo ma;n


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solo para se;&ridad de la instala'i*n sino tambi


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I2= P/V2

I = I2 I1

Autotransformador Elevador

Con este tipo se obtiene &na tensi*n ma9or &e el de la red%

Figura (Autotransformador !"e#ador)

N1= N1+ N2

I1= P/V1

I2= P/V2

I = I1 I2


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POTENCIA EN UN AUTOTRANSFORMADOR

Unas de las 'ara'tersti'as de &n a&totrans,ormador es el =e'=o de &e a

di,eren'ia de los trans,ormadores de varios bobinados este trans,ormador no

brinda &n aislamiento ;alv4ni'o entre el primario 9 el se'&ndario dado &e

ambos est4n 'one'tados ,si'amente mediante el devanado 'om>n% 2sta

'ara'tersti'a 'omo men'ionamos es &na de s&s prin'ipales desventa.as

pero tambi


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Por lo tanto obtenemos:

@&eda 'laro &e '&anto m4s pe&eAo es el n>mero de v&eltas del devanado

serie respe'to al devanado 'om>n ma9or ser4 la venta.a en '&anto a la

poten'ia 9a &e los devanados mane.ar4n menos poten'ia &e la &e

realmente 'ir'&la por el trans,ormador%

e la >ltima e'&a'i*n se desprende enton'es &e el 'one'tar &n

trans,ormador est4ndar en 'on,i;&ra'i*n a&totrans,ormador me permitira

mane.ar &na poten'ia ma9or &e la &e podra mane.ar di'=o trans,ormador

en &na 'one"i*n est4ndar%

CORRIENTE DE EXITACIN

?a 'orriente de e"'ita'i*n tiene menos importan'ia '&ando el trans,ormador

,&n'iona 'omo a&totrans,ormador &e '&ando lo =a'e 'omo trans,ormador

de dos 'ir'&itos% Si las tensiones de los devanados tienen s&s valores

nominales a 'ar;a n&la el ,l&.o en el n>'leo tiene s& valor nominal 9 los

ampere B espira totales en va'o son los mismos tanto si el trans,ormador

est4 'one'tado 'omo a&totrans,ormador 'omo si lo est4 'omo trans,ormador


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ordinario de dos 'ir'&itos% ?a 'orriente de e"'ita'i*n vara inversamente 'onel n>mero de espiras por las &e 'ir'&la la 'orriente de e"'ita'i*n% Como las

tensiones nominales son propor'ionales a los n>meros de espiras los volt B

ampere de e"'ita'i*n a la tensi*n normal son los mismos tanto si el

trans,ormador est4 'one'tado 'omo a&totrans,ormador 'omo si lo est4 'omo

trans,ormador ordinario de dos 'ir'&itos%

Ij en % como autotransformador / Ij en % como transformador de dos circuitos

= (EH EX) / EH

2sta rela'i*n es apli'able a &n trans,ormador dado 'one'tado 'omo

a&totrans,ormador o 'omo trans,ormador de dos 'ir'&itos% 2s s*lo

apro"imadamente la ra*n de la 'orriente de e"'ita'i*n de &n

a&totrans,ormador a la de &n trans,ormador de dos 'ir'&itos di,erentes pero

de i;&al valor nominal 9a &e el por'enta.e de la 'orriente de e"'ita'i*n en

los diseAos normales vara al;o 'omo el tamaAo%

2l despre'iar la 'orriente de e"'ita'i*n en &n trans,ormador ordinario de dos

'ir'&itos s&ele introd&'ir &n error pe&eAo e"'epto en el an4lisis de

problemas rela'ionados dire'tamente 'on los ,en*menos de e"'ita'i*nespe'ialmente de a&ellos en los &e interviene el 'omportamiento de los

arm*ni'os% Como por lo ;eneral la 'orriente de e"'ita'i*n de &n

a&totrans,ormador es m&9 dn

menor%

Ref: M.I.T., Circuitos Magnticos y Transformadores, Revert, Buenos Aires 1981.

FUNCIONAMIENTO CON CARGA

Si se 'one'ta &na impedan'ia entre los p&ntos D 9 tal 'omo lo m&estranlas ,i;&ras sin entrar en 'onsidera'iones sobre el 'ar4'ter de por a=ora

se prod&'ir4 &na varia'i*n en las 'ondi'iones de ,&n'ionamiento% p&ede

tener 'ar4'ter *=mi'o ind&'tivo o 'apa'itivo% +l 'one'tarla entre dos p&ntos


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&e a'&san &na di,eren'ia de poten'ial 'ir'&lar4 &na 'orriente &ellamamos # 'orrespondiente a se'&ndario%

Autotransformador reductor Autotransformador e"e#ador

Para determinar el sentido instant4neo de esta 'orriente se'&ndaria

=a;amos la si;&iente observa'i*n: en &n dado instante la ,%e%m% ind&'ida es

tal &e el p&nto + tiene ma9or poten'ial &e el % ?&e;o los ve'tores de 29

2# podemos ima;inarlos dib&.ados 'on la ,le'=a =a'ia arriba% ?a tensi*n

primaria debe ven'er a la ,%e%m% primaria l&e;o en ese instante la 'orriente

primaria 'ir'&la 'on sentido 'ontrario al &e 'orrespondera a la ,%e%m%

primaria es de'ir de + =a'ia % 2n el se'&ndario en 'ambio la tensi*n en

los bornes 9 la ,%e%m% tienen el mismo sentido l&e;o la 'orriente 'ir'&la =a'ia

arriba es de'ir de =a'ia D%

E@&< s&'ede en el tramo Ddonde tenemos dos 'orrientes en'ontradasF


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@&e s*lo 'ir'&lar4 la di,eren'ia entre ambas es de'ir &e en el tramose'&ndario del bobinado 'ir'&la &na 'orriente:

IBD= I I!

ebiendo a'lararse &e esta di,eren'ia debe tener 'ar4'ter ve'torial% Pero 9a

se 'omiena a palpar &na de las venta.as del a&totrans,ormador% 2n &na

se''i*n del bobinado 'ir'&la s*lo la di,eren'ia de las 'orrientes primaria 9

se'&ndaria% @&iere de'ir &e en el tramo + D tenemos la 'orriente G en el

D tenemos la di,eren'ia (#-) 9 en el 'ir'&ito de 'ar;a tenemos la 'orriente

#% 2n estas 'onsidera'iones estamos pres'indiendo de la 'orriente de va'opor&e 9a sabemos &e es de valor m&9 pe&eAo 'omparada 'on la primaria

de 'ar;a% Pro'ediendo as se p&eden =a'er simpli,i'a'iones importantes%

eamos la rela'i*n entre las 'orrientes primaria 9 se'&ndaria% Ha'iendo

abstra''i*n de la 'orriente ma;netiante por s& pe&eAe sabemos &e los

+mper-v&eltas primarios deben ser i;&ales a los +mper-v&eltas se'&ndarios

l&e;o podemos es'ribir en este 'aso 9 a'larando &e la e"presi*n es

al;ebrai'a 9 no ve'torial por lo &e est&diamos para trans,ormadores al

despre'iar 0:

"!I!= "I

@&e por simple 'ambio de miembro de s&s ,a'tores permite es'ribir:

("!/ ") / (I/ I!) = #

1ela'i*n &e es inversa a la de tensiones lo mismo &e s&'eda para los

trans,ormadores% Si &eremos 'ono'er la rela'i*n entre las 'orrientes'ir'&lantes en la se''i*n s&perior e in,erior del bobinado podemos pro'eder

as:

2n primer l&;ar sabemos 9a &e:


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IBD= I I!

/ si dividimos esta e'&a'i*n por la 'orriente primaria o sea por la 'orriente

&e 'ir'&la entre + 9 D se tiene:

(IBD/ IAB) = (I/ IAB) (I!/ IAB)

+=ora anali'emos lo &e =a res&ltadoG el primer t


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CLCULO DE AUTOTRANSFORMADORESMONOFSICOS

?os '4l'&los desarrollados en este traba.o no obede'en a &na re;la ,i.a ni a

&n pro'eso matem4ti'o de,inido previamente son prod&'to de la e"perien'ia

en el diseAo 9 'onstr&''i*n de trans,ormadores a&totrans,ormadores d&rante

m&'=os aAos%

Por ello no es de e"traAar &e en los '4l'&los &e si;&en se en'&entren

,*rm&las &e inte;ren n>meros 'onstantes &e no se sabra e"pli'ar m&9

bien el por&


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V1-Tensi*n primaria

V2-Tensi*n se'&ndaria

P-Poten'ia del a&totrans,ormador en +%

INCREMENTO DE LA TENSIN SECUNDARIA

+l i;&al &e en los trans,ormadores la tensi*n se'&ndaria se ve a,e'tada

'&ando se 'one'ta al 'ir'&ito se'&ndario la 'ar;a nominal de tal manera &e


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ESPIRAS POR VOLTIO.2l valor de 5 es &na 'onstante%

ESPIRAS TOTALES.

Reductor

Elevador

ESPIRAS DEL CIRCUITO SECUNDARIO.

Reductor

Elevador

ESPIRAS DEL CIRCUITO PRIMARIO.

Reductor

Elevador


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SECCIN DEL NCLEO

Reductor

Elevador

INTENSIDAD DEL CIRCUITO SECUNDARIO.

Reductor

Elevador

INTENSIDAD DEL CIRCUITO PRIMARIO.

Reductor


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Elevador

INTENSIDAD DE PASO

Reductor

Elevador

SECCION DEL HILO DEL DEVANADO PRIMARIO

$=densidad de corriente en A/mm2

Reductor

Elevador

SECCIN DEL DEVANADO SECUNDARIO

Reductor


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Elevador

DIMETRO DEL DEVANADO

Primri!

S"#$%&ri!

CALCULO DE AUTOTRANSFORMADORESTRIFSICOS

?os a&totrans,ormadores tri,4si'os son los m4s &tiliados debido a s& ba.o'osto permiten a&mentar o dismin&ir la tensi*n en donde no se pre'ise el

aislamiento de la red


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#0Una universidad incluyentey comprometidacon el desarrollo integral

PROCESO DE CLCULO

DATOS

Como siempre se tiene &e partir de las ne'esidades &e se pre'isan en la

apli'a'i*n para poder 'al'&lar &n a&totrans,ormador tri,4si'o 9 en este 'aso

'on'reto son:

V1-Tensi*n primaria

V2-Tensi*n se'&ndaria

P-Poten'ia del a&totrans,ormador en +

?a 'one"i*n m4s ;eneral de este tipo de a&totrans,ormadores tri,4si'os es

en estrella%

INCREMENTO DE LA TENSIN SECUNDARIA


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RELACIN DE TRANSFORMACIN.

ESPIRAS POR VOLTIO.

2l valor de 5 es &na 'onstante%

ESPIRAS TOTALES.

ESPIRAS DEL CIRCUITO SECUNDARIO.

ESPIRAS DEL CIRCUITO PRIMARIO.


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##Una universidad incluyentey comprometidacon el desarrollo integral

SECCIN DEL NCLEO

INTENSIDAD DEL CIRCUITO SECUNDARIO.

INTENSIDAD DEL CIRCUITO PRIMARIO.

INTENSIDAD DE PASO

SECCION DEL HILO DEL DEVANADO PRIMARIO

$=densidad de corriente en A/mm2

SECCIN DEL DEVANADO SECUNDARIO


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DIMETRO DEL DEVANADO

Primri!

S"#$%&ri!

CONEXIONES TRIFASICAS

%-one&i'n en estrella de autotransformadores

Tres a&totrans,ormadores mono,4si'os p&eden 'one'tarse en estrella 'omo

se indi'a en la ,i;&ra (+)%2n estas 'ondi'iones el 'omportamiento del ban'o

es an4lo;o en m&'=os aspe'tos al de &n ban'o de tres trans,ormadores de

dos 'ir'&itos 'one'tados en estrella B estrella% Si el ne&tro est4 aislado 'omo

el de la ,i;&ra (+) las tensiones respe'to al ne&tro est4n dese&ilibradas a

menos &e los trans,ormadores ten;an 'ara'tersti'as de e"'ita'i*n

e"a'tamente i;&ales% +dem4s las tensiones entre lnea 9 ne&tro 'ontienen

ter'eros arm*ni'os relativamente ;randes ori;inados por la s&presi*n de los

ter'eros arm*ni'os de las 'orrientes de e"'ita'i*n%


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$one&i'n En ri*n+ulo De Autotransformadores

Tres a&totrans,ormadores p&eden 'one'tarse en tri4n;&lo en la ,orma

indi'ada en la ,i;&ra (D)% Un posible in'onveniente de esta 'one"i*n es &e

las tensiones de lnea de los se'&ndarios no est4n en 'on'ordan'ia de ,ase

'on las tensiones de lnea de los primarios% +dem4s la ma9or ra*n de

trans,orma'i*n &e p&ede obtenerse es # : % Como en la 'one"i*n tri4n;&lo

B tri4n;&lo de trans,ormadores de dos 'ir'&itos los ter'eros arm*ni'os de las

'orrientes de e"'ita'i*n 'ir'&lan por el tri4n;&lo pero no apare'en en las

'orrientes de lnea%


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?os a&totrans,ormadores tambi


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?&e;o si se 'one'tan ambos lados del primario 9 se'&ndario de &n ban'o de

a&totrans,ormadores 'one'tados en tri4n;&lo abierto a 'ir'&itos 'one'tados

en estrella s*lo podr4 'one'tarse a tierra el ne&tro de &no de los lados del

ban'o 9a &e e"iste &na di,eren'ia de tensi*n entre los ne&tros de los'ir'&itos primarios 9 se'&ndarios%

Ref: M.I.T., Circuitos Magnticos y Transformadores, Revert, Buenos Aires 1981.


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#7Una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral

CONCLUSIONES +l 'omparar las 'ara'tersti'as 'on respe'to al trans,ormador se

observ* &e la e,i'ien'ia de los a&totrans,ormadores es m&'=o ma9or9a &e poseen &n solo n>'leo 9 &n solo bobinado o,re'iendo asm>ltiples venta.as 9 apli'a'iones al prod&'ir perdidas mnimas por=isttil

determinar el 'omportamiento e"terno de este 'omo elemento de &n'ir'&ito llev4ndolo as a &n modelo m4s apro"imado

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