REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAI.U.P. “SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN – MARACAIBOTECNOLOGIA ELECTRICA

REALIZADO POR:JUAN CARLOS

LAGUNAC.I: 20.726.131

MARACAIBO, MAYO DE 2016

TRANSFORMADORES (Conexiones y Pruebas)

Las conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambos arrollamientos.

Cada grupo se identifica con una cifra o índice de conexión que multiplicada por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al primario del transformador en cuestión.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (YY) CON ARROLLAMIENTO TERCIARIOLa conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario el cual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo. Las fuerzas magneto motrices, primaria y secundaria, debidas a esta sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas desequilibradas.El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA CON DEVANADO TERCIARIO

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN TRIÁNGULO ESTRELLA (DY)Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:Desfase de 30º (Dy1).Desfase de 150º (Dy5).Desfase de -30º (Dy11).Desfase de -150º (Dy7).De estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN TRIÁNGULO-ESTRELLA Y DESFASE DE 150º

REPARTO DE LAS CORRIENTES EN LOS ARROLLAMIENTOS DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN TRIÁNGULO ESTRELLA, CON UNA CARGA DESEQUILIBRADA

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN ESTRELLA TRIÁNGULO (YD)Existen cuatro posibilidades de conexión:Desfase de 30º (Yd1).Desfase de 150º (Yd5).Desfase de -30º (Yd11).Desfase de -150º (Yd7).De estos grupos de conexión, el más utilizado en la práctica es el Yd5 y el Yd11. El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los transformadores reductores para centrales, estaciones transformadoras y finales de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de baja tensión.En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma compensada para cada fase.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN ESTRELLA TRIÁNGULO Y DESFASE DE 150º (GRUPO DE CONEXIÓN YD5)

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN ESTRELLA-ZIGZAG (YZ)Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el arrollamiento secundario en zigzag. Esta conexión consiste en hacer que la corriente circula por cada conductor activo del secundario, afecte siempre igual a dos fases primarias, estas corrientes se compensan mutuamente con las del secundario.Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a estas designaciones el secundario ofrece cuatro posibilidades distintas de conexión, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de conexión son:Desfase de 30º (Yz1).Desfase de 150º (Yz5).Desfase de -30º (Yz11).Desfase de -150º (Yz7).De estos grupos de conexión los más utilizados son el Yz5 y el Yz11. Este tipo de conexión se emplea para transformadores reductores de distribución, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta más favorable el transformador conectado en triángulo estrella.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA Y DIAGRAMA VECTORIAL DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN ESTRELLA ZIG-ZAG

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN ESTRELLA ZIG-ZAG Y DESFASE DE 150º (GRUPO DE CONEXIÓN YZ5)

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA EN CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO (DD)También ahora existen cuatro posibilidades de conexión que corresponden a las siguientes condiciones.a) los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser homólogos o de opuesta polaridadb) la sucesión de estos terminales en el circuito interno puede ser la misma para ambos sistemas o inversa.En la práctica se emplean solamente dos grupos de conexión que corresponden, respectivamente a un desfase de 0º y a un desfase de 180º.Cada aislamiento debe soportar la tensión total de la línea correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta un número elevado de espiras, de pequeña sección.Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede seguir funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensión compuesta y con una intensidad de línea a la que permite una sola fase. Se limita a transformadores de pequeña potencia para alimentación de redes de baja tensión, con corrientes de línea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO Y DESFASE DE 0º (GRUPO DE CONEXIÓN DD0

FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO EN CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO, CON UN ARROLLAMIENTO INTERRUMPIDO

TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA UTILIZANDO DOS TRANSFORMADORESAdemás de las conexiones estándar de los transformadores existen otras conexiones para lograr una transformación trifásica solamente con dos trasformadores:Algunas de las más importantes son:Conexión ∆ abierta (o V-V)Conexión en Y abierta - ∆ abiertaConexión Scout-TConexión trifásica en TA continuación describiremos las características más importantes de cada una de estas conexiones.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORESCONEXIÓN ABIERTA (O V-V)Esta transformación puede utilizarse cuando por ejemplo en una conexión ∆ de transformadores separados, una fase tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada. Entonces:Si los dos voltajes secundarios que permanecen son:Entonces esta quiere decir que a pesar de que se remueva una fase el sistema sigue manteniendo sus características primordialesAplicación de la conexión abiertaEs usada fundamentalmente para suministrar una pequeña cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica, como se muestra en la siguiente figura:

CONEXIÓN ∆ ABIERTA (O V-V)

APLICACIÓN DE LA CONEXIÓN ABIERTA

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORESCONEXIÓN EN Y ABIERTA - ∆ ABIERTA

La conexión Y abierta – ∆ delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del ciertico primario.CONEXIÓN SCOTT-TLa conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases desfasadas 90º La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.La conexión Scott-T consta de dos transformadores trifásicos de idénticas capacidades; uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.

CONEXIÓN SCOTT

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORESCONEXIÓN TRIFÁSICA EN T

Esta conexión es una pequeña variante de la conexión Scott-T para convertir potencia trifásica en potencia trifásica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se nuestra en la figura siguiente.Como en la conexión Scott-T los voltajes en los devanados primarios están desfasados 90º al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se recombinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.

CONEXIÓN TRIFÁSICA EN T

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTEPRUEBAS EN TRANSFORMADORES:

DESTRUCTIVAS Y NO DESTRUCTIVAS¿Para qué se hacen las pruebas?Las pruebas se hacen en los transformadores y sus accesorios por distintas razones, durante su fabricación, para verificar la condición de sus componentes, durante la entrega, durante su operación como parte del mantenimiento, después de su reparación, etc.Algunas de las pruebas que se hacen en los transformadores e consideran como básicas y algunas otras varían de acuerdo a la condición individual de los transformadores y pueden cambiar de acuerdo al tipo de transformador, por lo que existen distintas formas de clasificación delas pruebas a transformadores, por ejemplo, algunos las clasifican en prueba de baja tensión y prueba de alta tensión o también se pueden agrupar como pruebas preliminares, intermedias y de verificación (Finales).

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBAS DESTRUCTIVASEn estas pruebas se somete al transformador a castigo severo hasta que este falla estas pruebas son poco común por que se daña permanentemente al transformador generalmente estas pruebas las realiza el fabricante como control de calidad y en investigación, algunas de estas son:  Pruebas de resistencia: Los puntos con alta resistencia en partes de conducción, son

fuente de problemas en los circuitos eléctricos, ya que originan caídas de voltaje, fuentes de calor, pérdidas de potencia, etc.; ésta prueba nos detecta esos puntos.

 Pruebas de corto circuito: En la prueba de cortocircuito los terminales del secundario del transformador se cortocircuitan y los del primario se conectan a una fuente adecuada de voltaje. 

Pruebas de humedad: La humedad en la parte sólida del aislamiento de papel es uno de los factores más importantes en relación al estado de los transformadores de potencia.

Pruebas de impacto Pruebas de temperaturas

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBAS NO DESTRUCTIVASEstas son las pruebas que comúnmente se realizan en la industria como mantenimiento preventivo para asegurar su buen funcionamiento si en algunas de estas pruebas se tienen como resultados valores fuera de la norma se tendrá a proceder un plan de mantenimiento, algunas de estas son: Prueba de aislamiento: Consiste en verificar que los aislamientos del transformador bajo

prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no exista defectos en el mismo.

Prueba al aceite dieléctrico: Es conveniente monitorear la condición del aceite mediante la realización de pruebas en laboratorio, con el fin de realizar oportunamente el reacondicionamiento y/o cambio del mismo, antes de que dicho aceite se deteriore al punto que se pueda esperar una falla.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBAS FÍSICAS Apariencia Visual. Se verifica que el aceite sea brillante y transparente, sin

sedimentos, ni sólidos en suspensión. Color. Es un número que indica el grado de refinación de un aceite nuevo, y

en un aceite en servicio indica el grado de envejecimiento y/o contaminación. Tensión Interfacial. Se mide la concentración de moléculas polares en

suspensión y en solución con el aceite; por lo tanto proporciona una medición muy precisa de los precursores de sedimento disuelto en el aceite mucho antes de que algún sedimento se precipite.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBAS ELÉCTRICAS Factor de Potencia. Es una de las pruebas más significativas para evaluar

un aceite aislante. Un bajo factor de potencia indica bajas perdidas dieléctricas y un bajo nivel de contaminantes o bajo deterioro del aceite.

Rigidez Dieléctrica. Se mide el voltaje en el cual el aceite tiene una ruptura. Dicha prueba es muy útil en campo, ya que indica la presencia de agentes contaminantes como agua; aunque un buen valor de rigidez dieléctrica no garantiza la ausencia de ácidos y sedimentos.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBAS QUÍMICAS Contenido de Humedad. Un bajo contenido de agua, refleja en el aceite una

alta rigidez dieléctrica, minimiza la oxidación del aceite y la corrosión de los metales del transformador.

Numero de Neutralización. Es un número usado como medida de los constituyentes ácidos presentes en un aceite. Un valor bajo, indica una baja conducción eléctrica y baja corrosión.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA A LOS AISLAMIENTOSEl Factor de Potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional normalmente expresada en por ciento, que se obtiene de la resultante formada por la corriente de carga de pérdidas que toma el aislamiento al aplicarle una corriente de un voltaje determinado, es en si, una característica propia del aislamiento al ser sometido a campos eléctricos.PRUEBAS DE RESPUESTA A LA FRECUENCIAEl análisis de Respuesta a la Frecuencia (FRA) o análisis del barrido de la respuesta en frecuencia, es un método potente y sensible para evaluar la integridad mecánica de los núcleos, devanados y estructuras de sujeción de los transformadores de potencia al medir sus funciones de transferencia eléctrica en un amplio rango de frecuencias.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBA DE CORRIENTE DE EXITACIÓNLa prueba de Corriente de Excitación, en los transformadores de potencia, permite detectar daños o cambios en la geometría de núcleo y devanados; así como espiras en cortocircuito y juntas o terminales con mala calidad desde su construcción.PRUEBAS DE FACTOR A BOQUILLASLas boquillas de cualquier equipo pueden probarse por cualquiera de los siguientes métodos:a) Prueba de equipo aterrizado (GROUND). Esta es una medición de las

cualidades aislantes del aislamiento entre el conductor central de la boquilla y la brida de sujeción.

b) Prueba de equipo no aterrizado (UST). Esta es una medición del aislamiento entre el conductor central y el tap capacitivo.

PRUEBAS QUE REALIZA EL FABRICANTETIPOS DE PRUEBAS:PRUEBA DE COLLAR CALIENTE A BOQUILLAS.Es una medición de la condición de una sección del aislamiento de la boquilla, entre la superficie de los faldones y el conductor. Se lleva a cabo energizando uno o más collares situados alrededor de la porcelana de la boquilla y aterrizando el conductor central (terminal) de la misma. 

PRUEBA DE COLLAR MÚLTIPLE.Proporciona información de la condición del aislamiento en general entre la brida y el conductor central.

PRUEBAS DE MANTENIMIENTO DE RUTINAPRUEBA DE RESISTENCIA ÓHMICA A DEVANADOS Esta prueba es utilizada para conocer el valor de la resistencia óhmica de los devanados de un transformador cuando es sometida a una corriente continua. Es auxiliar para conocer el valor de las pérdidas en el cobre (I²R) y detectar falsos contactos en conexiones de bushings, cambiadores de tomas, soldaduras deficientes y hasta alguna falla inicial en los devanados. La corriente empleada en la medición no debe exceder el 15 % del valor nominal del devanado, ya que con valores mayores pueden obtenerse resultados inexactos causados por variación en la resistencia debido al calentamiento del devanado. Los factores que afectan la prueba son: cables inapropiados, suciedad en los terminales del equipo bajo prueba y contactos mal hechos que generan puntos de alta resistencia

PRUEBAS DE MANTENIMIENTO DE RUTINAMEDICIÓN DE PERDIDAS

Ninguna maquina eléctrica es ideal, es decir siempre tienen algún tipo de perdida al realizar un trabajo, siendo estas estáticas o dinámicas

En el caso del transformador estas pérdidas son estáticas

En un trasformador se producen perdidas esencialmente por las siguientes causas:

• Por ciclos de histéresis

• Por corrientes parasitas (corrientes de Foucault)

(Estas dos llamadas también perdidas en el hierro)

• Perdidas en el cobre del bobinado

PRUEBAS DE MANTENIMIENTO DE RUTINA

Entre los factores que afectan la rigidez dieléctrica, tenemos:

a) Presencia de compuestos polares: Agua disuelta. Contaminantes orgánicos. Productos de la degradación del aceite. b) Presencia de partículas sólidas: Contaminantes sólidos: polvo, partículas metálicas. Lodos provenientes de la degradación del aceite Aditivos sólidos en exceso. c) Presencia de gases disueltos: Aire disuelto durante el manejo del aceite. Gases emitidos por el transformador.

PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE

La rigidez dieléctrica es el valor de la diferencia de potencial máxima aplicada entre dos electrodos sumergidos en aceite, separados a una distancia determinada antes de que ocurra un arco eléctrico entre ellos. Esta prueba refleja la resistencia del aceite al paso de una corriente eléctrica, es decir su capacidad como aislante. Indica la presencia de partículas polares conductoras y especialmente la presencia de agua disuelta en el aceite.