TX-TEP-0003 MP Transformadores.pdf

8/11/2019 TX-TEP-0003 MP Transformadores.pdf

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RevisadoMiguel MelndezRicardo Seplveda

AprobadoMiguel Melndez

Transformadores

ESPAOL

Manual de Contenidodel Participante

TX-TEP-0003


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Es importante comprender las consecuencias que el desconocimiento de losconceptos y principios explicados en este manual puede ocasionar en laseguridad y calidad del producto final.

Propsito y Objetivos de este Manual

Los objetivos de este manual se orientan al cumplimiento de los siguientes puntos:

Este manual tendr como propsito posibilitar el desarrollo del los conocimientostcnicos bsicos requeridos sobre transformadores.

Explicar los principios de funcionamiento.

Identificar los distintos tipos de transformadores.

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Diferenciar los distintos componentes de un transformador.

Describir las fallas y mantenimiento.


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Cmo Utilizar este Manual

Este manual detalla los conceptos bsicos relacionados con el funcionamiento delos transformadores.

CAPTULO 1Introduccin

5

CAPTULO 2Dispositivos de Proteccin

16

CAPTULO 3Funcionamiento

28

En el manual Ud. podr encontrar informacin detallada sobre los transformadores, suscaractersticas principales, aspectos relevantes de su funcionamiento, posibles fallas yacciones de mantenimiento a llevar a cabo. Contar, asimismo, con actividades para afianzartodos los conocimiento desarrollados a lo largo del manual.

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CAPTULO 4Prdidas

33

CAPTULO 5Parmetros Principales

42

CAPTULO 6Caractersticas Principales

58

CAPTULO 7Tipos de Transformadores

66

CAPTULO 8Anlisis de Circuitos

85

CAPTULO 9Mantenimiento

94

CAPTULO 10Fallas

102

ANEXOConceptos GeneralesSimbologa

115


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Cmo Utilizar este Manual

A continuacin hay una descripcin de la utilizacin de cada cono, es decir en qu oportunidadaparecen:

El manual contiene pequeas figuras que se repiten en todos los captulos y queson una forma de organizacin de la informacin para hacer ms fcil y dinmica lalectura. Estas figuras se denominan conos.

ACTIVIDADSeala el comienzo de un ejercicio

que le permitir reforzar loaprendido.

EJEMPLOIlustra con situaciones reales los

temas tratados.

GLOSARIO

Explica trminos y siglas.

RECUERDE

Refuerza un concepto yamencionado en el texto delmanual.

ANEXO

Profundiza conceptos.

FIN DE MANUALSeala la finalizacin del

manual.

EXAMEN FINALSeala el comienzo de la evaluacin

final.

FIN DE CAPTULOSeala la finalizacin del

captulo.

ATENCINDestaca conceptos importantes.

MANTENIMIENTOResalta procedimientos necesarios

de mantenimiento.

PREGUNTASPresenta preguntas disparadoras.

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1.1 Usos del Transformador

1.2 Leyes Fsicas para los Transformadores

1.3 Partes del Transformador

6

8

9

1 Transformadores

Introduccin

TEMAS DEL CAPTULO 1

Este captulointroduce losconceptos bsicosde transformadores.


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1. Introduccin

Usos del Transformador1.1

ATENCIN!

En el siguiente manual se presentan caractersticas generales deelementos elctricos y electrnicos. Sin embargo, al momento deaplicarlos, se deben tomar en cuenta las especificaciones yaplicaciones recomendadas por ingeniera, el fabricante y laaplicacin de las reglas de seguridad.

Eltransformador es una de las mquinas elctricas msutilizadas, aplicadas ampliamente para transmitir la energanecesaria en el lugar necesario. Se usa tambin para reducirvoltaje para fuentes de alimentacin de equipos electrnicos,acopladores de impedancias en sistemas de audio, produccinde alto voltaje, alta frecuencia, etc.

Por qu es importante conocer acerca de los transformadores?

Prcticamente no hay equipo o maquinaria elctrica o electrnica que no cuente con al menos untransformador. As, el conocimiento claro de las bases de operacin y de su funcionamiento nosfacilitarn el uso de estos equipos que son necesarios para el suministro de energa en la industria.

Cul es la principal aplicacin de los transformadores?

La principal aplicacin del transformador es la transmisin de energa elctrica entre el lugar deproduccin (en plantas generadoras de energa) y los lugares de su consumo (lugares de poblacin,industrias, etc.) y as poder realizar su distribucin en una forma econmica y eficiente.

GLOSARIO

Transformador: Dispositivo estticoque permite aumentar o disminuirel voltaje de una corriente alterna.


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1. Introduccin

Cmo est formado un transformador?

Est formado por dos bobinas enrolladas entorno a un ncleo o marco de hierro. Por la bobina,llamada primario, circula la corriente cuyo voltaje se desea transformar, produciendo un campomagntico variable en el ncleo del hierro. Esto induce una corriente alterna en la otra bobina,llamada secundario, desde donde la corriente sale transformada.Si el nmero de espiras del primario es menor que el del secundario, el voltaje de la corrienteaumenta, mientras que, si es superior, el voltaje disminuye.Los transformadores elctricos slopueden funcionar con corriente alterna (CA ).

Cmo funciona un transformador?

1 2 3

Smbolo deltransformador

Bobina Secundariao Secundario.

Ncleo o Marcode hierro

Bobina Primariao Primario.

Los transformadoreselctricos slo

pueden funcionarcon corrientealterna (CA).

La corriente cuyo voltaje se deseatransformar circula por la bobinaprimaria que se encuentraenrollada al ncleo.

El campo magntico induceuna corriente alterna en labobina secundaria, desdedonde la corriente saletransformada.

Se produce un campomagntico variable en el ncleodel hierro.

MVA(megavoltamperes)

+ 1.000.000 VA

kVA(kilovoltamperes)

+ 1.000 VA

VA(voltamperes)

Capacidad de los transformadoresEspirasLa corriente recorre las espiras del transformador;as, el nmero de espiras en cada bobina determinael voltaje final: si las espiras del primario es menorque el del secundario, el voltaje de la corrienteaumenta, mientras que, si es superior, el voltajedisminuye.

Mayor voltaje

Menor voltaje


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1. Introduccin

Leyes Fsicas para los Transformadores1.2

MANTENIMIENTO

Conocer sus fundamentos permitir formarun criterio para tomar decisiones ensituaciones particulares de mantenimiento.

Es importante conocer el principio de funcionamiento deltransformador. Las bases de operacin del transformador seaplican a numerosas situaciones que relacionan variableselctricas.

El transformador es una mquina elctrica esttica, es decir, queno tiene movimiento. Su principio de operacin se basa en 2 leyesfsicas fundamentales:

La ley deOersted-Ampere . La ley de induccin electromagntica deFaraday .

LEY DE OERSTED-AMPERE

La ley de Oersted-Ampere establece que unconductor que lleva una corriente elctricaproduce un campo magntico alrededor de l.De esta forma se relaciona una cualidadelctrica (corriente) con una magntica (campomagntico).

LEY DE INDUCCIN DE FARADAY

La ley de induccin electromagntica deFaraday es uno de los principios fsicos msutilizados.Permite entender una gran cantidad defenmenos relacionados con la electricidad y laoperacin de las mquinas elctricas.La ley de la induccin electromagntica deFaraday dice que si se tiene un conductor en uncampo magntico variable, ste produce unvoltaje.


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1. Introduccin

Partes del Transformador1.3

El transformador consiste bsicamente en dos o ms bobinas(devanados) en torno a un ncleo de hierro laminado comn, demodo tal que el acoplamiento entre las bobinas se acerca a launidad.

Fuente de CACarga

NcleoSon laminaciones de material ferromagntico queenlaza las bobinas del primario y del secundario atravs del campo magntico generado por labobina del primario.

Bobina o devanado primarioEs el que recibe el suministro decorriente alterna y es en donde sedetermina el sentido de flujo deenerga debido a que es la entradadel transformador.

Bobina o devanado secundarioEs donde se induce el voltaje y seconecta a la carga, as, el sentido deflujo de energa es la salida deltransformador.


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1. Introduccin

Clasificacin de los aceros utilizados en el ncleo

Aceros elctricos de grano orientado de alta permeabilidad451.541.040.307.652.9 - 3.15HI-B

481.631.080.257.653.15AISI M-3481.681.170.287.653.15AISI M-4481.831.280.307.653.15AISI M-5482.071.460.357.653.15AISI M-6

Aceros elctricos de grano orientado de alta direccionalidad

57--3.70.477.653.5AISI M-1552--3.830.477.653.3AISI M-1952--4.080.477.653.2AISI M-2249--4.120.477.72.8AISI M-2749--4.510.477.72.65AISI M-3639--5.060.477.72.35AISI M-4335--6.710.477.751.85AISI M-4523--7.980.477.81.05AISI M-4720--8.650.67.850.7AISI M-50

Aceros elctricos de grano no orientado

ASTM726(AISI 2-S)

16--9.050.67.850Al carbn

Acero para laminacin

17 kg15 kg

RESISTIVIDAD* cm

Prdidas mx. en el ncleo(W/kg)

ESPESOR(mm)

DENSIDADPREVISTA

g/cm3

CONT. NOM.(SILICIO +ALUMINIO)

%

CLASE

Tabla 1. Clasificacin de aceros elctricos que se usan en la actualidad


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1. Introduccin

AcerosLas caractersticas que tiene el acero para laminacin son:

Se le agrega fsforo y manganeso para aumentar la resistividad. Se somete a un proceso especial para el crecimiento de grano al recocer. Usualmente es

recocido por el fabricante.

Aceros Elctricos

De grano no orientadoDe grano orientado dealta direccionalidad

De grano orientado dealta permeabilidad

Los aceros elctricos degrano no orientadopresentan una saturacinmagntica elevada. Sondctiles, poseenpropiedades deestampado buenas yadems tienen unabuena permeabilidad enaltas, moderadas y bajasinducciones.

Los aceros de granoorientado de altadireccionalidad tienenuna alta propiedadmagntica de prdidasde ncleo muy inferior yalta permeabilidad.

Los aceros de granoorientado de altapermeabilidad presentanuna baja prdida dencleo a altasinducciones deoperacin.

Principales tipos de transformadores y los aceros que se utilizan para la elaboracin de su ncleo

M-43, M-36, M-270.36M-60.35M-50.30

TRANSFORMADORES DESOLDADORAS

M-220.63M-150.35M-50.30

REGULADOR DE VOLTAJE

M-60.35M-50.30

POTENICA

M-60.35M-50.30

M-3, M-40.27DISTRIBUCIN

MATERIALESPESOR (mm)TIPO


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1. Introduccin

Componentes internos de un transformador

1

2

34

5

6

7

8

Orejas para izar la parteviva.8

Bases para izar la parteviva.7

Lneas de cables deregulacin tensin S/N.Lneas de cables debaja tensin

6

Lneas de cables dealta tensin5

Soportes de madera dehaya4

Herrajes inferiores3

Herrajes superiores2

Conjunto o paquetes debobinas1

Esta estructura esta diseada para afianzar y cargar la parte viva.

Bases y orejas para izar la parte viva

Estos cables son los que hacen contacto con las boquillas y con las bobinas de la parteviva.

Lneas de cables de alta, baja y regulacin de tensin

Estos son para cubrir la parte frontal del conjunto de bobinas y son para proteger la parteviva y que no golpee nada contra ellas. En la actualidad se utiliza tambin triplay demadera contrachapado.

Soportes de madera de haya

Son estructuras de acero que, como su nombre lo indica, van arriba y abajo del conjuntode bobinas, y esto es con la finalidad de sujetar el conjunto de bobinas y, con este mismoherraje, afianzarlo a la caja del transformador.

Herrajes superiores e inferiores

Estn compuestos generalmente por alambre de cobre barnizado y, en su caso, cuando

son transformadores de gran tamao, por pletinas de cobre; aqu es por donde se conducela energa elctrica y donde se genera el magnetismo que despus es, de nueva cuenta,transformado a energa elctrica.

Conjunto o paquete de bobinas


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1. Introduccin

Componentes externos de un transformador

1

3

410

12

11

9

Refuerzos de pared delados cortos8

Paredes de lados cortos7

Refuerzos de pared delados largos6

Las paredes, tanto de los lados largos como cortos, sonestructuras de acero que sirven para completar la caja deltransformador junto con las tapas superior e inferior. Estoslados sirven de igual manera para la proteccin de la parteviva y sus refuerzos son para asegurar unas con otras lasparedes.

Paredes de lados largos5

Sirve para sujetar firmemente a la tapa superior y que no setengan movimientos.

Refuerzos principales dela tapa superior4

En el transformador es la tapa donde tambin se localizan lasboquillas de alta tensin y sirve para soportar las mismas yadems para cubrir la parte viva o generadora de latransformacin.

Tapa superior3

Tambin llamados aisladores, estos casquillos sirven comoacoplamiento para que entren los cables de alta o bajatensinsegn sea el caso y a la vez los asla de algn corto o algnagente extrao que los pueda afectar.

Boquillas de baja tensin2

-Boquillas de alta tensin1


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1. Introduccin

-Intercambiador de voltajeo TAPs13

-Orejas de izaje12

Son los encargados de disipar el calor mediante el fluido(aceite) y con esto aumentar la eficiencia del transformador. Elmtodo que utiliza el radiador para enfriar es por el sistemade FOA (Aire Forzado) y es por medio de turbinas que hacenpasar aire para enfriar el aceite.

Banco de radiadores11

Es un segundo tanque de aceite en el transformador (ya queen donde se encuentra la parte viva del transformadortambin es). Es un depsito de repuesto que cumple la funcinde conservar las impurezas del aceite, liberar presiones y tenerms espacio de alojamiento del aceite cuando se tengangrandes volmenes. Se cuentan con 2 registros de presiones deaceites que uno es para los TAPs y el otro es para el contenidode aceite de la parte viva.

Tanque conservador10

El transformador cuenta con un sistema mecnico demovimiento para el rpido y fcil movimiento deltransformador ya sea para pruebas o mantenimiento o incluso

hasta para un cambio.

Base deslizable y ruedas9


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1. Introduccin

ACTIVIDAD 1.Para finalizar el presente captulo, le proponemos repasar los componentes externosde un transformador.

Indique en la tabla el nmero de cada uno de los componentes externos que reconozca en lasimgenes.

Felicitaciones!Usted ha finalizado el captulo 1. A continuacin se desarrollarel captulo Dispositivos de Proteccin.

Boquilla de alta tensin

Paredes de lados cortos

Boquillas de bajatensin

Intercambiador devoltaje o TAPs

Refuerzos de pared delados cortos

Tapa superior

Tanque conservador

Refuerzos de pared delados largos

Paredes de lados largos

Base deslizable yruedas

Orejas para izar eltransformador

Banco de radiadores

Refuerzos principalesde la tapa superior

Componente externo#


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2. Dispositivos de Proteccin

Dispositivos de Proteccin Mecnicos yElectromecnicos2.1

Existe una gran cantidad de fallas o anormalidades que pueden ocurrir en los transformadores. pueden ocasionar daos tanto al equipo (transformador) como a personas.

RECUERDE

Un dispositivo de proteccin de un transformador es un accesorio que se agrega a suscomponentes bsicos y cuya funcin es detectar una condicin de falla, interrumpir (en esecaso) el suministro de alimentacin elctrica y evitar que se dae el transformador.

Algunos de estos dispositivos de proteccin slo generan una seal de alarma que en ciertos casoproducen una accin de interrupcin, si despus de cierto tiempo se ha mantenido la condicin dfalla.

1 Relevador Buchholz

2 Medidor de nivel

3 Indicador de temperatura del aceite

4 Indicador de temperatura de devanados

5 Medidor/Indicador de flujo

6 Relevador de presin sbita

7 Relevador de sobrepresin

8 Dispositivos electrnicos

GLOSARIO

Devanado:Componente de un circuito elctrico formado por un alambre aislado que se arrolla enforma de hlice con un paso igual al dimetro del alambre.


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Tanqueconservador

Tanque deltransformador

RelevadorBuchholz

Instalacin del relevador Buchholz

1 Relevador Buchholz

El relevador Buchholz es uno de los dispositivos de proteccin para transformadores de potenciams importantes. Slo se instala en transformadores cuya importancia y costo lo justifiquen. Sufuncin es detectar la acumulacin de gas producida al presentarse un arco elctrico o cortocircuidentro del transformador.El relevador Buchholz se instala en la tubera que conecta al cuerpo del transformador con sutanque conservador. Este relevador produce una seal de alarma o desconexin, es decir,desenergiza al transformador cuando se detecta produccin de gases generados por condicionesanormales a la operacin del transformador.

El relevador Buchholz generalmente cuenta con una mirilla de vidrio por donde se puede observala generacin de gases. Adems cuenta con vlvulas desde donde se pueden tomar muestras de logases o probar si los gases son inflamables. La accin del relevador Buchholz se basa en el hechoque cualquier accidente que sobrevenga a un transformador est precedido de una serie defenmenos, que si bien muchas veces no revisten gravedad o son imperceptibles, a la larga

conducen al deterioro del equipo.

MANTENIMIENTO

Cuando hay deteccin de burbujas en el aceite, esnecesario atender inmediatamente al transformador paraefectuar las pruebas adecuadas y poner fuera de servicio altransformador en caso de requerirse.

Relevador Buchholz


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Funcionamiento del relevador Buchholz

Flotador

Vlvula paraensayo mecnico

Grifo de descarga

Ensayo mecnico TapaCaja debornes

Abrazaderapara cables

Interruptores

Lado deltransformador Lado delconservador

Tapn dedescarga

Vlvulade flujo

Ejemplo de un relevador Buchholz y sus partes

El receptculo,normalmente lleno deaceite, contiene dosflotadores mvilesalrededor de ejes fijos. Si aconsecuencia de undefecto poco importante,se introducen pequeasburbujas de gas, stas seelevan en el tanqueprincipal del transformadory se dirigen hacia eltanque conservador deaceite.

Como consecuencia, el

flotador superior se inclinay cuando la cantidad degas es suficiente, cierrasus contactos que son losque alimentan el circuitode alarma. Si contina eldesprendimiento de gas, elnivel de aceite en elreceptculo baja hasta quelos gases alcanzan latubera que lo lleva hasta

el tanque conservador.

Las burbujas son captadaspor el aparato yalmacenadas en elreceptculo, donde el nivelde aceite bajaprogresivamente a medidaque las burbujas llenan elespacio superior delreceptculo.

Si el defecto se acenta, eldesprendimiento se hace violento y seproducen grandes burbujas de tal maneraque, a consecuencia del choque, el aceitefluye bruscamente a travs de la tuberahacia el tanque conservador.

Este flujo de aceite encuentra al segundoflotador y lo acciona, lo que provoca elcierre de sus contactos. Estos accionan a suvez el mecanismo de desconexin de losinterruptores de los lados de alta y bajatensin del transformador, poniendo a stefuera de servicio.


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2 Medidor de nivel

Los transformadores de potencia estn normalmente equipados conindicadores visuales de nivel de aceite. En estos mismos indicadores se

tienen contactos (para alarma o desconexin) que indican nivelesanormales del aceite.

El indicador muestra el nivel del lquido por medio de una aguja en unaescala graduada, y la posicin de la aguja en la cartula se encuentradirectamente acoplada con la posicin de un flotador. Cuando el nivelde aceite baja, el flotador cae y produce la rotacin de la aguja hacia laindicacin LOW (bajo). Cuando se alcanza la LOW, se cierran loscontactos que activan el circuito de alarma.

Si bajo esta condicin el nivel del aceite aumenta (agregndolo al tanque del transformador) elflotador subir, sin embargo, el circuito de alarma no abrir hasta que el indicador avanceaproximadamente 10 sobre la marca de bajo nivel.

MANTENIMIENTO

En un transformador es muy importante mantener unasupervisin cercana del nivel del aceite. Un bajo nivel deaceite puede ocasionar un aumento en la temperatura deltransformador, produciendo una alarma o la desconexindel transformador.

2 Medidor de nivel

Este dispositivo indica, mediante una aguja en una escala graduada, la temperatura del aceite enparte superior del transformador. Cuando pasa de un lmite preestablecido, se puede optar poroperar los ventiladores o dar una indicacin de alarma.

Cartula

Agujaindicadora

Caja deconexiones

Conector

Detector detemperatura

Tubo capilar

Valor de altatemperatura

Escala graduada

Temperaturadel fluido

C

30 90120

Indicador de temperatura de flujo

El indicador de temperatura de lquidoconsiste en un detector de temperatura, untubo capilar con lquido y una unidadindicadora resistente al ambiente. Lainstalacin del detector de temperatura esmuy sencilla, ya que normalmente se fija eldetector en una base a un lado deltransformador. Una variacin de latemperatura en el detector cambia el volumendel lquido en el capilar lo cual acciona unabobina de expansin que gira el mecanismodel indicador y a un cierto nivel (altatemperatura) opera el interruptor de alarma odesconexin.


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4 Indicador de temperatura de devanados

Durante el proceso de fabricacin del transformador se agregan varios indicadores de temperaturaque estn prcticamente en contacto con los devanados del transformador. Estos generalmentevienen como equipo estndar en transformadores tipo seco e incluyen al menos un interruptor pordevanado.

El indicador de temperatura (termostato) est precalibrado a un cierto nivel. Al llegar a este nivelgeneralmente opera una secuencia de desconexin para proteger al transformador de un deteriorosu aislamiento o un dao mayor.

En algunos casos se tiene un indicador con dos interruptores por devanado, uno calibrado a unatemperatura ligeramente menor que el otro. En esta forma se puede tener una seal de alarma antede operar la desconexin.

En transformadores de potencia en aceite, los interruptores de temperatura, adems de ser utilizadpara producir seales de alarma y desconexin, se aplican para operar un sistema de enfriamientoadicional que ayude a disminuir la razn de incremento de temperatura bajo condiciones desobrecargas sostenidas.

El nivel de calibracin de los interruptores de temperatura est relacionado con las caractersticas(tipo) de aislamiento de los devanados y sus propiedades para soportar temperatura sin deteriorars

5 Medidor / Indicador de flujoEl medidor/indicador de flujo es un dispositivo hermticamente sellado que indica el flujo de acen un transformador que opera con flujo forzado de aceite. El medidor/indicador se encuentraprovisto de interruptores (contactos) para alarma que operan cuando el flujo caeaproximadamente un 50% del normal.

Medidor / Indicador de flujo de aceite

El flujo de aceite, a travs del sistema deenfriamiento, ejerce una presin sobre unapaleta instalada en una flecha. La paleta semantiene en su posicin mediante un resorte.Cuando hay flujo de aceite la flecha se mueveen contra del resorte, este movimiento esproporcional a la magnitud del flujo deaceite. El movimiento de la flecha estransmitido a la aguja de indicacin a travsde un acoplamiento magntico. En la agujade indicacin se cuenta con un contacto cuyafuncin es operar la alarma de bajo nivel deflujo de aceite. Cuando el flujo se detiene, elresorte regresa la paleta y produce un regresode la aguja de indicacin hacia la posicin depump off (bomba detenida).

Generalmente elnivel de alarma se fija a 85C (185 F) y el nivel de desconexin en 90C (194 F). Enesta situacin, una operacin buena del sistema de enfriamiento ejerce un papel fundamental enmantener la temperatura del aceite por debajo de los niveles de alarma y de desconexin. Elrefrigerante o sistema de enfriamiento puede consistir en aire, gas, aceite mineral o lquido sinttic(Libre de PCBs) que son usualmente los ms utilizados.


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El relevador de presin sbita es un dispositivo utilizado en transformadores paradetectar cambiosbruscos en la presin interna del tanque, las cuales pueden ser provocadas por un arqueo interno.Una ventaja de este relevador es el hecho de que no es susceptible a disparo (activacin) porvibracin, impacto (golpe) mecnico o variaciones de presin debido a cambios de temperatura.

Este relevador normalmente est montado en las paredes del transformador. Un incremento en lapresin del transformador causa una contraccin de los fuelles sensores, as se fuerza una porcinsu aceite de silicn dentro de los fuelles de control, produciendo su expansin.

El orificio limita el flujo de aceite dentro de los fuelles, de manera que para cambios de presinlargos, variaciones normales de carga o cambios en la temperatura ambiente, los dos fuelles decontrol se expandirn a la misma velocidad y el relevador no actuar.

Interruptor

Brazo balancn

Fuelle decontrolOrificio y

compensador

Vlvula

Plug de prueba

Caja deconexiones

ActuadorResorte

Fuelle decontrol

Aceitede silicn

LquidoFuelles deresortes

Relevador de presin sbita

Sin embargo, para altas velocidades decambio de presin en el transformador, elorificio causar una velocidad de expansinms lenta en el fuelle izquierdo que en elfuelle derecho de la figura.

De esta forma, si ocurre una falla en eltransformador, el incremento de presinproducir una expansin diferente entre losdos fuelles de control, lo que produce unadiferencia de esfuerzos mecnicos y de estamanera se dispara el interruptor.

ATENCIN!

Despus que el interruptor de presin acta, es recomendable quesea identificada la causa del disparo antes de que el transformadorsea energizado nuevamente, as como revisar si se produjo dao enel transformador.

Tenga en cuenta, tambin, que la apertura o cierre de la vlvulamientras el relevador est conectado puede causar un disparo enfalso del interruptor.


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El relevador de sobrepresin se instala por lo general en la cubierta del transformador, este relevaes del tipo de resorte y adems se puede restablecer.

Relevador de sobrepresin

El relevador bsicamente se forma de una cubiertaprotectora, sellos y una alarma visual (dispositivoindicador).

La presin normal de operacin del relevador seencuentra indicada en su placa de datos. Si la presin ala que se encuentra el transformador es mayor a 10 psi(0.7 kg/cm2), cuando la fuerza aplicada por la presindel aceite a los resortes del medidor es mayor que lafuerza de los resortes, se libera un gas o un lquido atravs del espacio entre el diafragma y la tapa. Estohace que el elemento se abra rpidamente ypermanezca abierto hasta que sea restablecidomanualmente, cuando la presin en el transformadorlo permita.

La presin de disparo del relevador est en funcin dela presin mxima de operacin del tanque deltransformador, la cual generalmente se indica en laplaca del transformador.

ACTIVIDAD 2

De acuerdo a lo estudiado,responda a las siguientesconsignas: 1

2

Indique qu dispositivos de proteccin puede encontrar en untransformador domstico (220/110V). Justifique su respuesta.

Si el relevador de Buchholz es tan eficiente en la deteccin decortocircuitos, por qu no se encuentra en todos lostransformadores industriales?


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Dispositivos de Proteccin Electrnicos2.2

Existe una gran cantidad de fallas o anormalidades que pueden ocurrir en los transformadores. pueden ocasionar daos tanto al equipo (transformador) como a personas.

Estos dispositivos tienen las siguientes caractersticas:

Son especficamente diseados para proteger lneas de transmisin, transformadores y motores.Cuentan con terminales de entrada para captar seales de corriente o voltaje. Las seales proviende transformadores de corriente o voltaje instalados en los dispositivos que forman parte de unsistema elctrico.

Cuentan con terminales de salida, las cuales generalmente son conectadas a las bobinas de dispade los interruptores de potencia o a una alarma o algn sistema de monitoreo.

Las seales que reciben son procesadas por el dispositivo y se determina si existe una condicinanormal o de falla.

En caso de que exista una condicin anormal o de falla, el dispositivo manda a energizar una sacorrespondiente a una bobina de disparo o a una alarma. De tal manera que se comporta como unrelevador.

Su operacin se realiza en base a un procesador digital, su ajuste se realiza mediante la introducde parmetros, usando un teclado y un display digital o la conexin a una computadora, y con lacorrecta seleccin de las curvas de operacin que den los tiempos adecuados para una correctacoordinacin de las protecciones.

Existe una gran variedad de marcas para estos dispositivos de proteccin, que cuentan con altoprestigio y calidad. En la pgina siguiente se mencionar un ejemplo con el MULTILIN.


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EJEMPLO

Multilin SR745En la figura se puede observar lo siguiente: Las conexiones entre la lnea y el MULTILIN

mediante transformadores de corriente.Estas sirven para sensar (checar) lacorriente en la lnea.

La conexin entre un circuito de salida y labobina de disparo de un interruptor.

Los puntos de alimentacin para elMULTILIN.

El puerto serie para la comunicacin entreel MULTILIN y una computadora personal.

Alimentacin

Tierra

Bobina dedisparo delinterruptor

Computadorapersonal

Circuitode salida

Puertoserie

Entradaspara

voltaje ycorriente

MultilinSR745

Curva de dao trmico del transformador

Curva de sobrecorriente temporizada derels seleccionados

Margen de proteccintrmica del transformador

Corriente

T i e m p o

Instalacin de captacin de sobrecorriente,basada en la capacidad de carga mximaadmisible

Instalacin de captacin desobrecorriente ajustada,basada en la capacidad decarga calculada por factor dearmnicos

SISTEMA DE PROTECCIN DELTRANSFORMADOR 745

PANTALLA GRANDEPantalla de cuarenta caracteres quepermite visualizar los valores de consignay los mensajes de valores reales. Losmensajes de diagnstico aparecencuando se presenta un obstculo o unaalarma. Despus de un periodo deinactividad, la pantalla muestra mensajes

predeterminados.

TECLAS DE CONTROL YPROGRAMACINLas teclas Men, Salir,Restaurar, Intro, Subirmen y Bajar menbrindan pleno accesosin necesidad de utilizaruna computadora.

INTERFAZ DEL PUERTO DEL PROGRAMARS232 permite conectarse a una computadora,9600 baudios.

INDICADORES DE ESTADO 745Estado 745;Estado del transformador;Rel de salida.

TECLADO NUMRICOLas teclas numricas facilitan elingreso de los valores de consigna.Las teclas de control hacen que seaposible navegar fcilmente por los

distintos valores de consigna yestructuras de mensaje de valorreales. La tecla de ayuda proporcionamensajes de ayuda segn elcontexto.

TECLAS DE VALORLas teclas Subir y Bajar sirven paramodificar los valores de consigna.

PALANCA DE CONTROL DE EXTRACCINPermite utilizar un alambre paraprecinto de plomo a fin de evitar que seextraiga sin la autorizacincorrespondiente.


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Ventajas Desventajas

Rangos muy amplios, para casi cualquieraplicacin en un mismo dispositivo.

Las curvas de proteccin se disean deacuerdo a la necesidad.

Todas las conexiones en tablillas. Operacin segura.

Un mismo espacio para todos losdispositivos de control.

Programacin de las caractersticas deproteccin segn caractersticas de carga.

La centralizacin del equipo de protecciones. Medicin de temperatura.

Algunas de las mltiples opciones de este

equipo no se usan, lo que se podrainterpretar como sobrado.

El costo inicial puede ser mayor al costoinicial de los relevadores de proteccinconvencionales.

Se requiere mayor capacitacin del personalde operacin y mantenimiento para lacalibracin y mantenimiento de este equipo.

La normal conducta de rechazo a un equipoinnovador.

+ -

ACTIVIDAD 3

De acuerdo a lo estudiado, responda a las siguientes consignas:

Enuncie las caractersticas principales de los dispositivos mecnicos/electromecnicos y losdispositivos electrnicos en un cuadro comparativo.

Mecnicos / Electromecnicos Electrnicos

Felicitaciones!Usted ha finalizado el captulo 2.A continuacin se desarrollar el captuloFuncionamiento .


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3.1 Construccin de un transformador

3.2 Principio de funcionamiento

29

30

3 Transformadores

Funcionamiento

TEMAS DEL CAPTULO 3

En este captulo sever la construcciny funcionamientode untransformador.


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3. Funcionamiento

Principio de funcionamiento3.2

La energa elctrica de corriente alterna se introduce por la bobinade entrada o primaria del transformador, ah se convierte enenerga magntica. La energa magntica fluye por el ncleolaminado de hierro a la salida o bobina secundaria. En la bobinasecundaria se convierte de energa magntica a elctrica porinduccin electromagntica.

Cmo trabajaun transformador?

Siempre se pierde algo de energa en el proceso de transformacin.

Aumenta voltaje Disminuye corriente

Reduce voltaje Aumenta corriente

Dos bobinas cercanas

Bobina 1 Bobina 2

Bobina 1 Bobina 2

Bobina 1 Bobina 2 v

Produccin de un campo magntico variable

Campo magntico variable

Voltaje inducido en la bobina 2

Considere dos bobinas que se encuentran muycercanas, donde a la bobina 1 se le aplica un

voltaje de corriente alterna.

sta generar un campo magntico variable.

Si este campo magntico variable interactacon la bobina 2, en ella se inducir un voltajede corriente alterna. Bajo esta condicin setiene un voltaje en la bobina 2, el cual seobtiene sin tener conexin elctrica entre lasbobinas, ya que entre ellas se tienenicamente un enlace magntico. A este efectose denomina induccin.


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3. Funcionamiento

Si la bobina 2 no tiene carga (su corriente

es cero), la corriente en la bobina 1(corriente de magnetizacin) es lanecesaria para generar el campomagntico.

En el interior de las bobinas se coloca unmaterial ferromagntico para producir unamplio campo magntico que entrelazaambas bobinas.

Con este arreglo se obtiene una menorcorriente de magnetizacin que cuandono se tiene un ncleo de materialferromagntico. Esto se debe a que elmaterial ferromagntico es mejorconductor (menor reluctancia) delcampo magntico que el aire.

Corriente demagnetizacin Campo magntico

variable

Corriente de magnetizacin

Bobina 1 Bobina 2

Material ferromagntico

Ncleo para producir un campo magntico amplio(robusto)

Campo magnticoCampo demagnetizacin

Ncleoferromagntico Menor corriente de

magnetizacin

V

El ncleo reduce la corriente de magnetizacin

RECUERDE

Definimos altransformadorcomo una mquina elctrica esttica, sinpartes en movimiento, que mediante induccin electromagnticatransforma la energa elctrica en magntica y viceversa.


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3. Funcionamiento

Felicitaciones!Usted ha finalizado el captulo 3.A continuacin se desarrollar el captuloPrdidas .

ACTIVIDAD 4

De acuerdo a lo estudiado, responda a las siguientes consignas:

1

2

3

4

Complete los espacios en blanco, aplicando el principio de operacin del transformador:

Una bobina que se alimenta con corriente alterna genera _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ el cual esta principalmente en el ncleo d _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .

Al entrelazarlo con la bobina 2, se inducir en ella _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .

Enuncie dos ventajas y desventajas de los devanados cilndricos y planos.

Se puede fabricar un transformador sobre un ncleo de un material de altsimareluctancia? Y si utilizamos aire como ncleo, funcionar como transformador?

Defina el concepto de corriente de magnetizacin.


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4.1 Prdidas

4.2 Mtodos de Enfriamiento

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4 Transformadores

Prdidas

TEMAS DEL CAPTULO 4

En este captuloveremos las

distintas prdidasen lostransformadores ysus efectos.


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4. Prdidas

Prdidas4.1

Las prdidas en los transformadores pueden clasificarse en dos grupos:

Prdidas

Prdidas en elcobre

Prdidas en elncleo

a. Prdidas en el cobre

Se producen por el flujo de corriente a travs de la resistencia de los conductores del devanado

primario y secundario. Estas prdidas son menores a medida que se utiliza cable con una mayor transversal en los devanados, ya que esto disminuye la resistencia de los mismos. Sin embargo, eprctica incrementa el costo y tamao del transformador. Tambin la resistencia de los devanadosaumenta con la temperatura, as, operar un transformador a mayor temperatura no slo deteriora aislamiento de los devanados, tambin incrementa sus prdidas.

Menor rea transversal Mayor prdida

Mayor rea transversalMayor tamaoMayor costo

Mayor temperaturaMayor deterioro

Mayor costo


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4. Prdidas

b. Prdidas en el ncleo

1 Prdidas por corrientes parsitas (corrientes de Eddy)

2 Prdidas por histresis

3 Prdidas de fuga de flujo magntico

4 Prdidas por saturacin del ncleo

1 Prdidas por corrientes parsitas (corrientes de Eddy)El hecho de que el ncleo sea de un material conductor que forme un circuito cerrado (como unaespira) y que est en un campo magntico variable, hace que se induzca en l un voltaje. Como eun material conductor el voltaje inducido produce una corriente.

As,las corrientes parsitas son aquellas que se generan por induccin en el ncleo de hierro deltransformador, a estas corrientes tambin se les conoce con el nombre decorrientes de Eddy.

Las corrientes de Eddy sonindeseables ya queconsumen potencia y ladisipan en forma de calor.Un ncleo de hierro slidoequivale a un devanado decortocircuito y, debido a subaja resistencia, seproduce una alta corriente,lo que genera una prdidade potencia importante.

El ncleo de materialferromagntico esimportante para que setenga un acoplamientoeficiente entre ambosdevanados y por lo tanto nose puede eliminar.

PROBLEMA

La solucin a esteproblema se lograconstruyendo un ncleoformado por laminacionesmuy delgadas. As, elncleo de lostransformadores estformado por una grancantidad de laminacionesde materialferromagntico. En estaforma se incrementa laresistencia del ncleo alpaso de corriente y sereducen las prdidas porcorrientes parsitas o deEddy.

SOLUCIN


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4. Prdidas

2 Prdidas por histresis

La teora del magnetismo establece que en un material cada molcula tiene un polo norte y un posur. Cuando un material no est magnetizado, o bajo la accin de un campo magntico, susmolculas estn desordenadas (con los polos apuntando en todas direcciones). Esto hace que loscampos magnticos se cancelen haciendo que el material no presente un campo magnticoresultante.

HTCuando un conductor concorriente es colocadoalrededor del material, esteproduce un campo magntico

y genera que se alineen lospolos de sus molculas.

Cuando una bobina con un ncleo es conectada a un suministro de corriente alterna, la direccinde la corriente cambia constantemente produciendo una alternancia en la direccin del flujomagntico. En este caso las molculas del ncleo estn constantemente en movimiento tratando alinearse con el campo magntico alterno.

Esta constante de alineacin molecular muestra un retraso con el flujo de corriente alterna y el

proceso de realineacin de las molculas consume energa. Las molculas mantienen su alineacien tanto no se les aplique energa que las haga cambiar de direccin.

Las prdidas por histresis se deben a la agitacin magntica de las molculas en el ncleo y a suresistencia o inercia a ser movidas, lo cual origina la produccin de calor por friccin y prdidas deenerga.

Las prdidas por histresis se incrementan con la frecuencia y son tambin mayores en materialede alta remanencia.

GLOSARIO

Remanencia: Es la propiedad de ciertos materialesa retener su magnetismo despus de haber sidoexpuestos a un campo magntico y por lo tantorequieren de mayor energa para cambiar la direccinde sus molculas.


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4. Prdidas

3 Prdidas de fuga de flujo magntico

As como en el caso de la corriente elctrica, en donde la mayor parte de la corriente fluye por elcamino que ofrece una menor resistencia, en el magnetismo la mayor parte de las lneas de flujosiguen la trayectoria de menor reluctancia, que es el ncleo. Sin embargo, existen algunas lneas flujo que siguen otra trayectoria.

Como las lneas de flujo en una mismadireccin se repelen entre s, parte de laslneas de flujo son forzadas hacia el espacioabierto y no pasan por dentro de losconductores del devanado secundario deltransformador. Esto se considera como unafuga de lneas de flujo magntico. Debido aque se consume energa en la generacin deestas lneas, y que al no pasar por eldevanado secundario no reditan ningunautilidad, se consideran como una prdida deenerga.

Flujo principal Fugas de flujo

4 Prdidas por saturacin del ncleo

Las prdidas por saturacin ocurren generalmente cuando los transformadores son operados convoltajes mayores a los nominales.

El ncleo del transformador se considera uncamino para el paso de lneas de flujo. Amedida que se incrementa la corriente, elnmero de lneas de flujo es mayor, hastaque el ncleo se llena y no permite el pasode ms lneas de flujo magntico.

Cuando el ncleo no permite ms lneas deflujo, se dice que est saturado. As, cuandose incrementa la corriente no sucede nada oslo se convierte en un incremento muy

reducido de lneas de flujo, aumentando,significativamente, las prdidas en el cobre.

Nmero delneas de

flujo

Punto de saturacin

Corriente en amperes

Relacin entre la corriente y nmero de lneasde fuerza, mostrando la regin de saturacin

ATENCIN!

Las prdidas por corrientes de Eddy y por histresis tienen relacin directa con lamagnitud y frecuencia del voltaje de alimentacin. Un buen material para un ncleo debertener una baja reluctancia y remanencia. Las prdidas por corrientes de Eddy puedenminimizarse construyendo un ncleo formado por laminaciones.


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4. Prdidas

Indique para cada uno delos tipos de prdidas en eltransformador una accinposible para disminuir la

prdida.

ACTIVIDAD 5

Prdidas en el cobre

Corrientes Eddy

Histresis

Fuga de flujomagntico

Saturacin delncleo


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4. Prdidas

Mtodos de Enfriamiento4.2

Transformadores y Calor

El calor se genera en los transformadores como resultado de: La corriente que fluye por la resistencia de los devanados Las corrientes de Eddy Las prdidas por histresis

Para tener una buena capacidad de carga se debe usar un equipo de enfriamiento eficienteparareducir la temperatura de operacin del transformador ya que la temperatura es el principal factodegradacin (desgaste) del nivel de aislamiento del aceite y de deterioro en el aislamiento de losdevanados. Los transformadores con capacidad dehasta 5 kVAs son generalmente enfriados poraire. El calor producido es disipado en los alrededores a travs de radiacin natural. Lostransformadores de distribucin depequea y mediana potencia son enfriados mediante tanques deaceiteo con un lquido aislante sinttico no inflamable. Este tipo de material enfriador tiene dospropsitos. Primero, transporta el calor desde los devanados hasta la superficie del tanque, en donse disipa en el aire y segundo, sirve como aislante entre los devanados.

Aceite-aire,conveccin natural y

conveccin forzadade aire

ONAN/ONAFOA/FA

Aceite-aire,conveccin naturalONANOA

Medianas y bajascapacidades

Aceite-agua,conveccin forzadaOFWFFOW

Aceite-aire,conveccin natural,aceite-aire,conveccin forzada

ONAN/OFAOOA/FOAAltas capacidades

DescripcinDesignacin nuevaDesignacin antigua

TIPOS DE ENFRIAMIENTO EN TRANSFORMADORES

ATENCIN!

Para la nueva designacin se utiliza un par de grupos de 2 letras donde: La primer letra determina el material O:Oil (aceite) A:Air (aire) W:Water (agua). La segunda letra determina la forma N: Natural, F: Forzada.


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4. Prdidas

Enfriamiento aceite-agua y conveccin forzada

Los transformadores de potencia de alta capacidad son frecuentemente equipados con enfriadoredel tipo agua-aceite con circulacin forzada.

Los tubos de enfriamiento son construidosde cobre con la finalidad de mejorar la

transferencia de calor en el sistema. Losenfriadores (intercambiadores) sondiseados con una capacidad sobrada deentre un 20 y un 30%, para compensar ladisminucin de flujo causado por lasuciedad en las tuberas.

1. Enfriamiento agua / aceiteEste sistema de enfriamiento cuenta con un intercambiador de calor, a travs del cual sefuerza el flujo de agua y de aceite del transformador por medio de una bomba. El aceite deltransformador circula alrededor de tubos por los cuales circula agua fresca: el agua notiene contacto directo con el aceite, sin embargo, realiza el objetivo de atrapar el calor delaceite logrando su enfriamiento.

MANTENIMIENTO

Un punto importante que hay que cuidaren relacin a la tubera por donde circulael agua es su limpieza, ya que cuando lostubos se encuentran sucios, se reduce elflujo de agua disminuyendo la capacidadde enfriamiento.

Algunos transformadores requieren radiadores externos, ya que por ejemplo, cuando se tienentransformadores de gran capacidad (20,000 kVAs o ms), el aceite no puede transportar el calorrpidamente.

Control deenfriamiento

Indicadoresde flujo Riesgos: fugas Monitoreo

Es importante supervisar el flujo de agua y aceite en un sistema de enfriamiento OFWF, dado auna reduccin o falla en la circulacin afecta al proceso de enfriamiento. Se emplean indicadores de flujo para monitorear tanto el circuito de aire como el de aceite. Losindicadores de flujo estn provistos con contactos para operar una alarma si el flujo cae de un nideterminado. Un riesgo que se corre en los sistemas de enfriamiento con agua es la presencia de una fuga, yasta puede contaminar el aceite con agua.

Cmo reducir la posibilidad de contaminar el aceite con agua cuando se presenta una fuga?

Asegurar que la presin del agua sea menor que la del aceite. Usar enfriadores (intercambiadores) de doble pared con respiradero para fugas de agua a laatmsfera.Las presiones del agua y la del aceite son monitoreadas por manmetros o interruptores de presicon contactos para alarma. Por otra parte, las temperaturas de los fluidos a travs del enfriador smonitoreadas mediante termmetros que se encuentran instalados en las entradas y salidas delenfriador.


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5.1 Relacin entre Parmetros Principales

5.2 Impedancia

5.3 Caso Prctico: Especificaciones en Placa

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50

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5 Transformadores

ParmetrosPrincipales

TEMAS DEL CAPTULO 5

Este captuloveremos lascaractersticasprincipales quediferencian untransformador deotro, analizandosus parmetroscaractersticos.


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5. Parmetros Principales

Relacin entre Parmetros Principales5.1

Ya comprendido el principio del funcionamiento del transformador, profundizar en su conocimieimplica conocer sus parmetros ms importantes, que son los que en definitiva diferencian a untransformador de otro.

Los parmetros principales deltransformador se muestran en su placay permiten asegurar que su aplicacin

se llevar a cabo en forma adecuada.Se indican las conexiones de losdevanados primario y secundario,voltajes de alimentacin y salida,impedancia, etc.

ANEXO

Dentro del anexo encontrarlas simbologas msutilizadas y sus referencias.

ATENCIN!

En este manual se pueden presentar caractersticas generales de elementos elctricos electrnicos. Sin embargo, al momento de aplicarlos, se deben tomar en cuenta lasespecificaciones y aplicaciones recomendadas por ingeniera, el fabricante y la aplicacinde las reglas de seguridad.

Placa de datos de un transformador

Transformadorde Potencia

kVA 25 Aumento de Temp. 115C Independencia 2.2%

Voltaje Primario 600 Voltaje Secundario 120/240Hertz 60 Fase simple Tipo Seco

Modelo No. XGT

Serie No. 101 - 1233WT.LBS.450

PRIMARIO SECUNDARIOVolts Sobre Lneas600 H1 & H2

Sobre Lneas X1 & X4Volts Conectar120 X1-X3, X2-X4240 X2 X3

UL

TU

H1 H2

X4 X3X2 X1


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Relacin de potencia entredevanados

Bobina primariaFuente de 220 VCA

Bobinasecundaria110 VCA

IsVs

Ip

Vp

En el transformador de la figura se aplican 220 VCA en labobina del primario y se tiene una corriente nominal de 10amperes, el voltaje en la bobina del secundario es de 110VCA.

A) Para obtener los volt-amperes del transformadorsimplemente se multiplica el voltaje y la corriente deldevanado primario, as se obtiene la potencia:

VA = Vp * Ip = 220 V *10 A = 2200 VA

Cuando la potencia es mayor a 1000 VA se cambian lasunidades a kilovolt-amperes (kVA). As, la potencia deltransformador es de 2.2 kVA.

B) Qu corriente circula en la bobina del secundario?Utilizando la consideracin de cero prdidas, la potencia en el secundario es igual a la delprimario, as:

VA = Vp * Ip = Vs * Is

Despejando para la corriente del secundario Is, tenemos:

Sustituyendo los datos en la ecuacin:

C) Si ahora en la bobina del secundario circularan 2 A, cul sera la corriente en el primario?Una vez ms, considerando la igualdad de potencia entre primario y secundario:

VA = Vp*Ip = Vs*Is

Despejando para la corriente del primario Ip, tenemos:

Sustituyendo los datos en la ecuacin, Ip = 1 A

Vs)Ip)(Vp(Is

A20V110

)V10)(V220(Is

Vp)Is)(Vs(Ip

EJEMPLO

En el caso de un transformador con varios devanados secundarios, la potencia de entrada alprimario deber ser aproximadamente igual a la suma de las potencias en los devanadossecundarios.

La potencia de los transformadores se expresan en volt-amperes (VA) y en el caso de potenciasaltas (mayores a 1000 VA) en kilovolt-amperes kVA (miles de volt-amperes) o en megavolt-amperes MVA (millones de volt-amperes).

ATENCIN!

En caso de tener una diferenciasignificativa en potencias se puedeasegurar que existe algn dao en eltransformador.


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2 Razn de transformacin

Un parmetro muy importante y ampliamente utilizado es la razn o relacin de transformacin,que es la relacin de espiras entre las bobinas del primario y secundario de un transformador.

La razn de transformacin generalmentese expresa como una proporcin: porejemplo 15:1, 50:1, 1:25, 1:2.Esta proporcin indica una relacin de 1:2porque la bobina del secundario tiene eldoble de espiras que la bobina delprimario.

1:2Relacin de transformacin

BobinaPrimaria

900 vueltas

BobinaSecundaria

1800 vueltas

La relacin de transformacin permite obtener la relacin de voltaje y corrienteentre los devanados del transformador.

3 Relacin de voltaje entre devanados

La relacin de transformacin o relacin de espiras define cunto va a ser el voltaje en elsecundario cuando se la aplica un voltaje en el primario. En el transformador, el voltaje por espes constante tanto en primario como en el secundario, as, el devanado que tenga ms espiras seel que presente un voltaje ms alto en sus terminales.

As cuando la bobina del secundario tiene msespiras que la bobina del primario, su voltajeser mayor que el del primario. En este caso,cuando el secundario presenta un voltaje mayorque el primario, al transformador se le llamaelevador.

Transformador elevadorVoltaje en el secundario > Voltaje en el primario

BobinaPrimaria

900 vueltas

BobinaSecundaria

1800 vueltas

1:2Vp = 120 VCA

Vs = 240 VCATransformador elevador

BobinaPrimaria

900 vueltas

BobinaSecundaria

1800 vueltas

Vp = 120 VCA Vs = 240 VCATransformador reductor

Si la bobina del secundario tiene menos espirasque la bobina del primario, el voltaje en elsecundario ser menor que el del primario y altransformador se le denominarreductor.

Transformador reductorVoltaje en el primario > Voltaje en el secundario


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La relacin entre el voltaje del primario, el voltaje en el secundario y el nmero de espiras en cadevanado se determina con la siguiente ecuacin:

NsVs

NpVp

donde:Vp: Voltaje en el primarioVs: Voltaje del secundarioNp : Nmero de espiras del primarioNs : Nmero de espiras del secundario

EJEMPLO

Considere un transformador con 50 espiras enla bobina del primario y 1000 espiras en la

bobina del secundario, si se aplica un voltajede 110 VCA a la bobina del primario Quvoltaje se tendr en terminales de la bobinadel secundario?

Sustituyendo los valores en la ecuacin:

En este caso se tiene un transformadorelevador

Bobinasecundaria 1000

vueltas

Bobinaprimaria 50

vueltas

Vp = 110 VCA

Clculo de voltaje en el secundario

4 Relacin de corriente entre devanados

Ya que la relacin de espiras fija, la relacin entre los voltajes del primario y del secundario,considerando adems, que la potencia de la bobina del primario es igual a la potencia de la bobidel secundario:

Entonces la relacin de espiras tambin debe establecer una relacin entre la corriente del primy del secundario.

As, la bobina que tiene ms voltaje, tiene mayor nmero de espiras y por consiguiente tendr u

corriente ms baja. En forma similar, la bobina de voltaje ms bajo, con menor nmero de espirtendr la corriente ms alta. La relacin entre el nmero de espiras y la corriente en las bobinas

Vp * Ip = Vs * Is

Ip * Np = Is * Ns

donde:Ip: Corriente en la bobina del primarioIs: Corriente en la bobina del secundarioNp : Nmero de espiras del primarioNs : Nmero de espiras del secundario


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Impedancia5.2

Otro parmetro importante del transformador es su impedancia. Laimpedanciade un transformadorse define comosu oposicin total al flujo de corriente. En el devanado de un transformador laimpedancia depende del calibre del conductor y de su nmero de vueltas. En ambientes industrialeaun cuando el devanado primario y el secundario tienen cada uno una impedancia caracterstica, sconsidera a la impedancia del transformador como una impedancia equivalente, donde se agrupancaractersticas de ambos devanados del transformador.

Entre otras aplicaciones, la impedancia del transformador se utiliza para: Determinar lacorriente de cortocircuito, en la seleccin de las protecciones de sobrecarga y

cortocircuito. Obtener la caracterstica deregulacin de voltajedel transformador. La regulacin de voltaje

establece su variacin de voltaje ante variaciones de sin carga a plena carga. Conectar transformadores en paralelo. Si son de la misma potencia y de diferente impedancia

el de menor impedancia tomar ms corriente y no habr una buena distribucin de carga.

Procedimiento para el clculo de la impedancia equivalente1. Se conecta la bobina del secundario en cortocircuito.2. Se aplica el voltaje necesario en la bobina del primario para tener la corriente nominal en la bob

del primario.

Con esto se obtiene la impedancia en porcentaje, que es un parmetro que tambin define altransformador.

Ip nominal

Bobina primariaBobina secundaria

Corto circuitoVp

Determinacin de impedancia del transformador

)100(Vp

Vpcc%Ze

donde:Vpcc : Voltaje en el primario con el secundarioen cortoVp: Voltaje nominal del primarioZe% : Impedancia equivalente en porcentaje


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Se tienen dos transformadores con los siguientes datos de placa:

Cul es el voltaje del secundario de estos transformadores cuando se encuentran operando asu capacidad nominal?

Para el transformador 1 se tiene una cada de voltaje de:

Para obtener el voltaje real en el secundario se resta voltaje obtenido al voltaje nominal.

Para el transformador 2 se tiene una cada de voltaje de:

De igual forma, se resta voltaje obtenido al voltaje nominal.

EJEMPLO

Transformador 1Potencia: 200 kVA Vp: 13,800 VImpedancia del 2% Vs: 440 V

Transformador 2Potencia: 200 kVA Vp: 13,800 VImpedancia del 0.2% Vs: 440 V

VCA8.81 )02.0)(VCA440(%100 %)2)(VCA440(

VCA2.431VCA8.8VCA440

VCA88.01

)002.0)(VCA440(%100

%)2.0)(VCA440(

VCA12.439VCA88.0VCA440

En base al ejemplo, se concluye queel transformador que tiene mayor impedancia tiene una mayorcada de voltaje en el secundario cuando est a la carga nominal. Debido a esto,lostransformadores con una baja impedancia muestran una mejor regulacin de voltaje. Esto significauna menor variacin en su voltaje de salida cuando cambian de una condicin sin carga a una aplena carga.


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Caso prctico: Especificaciones enPlaca5.3

Placa tpica de un transformador de potencia

Transformadorde Potencia

kVA 25 Aumento de Temp. 115C Independencia 2.2%

Voltaje Primario 600 Voltaje Secundario 120/240Hertz 60 Fase simple Tipo Seco

Modelo No. XGT

Serie No. 101 - 1233

WT.LBS.450

PRIMARIO SECUNDARIOVolts Sobre Lneas600 H1 & H2

Sobre Lneas X1 & X4Volts Conectar120 X1-X3, X2-X4240 X2 X3

UL

TU

H1 H2

X4 X3X2 X1

Transformadores Unlimited, Chicago, ILMade in XXX

1

2

345

6

78

91011

12

17

16

15

14

13

La placa de datos de untransformador muestra susespecificaciones msimportantes

Incremento de temperatura permitido en los devanados. Este valor usualmente sebasa para una temperatura ambiente de 40 grados centgrados (104 F). La sumade la temperatura ambiente y el incremento de temperatura da como resultado latemperatura mxima de operacin. En este caso, una temperatura ambiente de 40C y un incremento de 115 C (239 F), dando como resultado un valor detemperatura mxima de 155 C (311 F). El valor de la temperatura mxima deoperacin de un transformador depende del tipo de aislamiento con que cuenten losdevanados, ya que cada tipo de aislamiento soporta una mxima temperatura sinsufrir deterioro.

4

Especifica la potencia del transformador en kVA. La cantidad de corriente en elsecundario se calcula dividiendo los volt-amperes por el voltaje del secundarioIs=KVA/Vs.

3

Lugar donde se fabric el transformador y se localiza la compaa.2

Nombre del fabricante y tipo de transformador (en este caso de potencia).1

Referencia#


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Se refiere a una norma que depende de cada pas.17

Es la impedancia equivalente del transformador. Este valor se expresa enporcentaje.16

Define el tipo de transformador. En este caso es del tipo seco, tambin puede ser enaceite (se especifica el tipo de aceite y la cantidad de aceite que necesita eltransformador).

15

Diagrama esquemtico del transformador que sirve como referencia para eltcnico de instalacin.

14

13

Dan informacin acerca de las posibles conexiones de los devanados del primario ysecundario. (Ver ejemplo Posibles conexiones de los devanados del primario ysecundario.

12

11

10Nmero de modelo, nmero de serie y peso del transformador.El modelo normalmente est dado en forma de cdigo y depende del fabricante.

9

Es la frecuencia a la que opera el transformador.8

Es el nmero de fases del transformador. Este valor es uno si el transformador esmonofsico o tres si el transformador es trifsico.7

Es el voltaje nominal para la bobina del secundario.6

Es el voltaje nominal para la bobina del primario.5

Referencia#

Otra informacin que suele aparecer en la placa del transformador es lo relacionado con sus TAPo derivaciones.

En un transformador con un valor fijo de espiras en primario y secundario, se tendr un valor fijtambin para la relacin de voltajes.

Si el voltaje que alimenta altransformador es ms alto o msbajo que el especificado, el voltajeen el secundario tambin ser mayoro menor y no se podr hacer nadapara cambiarlo.

Para poder corregir este problema seutilizan los TAPs o derivaciones, loscuales son terminales que se sacande puntos intermedios de losdevanados del transformador.


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Sea un transformador cuyos datos de placa son:

El transformador es alimentado por un suministro cuyo voltaje es:Vf=570 VCA

Dado que el porcentaje de variacin del voltaje de la fuente respecto al primario se determina

mediante la ecuacin:

Se tiene que:

EJEMPLO

Potencia: 25 kVAVoltaje del primario: 600 VVoltaje del secundario: 120 VImpedancia del 2%

Indicacin de los TAPs

2 a 7590.0

2 a 6492.5

3 a 6395.0

3 a 5297.54 a 51100.0

ConectarPosicin

Indicador del TAP% Alto voltaje

Indicacin de los TAPs

2 a 7590.0

2 a 6492.5

3 a 6395.0

3 a 5297.54 a 51100.0

ConectarPosicin

Indicador del TAP% Alto voltaje

)100(VpVf%

%95)100(600570%

El indicador de TAPs se deber colocaren la posicin 3 o bien, conectar elterminal 3 con el terminal 6.

ATENCIN!

Para hacer el ajuste del TAP o derivacin en un transformadorse debe tener el transformador desenergizado, esto es, debeestar desconectado de la fuente de alimentacin.


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Posibles conexiones de los devanadosdel primario y secundario.

EJEMPLO

En el caso del ejemplo: Las terminales H1 y H2 son para el devanado del primario y su alimentacin es de

600 V. Las terminales del secundario que van a la carga son X1 y X4, el devanado del

secundario puede operar en dos voltajes de 120 V y/o 240 V.

Si se requieren nicamente 120 V se unenlas terminales X1 con X3 y X2 con X4.

Si se necesitan nicamente 240 V se unenlas terminales X2 y X3 y las terminales X1 yX4 se conectan a la carga.

Si se requiere tener ambos voltajes se uneX2 con X3, as tenemos 240 V entre X1 yX4, 120V entre X1 y la unin entre X2, X3o X4 y la unin X2 y X3.

H1 & H2600Sobre lneasVolts

Primario

X2-X3240

X1-X3, X2-X4120

ConectarVoltsSobre lneas X1 & X2

Secundario

Conexin de secundarios para 120 VCA

Conexin de secundarios para 240 VCA

Conexin de secundarios para 120 y 240 VCA


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ACTIVIDAD 7Para finalizar el presente captulo, le proponemos una ltima actividad con el finde aplicar lo aprendido.

Resuelva el siguiente ejercicio:

Felicitaciones!Usted ha finalizado el captulo 5.A continuacin se desarrollar el captuloCaractersticasPrincipales .

Dado un transformador cuya bobina primaria tiene 120 vueltas y la secundaria 110 vueltas, sele conecta una fuente de tensin alterna de 24V a la bobina primaria y una resistencia de 100 en el circuito secundario.

Considerando que la impedancia es cero, calcular:a) Voltaje en la bobina secundaria.b) Corriente Is.c) Corriente Ip.d) Potencia en el circuito primaria y secundaria.

Volver a realizar esos clculos considerando que la impedancia es 2.5%. Qupuede sacar como conclusin comparando los valores?

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6.1 Sistemas Monofsicos y Trifsicos

6.2 Conexiones

6.3 Polaridad

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6 Transformadores

CaractersticasPrincipales

TEMAS DEL CAPTULO 6

En este captulo sedetallarn los

sistemasmonofsicos ytrifsicos as comolas conexiones y lapolaridad.


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6. Caractersticas Principales

Sistemas Monofsicos y Trifsicos6.1

Existen algunas cargas que, por sus caractersticas, requieren de un sistema de alimentacinmonofsico, ste es el caso de algunos de los sistemas de alimentacin de uso domstico.

Representacin de un sistema elctrico domsticoEn algunos sistemas domsticos, setienen tres cables conductores, doslneas (L1 y L2) y un neutro (N).

Existen otros casos en donde las caractersticas de las cargas requieren de un sistema de alimentactrifsico. Estos tipos de sistemas emplean tres cables conductores que llevan energa hacia la cargaque, adems, no cuentan con cable de retorno.

Diagrama de un transformador trifsico

Por lo general, las fases se denominancomo A, B, C 1, 2, 3 o de acuerdo asu ubicacin. En la figura se muestraun diagrama en el que se representa alos bobinados y a un tipo dedistribucin de fases.

RECUERDE

La expresinfase elctrica se refiere a unsolo conductor en un circuito mltiple deconductores.


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Conexiones6.2

Para tener un determinado voltaje o rango de corriente se debe conocer el tipo de conexin que haque realizar en las bobinas del transformador. Lo primero que hay que conocer es cules son las ldel transformador del lado primario y cules son las del secundario, para tal caso, el fabricanteespecifica las bobinas del ladoprimario con la letra Hy las del ladosecundario con la letra X.

Conexin Delta - Delta

Conexin Delta-Estrella

Conexin Estrella-Estrella

Conexin Estrella-Delta

ATENCIN!

Es posible conectar tres transformadores monofsicos con el objetivo de formar unbancode transformadortrifsico de cualquiera de los cuatro tipos.

Se utiliza como receptora en lossistemas que contienensubestaciones y cuyo objetivo esreducir el voltaje.

Estrella Delta

Y

Es empleada para tensiones muyelevadas ya que reduce la cantidadde aislamiento. Posee un hilo dederivacin para tener dos rangos devoltajes. Una de las desventajasque tiene es que se presentanarmnicas con facilidad.

Estrella Estrella

Y Y

Se aplica con gran frecuencia en laindustria debido a que la estrellaen el secundario presenta dosrangos de voltajes y con esto sepuede alimentar a diferentesmaquinarias. Es muy utilizadocomo transformador dedistribucin reductor y en las

subestaciones elevadoras devoltaje.

Delta Estrella

Y

Esta conexin se utiliza entransformadores trifsicos. Estaconexin es empleada paraalimentarlo con tensiones bajas ypoder as obtener tensiones altasde distribucin. Tiene un solorango de voltaje ya que no tienehilo de derivacin.

Delta Delta

DiagramaUsoConexin


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Conexin Delta abierta Delta abierta

La conexin Delta-Delta presenta la ventaja depoder eliminar un transformador para reparacin omantenimiento, mientras que los otros dos restantes continan funcionando como un banco trifsicocon una capacidad reducida a 58% con respecto al banco original. A esta conexin se le denominaconexin Delta abierta-Delta abierta o conexin en V.

La conexin se origina conlos 3 transformadoresmonofsicos funcionando.

Uno de lostransformadores sale delnea.

Conexin Delta Delta

Conexin Delta abierta Delta abierta

EJEMPLO

ANEXOHay conceptos generales que semanejan en todos los transformadores,en este apartado encontrar algunas delas definiciones bsicas paracomprender el funcionamiento de losmismos.

PARA PENSARPara economizar en equipamiento,podramos pensar en instalar transformadorestrifsicos Delta abierta Delta abierta?

Para contestar esta pregunta tenga en cuentaque una disminucin del 33% enequipamiento nos genera una reduccin del42% en potencia.


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TRANSFORMADOR DEPOLARIDAD

SUSTRACTIVA

TRANSFORMADOR DEPOLARIDAD ADITIVA

Polaridad6.3

Para asegurarse que las conexiones de las terminales de un transformador son correctas, se hadesarrollado un mtodo estndar para marcar las terminales. Es decir, se usa para designar la direcque tiene la corriente en un instante dado en un embobinado respecto a la direccin que tiene lacorriente en el otro embobinado en ese mismo instante.

Esta expresin es vlida solo refirindose a corrientes instantneas.

Cuando las corrientes circulan en sentidocontrario en ambos embobinados, su accinelectromagntica se contrarresta, se trata deun

Cuando el efecto electromagntico de lascorrientes se suman se trata de un

Este concepto de polaridad se aplica solamente a transformadores monofsicos o bien al primario secundario de cada fase, en un transformador trifsico.

Las terminales del devanado de alto voltaje se marcan con H1, H2, etc. La terminal marcada con Hsiempre debe estar localizada en el lado izquierdo viendo al transformador a travs del cual se hansacado las terminales de bajo voltaje. Las terminales de bajo voltaje estn marcadas con X1, X2 ysucesivamente.Cmo determinar la polaridad?

Conectar un extremo del devanado dealto voltaje con un extremo deldevanado de bajo voltaje.

Conectar un voltmetro entre ambosextremos abiertos. El voltmetro tiene

que poder medir hasta la suma de latensin del primario ms la delsecundario.

Aplicar un voltaje no mayor que elvoltaje permitido del devanado, ya seael devanado de alto voltaje o el debajo voltaje como se muestra en lafigura.

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2

3

Conexiones para la prueba de polaridad


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ATENCIN!

Para evitar condiciones de trabajo peligrosas o porfalta de disponibilidad, se utilizan voltajes menores alos nominales del transformador.En la figura del ejemplo, en vez de utilizar 2300Vutilizamos 240V. En este caso la tensin delsecundario ser 60V y el voltmetro deber podermedir hasta 240V+60V=300V. Determinacin de la polaridad de untransformador utilizando un voltmetro

Transformador de distribucinde polaridad aditiva

Si el voltmetro indica lasuma de ambosvoltajes, el transformador esaditivo(queaade o agrega) y debe estar marcado conH1 en el lado izquierdo y X1 en el ladoderecho.

Transformador de distribucinde polaridad substractiva

Si el voltmetro indica ladiferencia entreambos voltajes, el transformador essubstractivo(resta o disminuye). Por lotanto, las terminales deben ser marcadascon H1 en el lado izquierdo y X1 en ellado izquierdo.

2300 V

ATENCIN!

La polaridad del transformador puedecambiarse intercambiando las terminales debajo voltaje.


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ACTIVIDAD 8Para finalizar el presente captulo, le proponemos las siguientes actividades conel fin de aplicar lo aprendido.

Una con flechas los distintos tipos de conexin:

Y

Y

Y Y


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ACTIVIDAD 9

Responda a las siguientes preguntas:

1Si en una conexin Estrella - Estrella compuesta por un banco de transformadoresmonofsicos, uno de los transformadores sale de lnea:

a. Qu pasa con la tensin en cada una de las fases de la salida de baja tensin?

b. Y si la conexin es Delta-Delta?

2En el transformador de la figura se aplica una fuente de 220V:

a. Qu medir el voltmetro si el transformador es aditivo?

b. Y si es substractivo?

Felicitaciones!Usted ha finalizado el captulo 6.A continuacin se desarrollar el captuloTipos deTransformadores .


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7 Transformadores

Tipos deTransformadores

TEMAS DEL CAPTULO 7

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7.1 Clasificacin de los Transformadores7.2 Transformadores con Derivaciones o TAPs

7.3 Autotransformadores

7.4 Transformadores para Instrumentos

7.5 Transformadores Buck-Boost

7.6 Transformadores de Control

7.7 Transformadores de Distribucin

7.8 Transformadores segn su Ncleo

En este captuloexplicaremos cmose clasifican losdistintos tipos detransformadores deacuerdo a varioscriterios, de stosse derivan los tiposque se detallarn


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7. Tipos de Transformadores

Clasificacin de los Transformadores7.1

El nombre o clasificacin que recibe cada transformador depende de sus caractersticas.

Para ello se tendr en cuenta si el transformador es reductor o elevador, si tiene conexin monofstrifsica, si es seco o hmedo. Adems, hay otros componentes con los que puede contar eltransformador como boquillas, sistemas de refrigeracin o embobinados, entre otros.

Los transformadoresprincipales o bsicosson:

Transformadores con derivaciones o TAPs

Autotransformadores Transformadores para instrumentos

Transformadores Buck-Boost

Transformadores de control Transformadores de distribucin

Los transformadores tambin se pueden clasificar de acuerdo a sus caractersticas:

Por la construccin de su ncleo Disminuye corriente

Acorazado

Distribuido

Por su polaridad Sustractiva

Auditiva

Por su utilizacin De corriente

De potencial

De control

Buck - Boost

Por su potencia Fuerza > 500 kVA

Distribucin < 500 kVA


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Aislamiento - Refrigeracin Seco (aire o gas)

Aceite mineral

Encapsulados

Por el Sistema de Alimentacin Monofsico

Bifsico

Trifsico

Hexafsico

Dodecafsico

Localizacin En postes

Subterrneo (sumergible)

Exterior (a prueba de agua)


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Transformadores conDerivaciones o TAPs7.2

Con frecuencia se extraen conexiones en partes intermedias de los devanados primario y/o secunddel transformador, estas conexiones salen del devanado y se conectan a una tablilla o borne deconexiones.

Las derivaciones, tambin llamadas TAPs, se pueden o no conectar. Las opciones de conexin queofrece el TAP permiten modificar el nmero de espiras a utilizar. Esto, como hemos visto antes encurso, modifica la relacin de transformacin del transformador y as su voltaje de salida. Al modla relacin de transformacin se puede elevar o bajar el voltaje de salida segn sea el voltaje en elprimario, manteniendo el voltaje de salida en el valor deseado. En la mayora de los casos los camde derivacin (TAP) son poco frecuentes y se realizan manualmente.

La figura muestra un diagrama esquemtico de untransformador con derivaciones (TAPs) en suprimario.

En los transformadores de aceite de bajas tensiones, los TAPs o barras de conexiones se encuentrdentro del tanque. Para realizar el cambio se requiere quitar la cubierta y hacer los cambios en lasbarras de conexiones sumergidas en el aceite.Esto presenta ciertos inconvenientes, tales como que las conexiones pueden ser hechas en formaincorrecta, el aceite se puede contaminar y durante la conexin se pueden caer dentro del tanquepiezas como tornillos, tuercas, etc. A pesar de tales desventajas, el transformador con este tipo dederivaciones (TAPs) resulta ms econmico, por lo cual se utiliza frecuentemente.


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Autotransformadores7.3

Autotransformador

El autotransformador difiere del transformadoren que slo tiene un devanado. En estedevanado, una parte sirve tanto para elprimario como para el secundario.

Autotransformador conectado a la carga

La figura muestra un autotransformadorconectado a una carga. Esteautotransformador se utiliza para reducir elvoltaje. Las espiras entre H1 y H2constituyen el devanado primario y las

espiras entre X1 y X2 componen eldevanado secundario.

El autotransformador se utiliza paraelevar (elevador) o reducir (reductor) el voltaje en la carga. Estodepende del nmero de vueltas o espiras que tenga el primario y el secundario.

Si el autotransformador seutiliza para aumentar elvoltaje,

El devanado secundariotendr ms vueltas que elprimario, entonces

El primario ser parte deldevanado secundario.

Si el autotransformador seutiliza para reducir elvoltaje,

El devanado secundariotendr menos vueltas quelas del primario,entonces

El secundario ser partedel devanado primario.

En el autotransformador, la relacin del voltaje, como en un transformador, es igual a la relacinentre las espiras del primario y las del secundario (NP /NS ).

Si se desprecia la corriente de excitacin, las espiras por amper del primario y del secundario en uautotransformador son iguales. As, la ecuacin de la relacin de transformacin o vueltas (EP /ES = NP /N S ) tambin se aplica a los autotransformadores.


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Ventajas

Operan nicamente con un devanado,

requieren, POR LO TANTO, menos cobre ypor lo tanto son menos costosos que lostransformadores.

Operan con mayor eficiencia y son mspequeos en tamao fsico que lostransformadores de igual capacidad(kVAs).

Adicionalmente presentan menores nivelesde ruido para el caso de misma carga yfrecuencia.

Desventajas

No asla el circuito primario delsecundario. Esto hace que haya unaconexin elctrica entre primario ysecundario. En algunas situaciones de fallaen el primario o en el circuito que alimentaal primario, su efecto pasa directamente alos equipos que alimenta al secundario.

Potencial riesgo en los casos en que sehace un cambio grande de voltaje entreprimario y secundario. Por ejemplo, si unautotransformador se utiliza para reducir elvoltaje de alimentacin de 480V a 120Vpara conexin de equipos, la diferenciaentre los dos voltajes es 480V menos120V dando por resultado 360V.

RECUERDE

En un transformador no hay conexin elctrica entre primario y secundario. Los circuitosestn aislados. El acoplamiento y cambio de potencia en un transformador es mediante flujomagntico.

Aplicacin

Los autotransformadores se utilizan frecuentemente para:

Reducir el voltaje, durante el perodo de arranque, en motores de CA. Compensar pequeas cadas de voltaje en lneas de suministro elctrico.

Producir pequeos cambios de la amplitud del voltaje por requerimiento de carga. Adaptar el voltaje de alimentacin de equipos especiales a voltajes de suministro estndar (por ejemplo: 440 a 380 VCA, 230 a 208 VCA, etc.). Equipos de potencia limitada con requerimientos de salida de voltaje variable (VARIAC


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Transformador de Corriente (TC)

Transformadores para Instrumentos7.4

Ciertos instrumentos de medicin y relevadores de proteccin para sistemas de CA, no puedenconectarse directamente a los circuitos de alto voltaje. Para realizar esta adaptacin se utilizan lostransformadores para instrumentos.

La principal funcin del transformador para instrumento es aislar al instrumento o relevador del avoltaje. Adems hace posible estandarizar las seales para la mayora de los instrumentos elctricen esta forma operar en valores bajos de voltaje y corriente, como 120V y 5A.

Los transformadores para instrumentos se dividen en:

Transformador de Potencial (TP). Transformador de Corriente (TC).

Transformador de Potencial (TP)

Los transformadores de voltaje, tambin llamadostransformadores de potencial (TP) estn diseadospara hacer grandes cambios de tensin, tanto de altacomo de baja. Por lo tanto, este tipo detransformadores maneja un potencial de voltaje muyalto que tambin es denominado alta tensin y susvoltajes pueden variar de acuerdo a las necesidades.Son similares a los transformadores estndares de dosdevanados, slo que de menor capacidad.

Transformadores de Potencial

Devanado Primario o deAlto Voltaje

Devanado Secundario ode Bajo Voltaje

El devanado de alto voltaje(devanado primario) se conecta a

travs de su dispositivo deproteccin para evitar cortos.

El devanado de bajo voltaje(devanado secundario),generalmente est diseado parasuministrar 120 volts a su salida.Se conecta al relevador deproteccin o instrumento demedicin.


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Al conectar el transformador de potencial, esimportante poner a tierra su carcasa para propsitosde seguridad.

Los transformadores de potencial, debido a su uso,tienen una razn de transformacin o voltaje muyprecisa.El porcentaje de error en un transformador depotencial, depender de la aplicacin. En la mayora,el porcentaje de error es menor al 0.5% (en TerniumMxico el porcentaje de error que se maneja es del 0.2%). Un porcentaje mayor de error podra producir unavariacin inaceptable en la medicin de voltaje uocasionar un mal funcionamiento en los relevadores deproteccin.

EJEMPLO

Como ejemplo, se utilizar un transformador de potencial que se utiliza para reducir el voltajede una lnea de alta tensin de 2,400 volts a 120 volts (relacin 20 a 1).Se conecta un voltmetro al devanado de secundario o de bajo voltaje 120 volts. La lecturaque se lea en el voltmetro se multiplica por 20 para obtener el voltaje en alta tensin.Si existiera un error del 4% en la relacin de transformacin o voltaje, el voltmetro indicara115.2 volts, as 20 x 115.2 = 2,304 volts, (produciendo un resultado con un error de 96volts) cuando en realidad se tiene 2400 volts.

En este tipo de transformadores de potencial se tienen 2 grandescl

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