CAPITULO 2 TRANSFORMADORES COMPLETO

CLASE DE MAQUINAS ELECTRICAS CAPITULO 2 TRANSFORMADORES

Recopilación: Ing. Jesús Gpe. Castañeda Marroquín FIME-UANL Agosto de 2005

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TRANSFORMADORES Introducción Una maquina eléctrica es básicamente un convertidor de potencia que funciona transformando energía de campo magnético en energía de campo eléctrico y viceversa. Las maquinas rotatorias son convertidores dinámicos de potencia (es decir, entra también en juego la energía mecánica). Las máquinas que convierten energía mecánica en energía eléctrica se denominan Generadores, las que convierten energía eléctrica en energía mecánica se denominan Motores, y hay maquinas que convierten energía eléctrica en energía eléctrica, como los Transformadores.

Las maquinas eléctricas que se utilizan en la actualidad con el fin de convertir potencia siguen el esquema elemental:

Diagrama a bloques del esquema elemental de las Maquinas Eléctricas.

Principio de funcionamiento del transformador

Un transformador se compone de dos arrollamientos aislados eléctricamente entre sí y devanados sobre un mismo núcleo de hierro. El Instituto Americano de Ingenieros Electricistas (AIEE) da la siguiente definición para un transformador: “Un transformador es un dispositivo eléctrico, sin partes en movimiento continuamente, que por inducción electromagnética transforma la energía eléctrica de uno a mas circuitos a la misma frecuencia, generalmente con valores cambiados de tensión y corriente “.

Energía Eléctrica

o Mecánica

Energía de

Campo Magnético

Energía Mecánica

ó Eléctrica

Perdidas Pérdidas



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Una corriente alterna que circule por uno de los arrollamientos crea en el núcleo un campo magnético alterno. La mayor parte de este flujo atraviesa el otro arrollamiento e induce en él una fuerza electromotriz (fem) alterna.

La potencia es transmitida de un arrollamiento a otro por medio del flujo magnético del núcleo.

El arrollamiento al que se suministra potencia se denomina PRIMARIO y el que cede potencia SECUNDARIO.

En un transformador real, las líneas del flujo magnético no están confinadas enteramente en el hierro, sino que algunas de ellas se cierran a través del aire.La parte del flujo que atraviesa los dos arrollamientos se llama flujo común o útil.

• La parte del flujo que se cierra a través del aire se denomina flujo de dispersión.



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La potencia obtenida de un transformador es inferior a la potencia suministrada al mismo:

Pérdidas en el cobre: pérdidas en forma de calor que se producen por efecto Joule en la resistencia de los arrollamientos primario y secundario.

Pérdidas en el hierro: pérdidas por histéresis y corrientes de Foucault o Eddy Currents en el núcleo.

La histéresis se reduce al mínimo utilizando hierro que tenga un ciclo de histéresis estrecho, y las corrientes de Foucault se reducen construyendo el núcleo con láminas muy finas apiladas y aisladas entre sí.

La Capacidad de un transformador es determinada en KVA Como la carga que puede ser conectada a un transformador es diversa la unidad de medida de la capacidad del transformador es la POTENCIA APARENTE ( KVA )

Capacidad nominal en KVA. La capacidad nominal de un transformador es la capacidad que el devanado secundario del mismo debe suministrar en un tiempo especificado (continuo o limitado) a su tensión y frecuencias nominales, sin exceder los limites de temperatura correspondencia dentro de las condiciones establecidas en esta forma.



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Los 3 elementos eléctricos

Diagrama de Impedancia

Triangulo de Potencias



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El transformador ideal en vacío IDEAL EN VACIO (SIN CARGA) :

Los arrollamientos no tienen resistencia La reluctancia de circuito magnético es nula no hay flujo de dispersión Las perdidas en el Hierro son nulas Las fugas magnéticas son nulas

Puesto que el mismo flujo atraviesa el primario y el secundario, la fuerza electromotriz inducida por espira es la misma en ambos:

El arrollamiento primario se comportará como una autoinducción. La corriente en el primario que es pequeña, está retrasada 90º respecto a la tensión del primario.

Se denomina corriente de vacío y crea el flujo en el núcleo por lo que también se denomina magnetizante.

El flujo del núcleo está en fase con la corriente del primario.



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El transformador ideal en carga

IDEAL: Los arrollamientos no tienen resistencia y no hay flujo de dispersión.

EN CARGA: El circuito del secundario tiene conectada una impedancia.

Cuando el circuito secundario está abierto, el flujo del núcleo sólo es producido por la corriente del primario, pero cuando se cierra el secundario, tanto la corriente de primario como la de secundario crean flujo en el núcleo.

Según la ley de Lenz, la corriente del secundario, oponiéndose a la causa que la produce, tiende a debilitar el flujo del núcleo y, por consiguiente, a disminuir la fuerza contraelectromotriz en el primario. Como en ausencia de pérdidas, la f.c.e.m. en el primario ha de ser igual a la tensión en bornes del primario, que suponemos constante, la corriente en el primario aumenta, por tanto, hasta que el flujo del núcleo se restablece en su valor inicial (sin carga).

Como el transformador es ideal y no tiene pérdidas, la potencia en el primario y en el secundario serán iguales.

S1=S2

V1 I1 = V2 I2

V1 / V2 = I2 / I1

Para una determinada potencia aparente, si crece la tensión es a costa de disminuir la intensidad y viceversa.



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El Transformador ideal

El transformador tiene muchas funciones: Es útil para transferir energía

eléctrica de un circuito a otro utilizando el campo magnético variable como único encadenamiento entre ambos. En esta forma se comporta como un elemento de acoplamiento Hay muchos tipos de transformadores. En un sentido amplio caben en dos categorías: con núcleo de hierro y con núcleo de aire. Cada categoría tiene numerosos subdivisiones de acuerdo con su uso. . Los dos tipos mencionados se refieren a la clase de material utilizado como camino para las líneas de fuerza magnética del primario al secundario y en dirección inversa. Algunas de las clasificaciones para transformadores con núcleo ferromagnético son las siguientes: Clasificación de los transformadores según su condición de servicio:

a) Para uso interior. b) Para uso exterior.



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Clasificación de los transformadores según su tipo de NUCLEO:

a) Tipo Núcleo o Columnas b) Tipo Acorazado

Clasificación de los transformadores según su alimentación eléctrica:

a) Monofásicos b) Trifásicos

Clasificación de los transformadores según el medio donde se encuentren:

a) Tipo SECO b) Tipo sumergido en ACEITE

Clasificación de los transformadores en función del voltaje del secundario contra el voltaje del primario:

a) Elevadores ( Voltaje del secundario mayor al del primario) b) Reductores ( Voltaje del secundario menor que el primario) c) De relación 1:1 ( Voltajes iguales en primario y secundario)

Clasificación de los transformadores en función de la capacidad en KVA:

a) De CONTROL para transformadores de menos de 5KVA b) De DISTRIBUCIÓN es aquel transformador que tiene una capacidad

nominal desde 5 hasta 500 kVA y una tensión eléctrica nominal de hasta 34500 volts en el lado primario y hasta 15000 volts nominales en el lado secundario

Clasificación de los transformadores de distribución en función con su capacidad nominal:

1) De 5 a 167 kVA para monofásicos. 2) De 15 a 500 kVA para trifásicos.

c) De POTENCIA para transformadores arriba de 500KVA

Clasificación de los transformadores de distribucion en función con su clase de aislamiento:

a) Hasta 15 kV.

b) Hasta 25 kV.

c) Hasta 34,5 kV.



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Clasificación de los transformadores en función del lugar a instalarse

a) Tipo poste b) Tipo subestación c) Tipo pedestal d) Tipo sumergible

Clasificación de los transformadores en función de su sistema de disipación de calor como sigue: Transformadores secos, enfriados por aire. • Auto-enfriado (Clase AA). • Enfriados por aire forzado (Clase AFA). • Auto-enfriados/enfriados por aire forzado (Clase AA/FA). Transformadores sumergidos en líquidos aislantes enfriados por aire. • Auto-enfriados (Clase OA). • Auto-enfriados/enfriados por aire forzado (Clase OA/FA).

Designación de Terminales

Los calificativos de primario y secundario se aplican a los devanados, dependiendo de que estén conectados a la fuente o a la carga, respectivamente. Sin embargo, al no estar conectado a un transformador, es mas propio hablar de un devanado de alta tensión (o simplemente alta) “H”, o de un devanado de baja tensión (o simplemente baja) “X”. El devanado de “alta” es el lado del transformador de mayor voltaje (por lo tanto de mas vueltas). El devanado de “baja” es el lado de menor voltaje (embobinado de menos vueltas). En un transformador la normativa para la designación de terminales es la siguiente:

X para indicar las terminales del lado de BAJO VOLTAJE H para indicar las terminales del lado de ALTO VOLTAJE



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El concepto de polaridad A diferencia de la corriente directa, no hay polaridad positiva o negativa fija en la corriente alterna, de aquí que los transformadores no pueden tener polaridad fija en sus terminales. La dirección relativa en la cual los devanados primario y secundario se devanan alrededor del núcleo, determina la dirección relativa del voltaje a través de los devanados. Por ejemplo si en la figura siguiente se supone que el voltaje aplicado en cualquier instante tiene dirección de A a B la dirección del voltaje en el secundario será de C a D o de D a C dependiendo de la dirección relativa de los devanados

El cambio de dirección en el arrollamiento C – D provoca el cambio de fase y de polaridad en el mismo arrollamiento.

Polaridad de un Transformador Monofásico.

A) Polaridad Aditiva B) Polaridad Sustractiva

Dado que es importante cuando dos o mas transformadores se conectan en paralelo, conocer la polaridad relativa de los devanados de cada transformador, se han establecido ciertas convecciones para designar la llamada POLARIDAD RELATIVA del transformador. Esta designación de la polaridad se puede obtener de la figura anterior:



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Si una de las terminales del devanado de alto voltaje se conecta al lado adyacente opuesto del devanado de bajo voltaje ( por ejemplo A a C ), el voltaje en las terminales restantes ( B a D) es la SUMA o la DIFERENCIA de los voltajes primario y secundario, dependiendo de las direcciones relativas de los devanados. Si el voltaje de B a D es la SUMA se dice que el transformador tiene polaridad ADITIVA Si el voltaje de B a D es la DIFERENCIA se dice que el transformador tiene polaridad SUSTRACTIVA. Para indicar cuando un transformador tiene polaridad ADITIVA o SUSTRACTIVA se marcan los conductores como se muestra en la figura siguiente: Si los devanados de los lados de ALTA y de BAJA están en direcciones opuestas, los voltajes aplicados e inducidos tendrán direcciones opuestas y se dice que el transformador tiene POLARIDAD SUSTRACTIVA. Si los devanados de los lados de ALTA y de BAJA están en la misma dirección, los voltajes aplicados e inducidos tendrán la misma dirección y se dice entonces que el transformador tiene POLARIDAD ADITIVA



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La prueba de Polaridad Cuando en un transformador no esta especificada la polaridad o se desconoce, se puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación. 1.- Hacer una conexión entre las terminales de ALTO Voltaje y BAJO voltaje del lado derecho cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje. 2.- Aplicar un voltaje bajo por ejemplo de 120 volts a las terminales de alto voltaje y medir este voltaje con un voltímetro. 3.- Medir el voltaje de la Terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje a la Terminal de lado izquierdo de bajo voltaje. Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad SUSTRACTIVA. Si este voltaje es mayor entonces es polaridad ADITIVA

Se puentea una Terminal de alta y otra de baja

Vm >VR X y H tienen polaridad ADITIVA Vm < VR H y X tiene la misma polaridad SUSTRACTIVA



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Conexiones serie y paralelo

Serie // paralelo



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El transformador real en vacío

En el transformador ideal en vacío, toda la corriente de vacío tenía como función magnetizar el núcleo y no existían pérdidas.

En esas circunstancias el primario se comportaba como una bobina ideal y la corriente I0 retrasaba 90º de la tensión aplicada V1.

En el transformador real, la corriente de vacío no retrasa 90º de la tensión aplicada, si no un ángulo

ϕ 0 < 90º.

Esto es debido a:

• La curva de magnetización no lineal. • La histéresis magnética. • Las corrientes Foucault.

A pesar de que la corriente de vacío no sea perfectamente senoidal debido a las causas anteriores, la consideraremos senoidal y formada por dos componentes:

• Im Componente activa o magnetizante.

• Ife Componente activa o de pérdidas en el núcleo.

IDEAL REAL

• Io es la corriente de vació o de energización • Im representa la corriente de vacío que crea el flujo magnetizando el núcleo. • Ife representa las pérdidas que se manifestarán en calentamiento del transformador.



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El transformador real en carga

En el transformador real hay que tener en cuenta las resistencias de los arrollamientos:

R1 Resistencia del arrollamiento primario. R2 Resistencia del arrollamiento secundario.

Además no todo el flujo creado por la corriente del primario llega al secundario y no todo el flujo creado por la corriente del secundario llega al primario, si no que existen flujos de dispersión además del flujo común φ .

φ d1 Flujo de dispersión del primario. φ d2 Flujo de dispersión del secundario.

Estos flujos de dispersión se asocian a unas reactancias de dispersión del primario y del secundario respectivamente que junto con las resistencias de cada arrollamiento permiten la representación del transformador mediante un circuito eléctrico equivalente que facilita su estudio.

El Transformador real



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Circuito equivalente del transformador real

De este circuito, por aplicación de las leyes de Kirchoff al primario y al secundario, se deducen las siguientes ecuaciones vectoriales de tensiones:



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El Transformador real. Diagrama vectorial



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El Transformador real.

Modelo de 6 PARAMETROS DEL TRANSFORMADOR



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Reflexión de impedancias en un transformador



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Determinar el modelo de parámetros de un transformador mediante las pruebas de cortocircuito y la prueba de vació

Obtención de los 6 parámetros del transformador realizando 2 pruebas. a) Prueba de Vacío (para determinar Rfe y Xm) b) Prueba de Corto circuito (para determinar RX, XX, RH y XH)

Prueba De Vacío En esta prueba con el secundario sin carga (vació), se alimenta al

primario del transformador con el voltaje nominal del primario, tomando mediciones de la corriente del primario y de la potencia que toma en vacío. Como el transformador está en vacío a voltaje nominal, la corriente que toma es la corriente de excitación y la potencia que tome es prácticamente la perdida de núcleo.

En esta prueba se recomienda alimentar el lado de BAJA TENSION por seguridad y comodidad en la misma prueba. Pero pudiera alimentarse también el lado de ALTA TENSION.



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TOMAR LECTURAS:

Po =

Iexc=

Vnx= Vnominal Los elementos en serie R1 y X1 son demasiado pequeños en comparación con Rfe y Xm para causar una caída significativa de voltaje así que esencialmente todo el voltaje se aplica a través de la rama de excitación.

La manera más fácil de calcular los valores de Rfe y Xm es observar primero la ADMITANCIA de la rama de excitación:

La magnitud de la admitancia se encuentra mediante los valores de voltaje y corriente obtenidos en la prueba:



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El Angulo de la admitancia puede encontrarse conociendo el factor de potencia (fp) del circuito en vació.

El factor de potencia siempre estará retrasado en un transformador real por lo tanto la admitancia es:

Prueba De Cortocircuito En esta prueba se cortocircuitan el secundario del transformador y se

aplica un voltaje bajo al primario, suficiente para que tome la corriente nominal, del devanado que se alimenta. Se toman lecturas de voltaje aplicando corriente (que es la nominal) y potencia activa consumida.

En esta prueba se recomienda alimentar el lado de ALTA TENSION por

seguridad y comodidad en la misma prueba. Pero pudiera alimentarse también el lado de BAJA TENSION

Asegurarse que el voltaje del primario este en un nivel seguro no seria

buena idea quemar la bobina del transformador durante la prueba.



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TOMAR LECTURAS:

Pcc=

Icc= Nominal de ALTA Vcc=

Dado que voltaje de alimentación es tan bajo durante la prueba de cortocircuito, una corriente muy baja fluye por la rama de excitación. Si la corriente de excitación se ignora entonces la caída de voltaje en el transformador se le puede atribuir a los elementos en serie del circuito.



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La magnitud de las impedancias en serie referidas al primario del transformador es:



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Corrección de la resistencia eléctrica de los devanados por TEMPERATURA Ejemplo: Si la resistencia eléctrica de un tramo conductor de cobre es de 10 ΩΩΩΩ a 25° C ¿Cual será el valor de resistencia si la temperatura se incrementa a 75° C? Solución: El comportamiento de la resistencia por cambio de temperatura en el cobre es lineal por lo tanto el problema puede solucionarse mediante la relación de triángulos semejantes en donde se conocen 3 catetos y uno de ellos no. La resistencia del cobre es de 0 ΩΩΩΩ a una temperatura de -234.5 ° C

T °C

R cobre

75 °C T final

25 °C T inicial

R inicial 10ΩΩΩΩ

R final

-234.5°C R cobre = 0 ΩΩΩΩ

Tinicial + 234.5°C

R inicial =

Tfinal + 234.5°C

Rfinal

Tfinal + 234.5°C

Tinicial + 234.5°C R inicial Rfinal =

75 °C + 234.5°C

25 °C + 234.5°C 10 Ω Rfinal =

Rfinal = 11.92 ΩΩΩΩ



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Transformadores Trifásicos.

En la actualidad, la gran mayoría de los sistemas de distribución y generación de energía son sistemas trifásicos de CA.

La mayoría de las redes de distribución son trifásicas y también un buen número de usuarios de tipo comercial e industrial hacen uso de sistemas de alimentación trifásicos, esto hace que sea necesario considerar la importancia que tienen los sistemas trifásicos en las instalaciones eléctricas y en consecuencia los transformadores trifásicos en estas.

Voltaje Trifasico Balanceado

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990

Vm

ax

A B C A B C A B

120°

120°

120°

VA

VB VC

120°

240

0°



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La energía de un sistema trifásico se puede transformar, ya sea por medio de tres transformadores monofásicos (formando un banco trifásico) o bien mediante el uso de un transformador trifásico. Por razones de tipo económico, de espacio en las instalaciones y confiabilidad en los equipos, se puede decir, que en general, es preferida la solución del uso de transformadores trifásicos en las instalaciones eléctricas que requieren de este tipo de alimentación.

Los transformadores trifásicos normalmente están constituidos de un núcleo que tiene 3 piernas o columnas, sobre cada una de las cuales se encuentra dispuestas los devanados primarios y secundarios de la misma fase. Estos devanados para cada una de las fases ese pueden conectar en estrella y/o delta.

BANCO DE TRES TRANSFORMADORES MONOFASICOS



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Conexión Estrella

Conexión Delta

Un transformador trifásico está constituido por tres transformadores, que se encuentran separados o combinados sobre un solo núcleo. Los primarios y secundarios de cualquiera de ellos pueden conectarse en estrella o en delta, dando lugar a un total de cuatro posibilidades de conexión en el transformador trifásico:



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• Estrella – Estrella (Y-Y) • Estrella – Delta (Y-∆) • Delta – Estrella (∆-Y) • Delta –Delta (∆-∆) • Delta abierta ( >->)

Conexión Estrella – Estrella

Los devanados de un transformador están conectados en Estrella cuando se unen tres terminales de igual polaridad formando un punto neutro. En un sistema trifásico Y- Y pueden obtenerse desplazamientos angulares de 0 a 180° en fase o contrafase.

• El Voltaje entre Líneas es LINEAV

• El voltaje en cada devanado, es decir el Voltaje de Fase es

3LINEA

FASE

VV =

• Se prefiere este tipo de conexión para la transformación trifásica a muy altas tensiones ya que requiere menos espiras por devanado, un menor aislamiento y conductor de sección mayor que en una conexión ∆.

• Como inconveniente esta la propiedad de Neutro Flotante que se

presenta cuando se aplica una carga no equilibrada al secundario.

• Se puede solucionar el inconveniente mencionado al conectar sólidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armónico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro también proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga.

Los voltajes de línea se relacionan con los voltajes de fase según las expresiones:



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Los voltajes de línea de primario y secundario guardan la siguiente relación:

Conexión Estrella-Estrella Con Carga Resistiva Conectada En Estrella



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Conexión Estrella – Delta



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Esta conexión es práctica para reducir tensiones ya que en esta conexión el

voltaje se reduce en 3

En los sistemas de distribución, se utiliza esta conexión para reducir los altos voltajes de transmisión a larga distancia.

Características: Los voltajes primarios de línea y de fase cumplen la relación:

Las tensiones secundarias de línea y fase son iguales:

La relación entre los voltajes de línea del primario y secundario es:



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Conexión Delta – Estrella

Esta se utiliza para elevar tensiones en las plantas generadoras.

Esto quiere decir que cuando se realiza esta conexión el voltaje se eleva en 3 No se presenta el problema del neutro flotante.

Es elevadora en un factor de 3 , por lo que al medir tensiones en el secundario

tenemos que: PRIMARIOSECUNDARIO V3V =



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Como el lado de alta esta sometido al voltaje de línea, el lado de baja está sometido a voltaje de fase y por lo tanto los voltajes de fase en la Y están en fase con los voltajes de línea de la ∆.

Características : Los voltajes primarios de línea y de fase son iguales:

Las tensiones secundarias cumplen la siguiente relación:

La relación entre tensiones de fase es:

La relación entre los voltajes de línea es:

Conexión Delta – Delta



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Los devanados de un transformador están conectados en Delta cuando se unen los terminales de distinta polaridad para formar una triángulo.

Las relaciones de Voltaje de Línea es igual a la relación de transformación individual. FASELINEA VV =

No hay desfasamiento entre las Tensiones de Línea del primario y secundario. Se utiliza para tensiones moderadas y cuando se manejan corrientes intensas,

ya que cada devanado conduce solo 3

1 de la corriente de línea.

La principal ventaja de esta conexión radica en que si un transformador de un banco se avería, el sistema puede seguir trabajando con solo dos transformadores en conexión delta abierta. Este sistema no es práctico para transformaciones a muy altas tensiones, ya el dieléctrico de cada devanado debe soportar todo el esfuerzo causado por la tensión entre líneas. Características: -Los voltajes primarios de línea y de fase son iguales:

-La relación entre tensiones de fase es:



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Conexión Delta Abierta



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Esta surge cuando en una conexión ∆ – ∆ deja de funcionar uno de los transformadores.

• La capacidad del sistema en ∆ abierta es menor que la del sistema en ∆ – ∆, además existe un desbalance entre las tensiones del secundario al aplicar la carga.

• Las corrientes de línea no son balanceadas.

• Como desventaja tiene que no se aprovecha la capacidad total de los

transformadores solo un 86 % de la capacidad instalada y La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original.

• Al conectarse solo 2 transformadores tendremos que en el secundario

FASELINEA VV = y que 2

LINEAFASE

VV = para L1 y L2 ya que el voltaje de L3 a

N tiene un valor aproximado de 198 V que no es utilizado.

De modo que la conexión delta-abierta admite que un grupo de transformadores cumpla su función con solamente dos transformadores, permitiendo que cierto flujo de potencia continúe, aun habiéndosele removido una fase dañada.

Estando conectando el grupo de transformadores Delta - Delta con una carga resistiva. Si el voltaje nominal de un transformador en el grupo es VF y la corriente nominal es IF, entonces la potencia máxima que puede suministrarse a la carga es

θ= cosFFIV3P

El ángulo entre el voltaje VF y la corriente IF , en cada fase es 0°, de manera que la potencia total suministrada por el transformador es

FF

FF

IVP

IVP

3

0cos3

==

Es importante fijarse en los ángulos de los voltajes y corrientes en este grupo de transformadores. Puesto que falta una de las fases del transformador, la corriente de la línea de transmisión es ahora igual a la corriente de fase de cada transformador y las corrientes y voltajes del grupo difieren en un ángulo de 30°. La potencia disponible que sale del grupo en delta-abierta es sólo el 57.7% de la potencia nominal del grupo original. ¿Qué pasaría con el resto de la capacidad nominal del grupo en delta abierta?



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Después de todo, la potencia total que pueden entregar los dos transformadores juntos son las dos terceras partes de la capacidad nominal del grupo original.

Mientras un transformador está produciendo la potencia reactiva que el otro está consumiendo. Este intercambio de energía entre los dos transformadores es él que limita la salida al 57.7% de la potencia nominal del grupo original, en lugar del 66.7% esperado en otras condiciones.

Otra alternativa para considerar la potencia indicada de la conexión delta-abierta es que el 86.7% de la potencia nominal de los dos transformadores restantes se puede usar.

Regulación de Voltaje Puesto que el transformador real tiene impedancias en serie en su interior, su voltaje de salida varia con la carga independientemente si el voltaje de alimentación en el primario permanece constante. La regulación de voltaje significa que tanto cae el voltaje desde el vació hasta la plena carga.

Regulación = %Reg

Vo = Voltaje de Vació Vn = Voltaje bajo Carga.



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Para transformadores de línea comercial la regulación es menor al 4% típicamente entre 1 y 2 %

Eficiencia del transformador

En general la eficiencia de cualquier maquina eléctrica se calcula como:

En virtud de que la capacidad del transformador esta basada en su potencia de salida, la ecuación puede escribirse también como:



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Balance de potencias



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Eficiencia

Principales materiales y componentes usados en los transformadores de distribución y de potencia

Bobinas La construcción de las bobinas es procesada con cobre electrolítico de muy alta conductividad, en todos los devanados con forro apropiado para alta temperatura, garantizado así menores perdidas.

Aislamientos Los aislantes que se utilizan en la construcción de las bobinas generalmente cuentan con un recubrimiento de resina termofraguante (clase térmica para 120°c) que permiten que al someter nuestras bobinas al horno proporcione una alta resistencia eléctrica y mecánica, existen otros tipos de aislamientos como son cartón presspan, papel crepe, nomex mylard, estermat,rag-mylard, copaco etc. (se utilizan de acuerdo al equipo que se requiera). Núcleo El corte de los núcleos es elaborado con lámina de acero al silicio grano orientado calidad M-3 O M-4 de alta permeabilidad magnética y además tienen un recubrimiento en la superficie, que llega a soportar hasta 800° C de temperatura. Debido a todas estas ventajas se obtienen muy bajas pérdidas eléctricas y un nivel de ruido muy por debajo de lo que marcan las normas oficiales. Tanques Elaborados con lamina rolada en frío de diferentes calibres y después de un proceso de limpieza se aplica un primario y después un acabado alquidalicio color gris claro según normas.



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Liquido Aislante El aceite utilizado en algunos equipos en fabricado por PEMEX, es clasificado como no inhibido Núm. 1 para uso eléctrico con las tensiones nominales.

Tipos Comerciales De Transformadores

Tipo Poste

Los transformadores Tipo Poste, están diseñados específicamente para aplicaciones donde la distribución de energía eléctrica sea aérea. La aplicación convencional de este tipo de transformadores es la distribución eléctrica ciudadana, rural o industrial. En unidades monofásicas desde 10 KVA hasta 100 KVA, en clase 15KVA, en clase 15,25, y 34.5 KV.

Tipo Estación Este tipo de unidades tienen su aplicación principal en edificios comerciales, hoteles, hospitales, industrias y aquellos lugares donde la instalación del transformador sea en una subestación interior o intemperie, sobre piso. Estos transformadores se fabrican desde 225 KVA a 500 KVA, en clases 15,25 y34.5 KV.



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Tipo Pedestal Los transformadores Tipo Pedestal, son unidades diseñadas para la distribución subterránea comercial o residencial de energía eléctrica, que por su aspecto armonizan plenamente con la arquitectura moderna en fraccionamientos residenciales, centros comerciales, condominios, industrias, etc. Se fabrican en unidades monofasicas desde 15 KVA hasta 75 KVA, en clases 15 y 25 KV y en unidades trifásicas desde 45 KVA hasta 500 KVA, en clases 15 y 25 KV.

Transformadores De Potencia Los transformadores de potencia están diseñados para llenar los requerimientos de energía eléctrica para la alimentación de edificios comerciales, hoteles, hospitales, plantas industriales, etc. Donde la instalación de la subestación sea interior o intemperie y sobre



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Transformadores Para Control y Alumbrado Los transformadores de para control y alumbrado Tipo Seco, tienen su aplicación en centros de estación de alumbrado o circuitos de control. Se fabrican en unidades monofásicas desde 10 KVA a 167 KVA, en clases 1.2, 2.4 y 5 KV; y en unidades trifásicas, de 15 KVA a 500 KVA, en clases 1.2, 2.4 y 5 KV.



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Programa Recomendado Para Pruebas De Mantenimiento. 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 la operación como parte del mantenimiento, después de su reparación etc.

Las pruebas se pueden clasificar como PRELIMINARES, INTERMEDIAS y de VERIFICACION. Las pruebas preliminares se efectúan cuando un transformador se ha puesto fuera de servicio para mantenimiento programado o bien ha tenido alguna falla Las pruebas se realizan antes de abrir el transformador y tienen el propósito de encontrar el tipo y naturaleza de la falla. Estas prueban incluyen:

a) Prueba de Aceite al transformador b) Medición de la resistencia de aislamiento de los devanados c) Medición de la resistencia ohmica de los devanados d) Determinación de las características del aislamiento

Las llamadas pruebas INTERMEDIAS se efectúan durante el transcurso de una reparación o bien en las etapas intermedias de la fabricación, cuando el transformador esta en el proceso de armado o desarmado. Estas pruebas consisten en:

a) Medición de la resistencia de aislamiento de tornillos y herrajes contra el núcleo.

b) Prueba de la resistencia de aislamiento de tornillos y herrajes contra el voltaje aplicado.

c) Prueba de las boquillas por medio de voltaje aplicado Las PRUEBAS FINALES se efectúan sobre transformadores terminados de fabricación o después de una reparación e incluyen las siguientes:

a) Prueba de aceite del transformador b) Medición de la resistencia de aislamiento c) Prueba de la relación de transformación d) Determinación del desplazamiento de fase de los grupos de bobinas e) Determinación de las características del aislamiento



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f) Prueba de aislamiento por voltaje aplicado g) Prueba para la determinación de las perdidas en vació y cortocircuito h) Prueba de aislamiento entre espiras por voltaje inducido i) Medición de la corriente de excitación

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