1. Transformadores Trifasicos_1

7/25/2019 1. Transformadores Trifasicos_1

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ELECTROTECNIA GENERALE INSTRUMENTACIN


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TRANSFORMADORESTRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES: de potencia.

de medida.

Transformador de potencia (UNE 20-101-81, partes 1 a 4):

aparato esttico que, por induccinelectromagntica, transforma un sistema de

corrientes alternas en uno o varios sistemas decorrientes alternas de la misma frecuencia y deintensidad y tensin generalmente diferentes .


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Clasificacin: Segn el sistema de tensiones: Monofsicos o Trifsicos.

Segn el aislante y refrigerante: Seco o Sumergido en Aceite.

Devanados o Arrollamientos:

Conjunto de espiras que forman un circuito elctrico asociado a unade las tensiones para las cuales el transformador ha sido definido.

Primario: recibe la energa activa.

Secundario: al que se conecta el circuito de utilizacin.

De alta tensin: Tensin ms elevada De baja tensin: Tensin ms baja.


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PARTES DE UN TRANSFORMADOR: Circuito magntico: placas de material ferromagntico en las que se

crea un campo magntico, H. Circuito elctrico: bobinas de cobre por las que circula intensidad.

u1

i1

DevanadoPrimario

DevanadoSecundario

u2

i2

Ley de Lenz: 1 1 2 2d d

u N u N

dt dt

= =


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IntroduccinIntroduccin

El trasformador es una MQUINA ELCTRICA ESTTICA,destinada a funcionar con corriente alterna, constituida por dosarrollamientos., PRIMARIO Y SECUNDARIO que permitetrasformar la energa elctrica con unas magnitudes V-Ideterminadas a otras con valores en general diferentes.

El arrollamiento de mayor tensin recibe el nombre deDEVANADO DE ALTA TENSIN y el de menor tensinDEVANADO DE BAJA TENSIN

El trasformador consta de las siguientes partes principales:1. NCLEO

2. DEVANADO

3. SISTEMA DE REFRIGERACIN

4. AISLADORES PASANTE DE SALIDA


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NCLEO

CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS: Circuito magntico: chapas de acero al silicio (3% al 5%)aisladas entre s.

Silicio: Prdidas histresis (mejora la relacin -I)

Prdidas por corrientes parsitas (Fe). Laminacin en fro: produce aceros de grado orientado. Permeabilidad en una direccin.

Lminas muy finas: 0,35 mm. de espesor aisladas entre s(carlite). Prdidas por corrientes parsitas.

Columnas y culatas montadas separadamente: se creaentrehierro y prdida de codireccin del campo magnticocon la laminacin. Reluctancia.


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PRINCIPALES ASPECTOSPRINCIPALES ASPECTOS

CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSNCLEO

Se denomina ncleo del trasformador al sistema que forma el

circuito magntico.

El circuito magntico est compuesto por las COLUMNASque son las partes donde se montan los devanados y las

CULATAS, que son las que realizan la unin entre columnas .Los espacios entre columnas y culatas, por los cuales pasanlos devanados se llaman VENTANAS del ncleo.

Segn la posicin relativa entre el ncleo y los devanados, lostrasformadores se clasifican en : ACORAZADOS (losdevanados abrazan el ncleo magntico) y de COLUMNAS (losdevanados rodean casi por completo el ncleo magntico)


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSDE COLUMNA

ACORAZADOS

VENTANACOLUMNA

CULATA

Las uniones de las columnas con las culatas se denominan JUNTAS, ydeben tener un espesor lo ms pequeo posible, con objeto de reducir almximo la reluctancia del circuito magntico.Las uniones o juntas pueden realizarse a TOPE (o plana) o bien a SOLAPE(entrelazada)

En los trasformadores de gran potencia para mejorar la evacuacin de calorse intercalan entre los paquetes de chapas, canales de ventilacin


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSDEVANADO

Constituyen el circuito elctrico del trasformador; se realizan

por medio de conductores de cobre en forma de hilos redondoso de seccin rectangular (pletinas de cobre).

Segn sea la disposicin relativa entre los arrollamientos de ATy BT los devanados pueden ser :

CONCNTRICOS: los bobinados tienen forma de cilindroscoaxiales

ALTERNADOS: los arrollamientos se subdividen en secciones ogalletas de tal forma que las partes de los devanados de AT y BTse suceden alternativamente a lo largo de la columna.

AT BT


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CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS: Circuito elctrico: arrollamientos del transformador. Por lo

menos dos, de baja y alta tensin.Agrupados principalmente en dos formas: Concntricos. Por discos.

El arrollamiento de baja tensin: ms cerca del ncleo(aislamiento) y de mayor seccin (mayor corriente deldevanado).

Conductores aislados entre s y respecto al resto de partesmetlicas (ncleo y cuba). Aislantes:

Barnices. Papel impregnado en lquido aislante.


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CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS:


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSSISTEMAS DE REFRIGERACIN

En un trasformador se producen prdidas que se transforman

en calor y contribuyen al calentamiento de la mquina, siendonecesario disponer de un sistema de refrigeracin.

Para pequeas potencias, la superficie externa de la mquinaes suficiente para logra la evacuacin del calor:TRANSFORMADORES EN SECO

Para potencias elevadas se emplea un BAO DE ACEITE conla doble misin de refrigerar y aislar.

El aceite mineral empelado se oxida y polimeriza formandolodos. Para atenuar este efecto se aaden inhibidores y sedota a la cuba de un depsito de expansin o conservadorcolocado en la parte superior del trasformador. La misin deeste depsito es lograr que la cuba principal est totalmentellena de aceite y permitir las dilataciones del aceite (respirar)


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSSISTEMAS DE REFRIGERACIN

El aceite mineral tiene los siguientes inconveniente:

Es inflamable Sus vapores forman con el aire mezclas explosivas

Modernamente se estn usando aceites de siliconas

Los transformadores de distribucin de menos de 200 kVA

estn normalmente sumergidos en aceite dentro de cuba deacero

Los trasformadores del orden de MVA se refrigeran por unintercambiador aceite agua.


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CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS: Refrigeracin: necesaria para disipar prdidas. El calentamiento

determina la Potencia nominal, as como las condiciones nominales(lmite temperatura, UNE-20-181-81 (2)).

Fluidos refrigerantes: Aceite (O). Problemas: polimerizacin, oxidacin, inflamabilidad,

aislamiento, mayor coste.

Aire (A). Gas(G).

Mtodos de refrigeracin : Natural (N).

Forzada (F). Forzada con aceite dirigido (D).

Ej: refrigeracin OFAN.


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSAISLADORES PASANTES Y OTROS ELEMENTOS

Las bornas del los transformadores de MT se llevan al exterior

de la cuba mediante unos aisladores pasantes (PASATAPAS)de porcelana, rellenos de aire o aceite.

Otros elementos

Rel Buchholtz Rel termomtrico

etc


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CONSTRUCTIVOSCONSTRUCTIVOSSECCIN DE UN TRANSFORMADOR


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CARACTERSTICAS NOMINALES: Tipo de transformador

N de fases Potencia nominal: SN Frecuencia nominal Tensiones nominales (de lnea): UN1, UN2

Intensidades nominales: IN1, IN2

donde: k=1 (transformadores monofsicos)k=3 (transformadores trifsicos)

Relacin de transformacin: UN1/UN2 =a trifsicos?

N NN1 N2

N1 N2

S SI = I =

k U k U


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CARACTERSTICAS NOMINALES: TENSIN DE CORTOCIRCUITO:

Tensin a la frecuencia nominal que es necesario aplicar entre losbornes de un arrollamiento polifsico para hacer circular la IN cuandoestn en cortocircuito los bornes del otro arrollamiento.

Si se refiere a la tensin nominal (UN1) se llama tensin de cortocircuitoporcentual:

Si se tiene en cuenta RCC PCC o cos

N NCC CC N1 CC CC

N1 N1

S SU = k Z I = k Z = Z

k U U

( ) ( )CC N

Z CC CC 2

N1 N1

U S

U % = % = 100 = Z 100 (%)U U

CC


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TRANSFORMADOR

u1

i1

DevanadoPrimario DevanadoSecundario

u2

i2H

Ley de Ampre: 1 1 2 2H l N i N i = Fuerza magnetomotriz (f.m.m.)

La diferencia entre las corrientes del primario y secundario, o bien la corriente que

absorbe el transformador en vaco, se le denomina corriente magnetizante.B H=

B s =

1j j

j

lN i

s =

La variacin del flujo induce tensin en el ncleo magntico y dado que es unmaterial conductor, se forman corrientes, llamadas parsitas o de Foucault.


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TRANSFORMADOR IDEAL: No hay prdidas en los conductores. No hay prdidas en los circuitos magnticos. El campo se mantiene en su totalidad en el circuito magntico. Res nula ( es infinita). Ecuaciones: (de Ley de Faraday)

1 1 1

2 2 2

U Na

U N

u

u= = = (relacin de transformacin)

1 1 2

2 2 1

I N 1I N a

ii

= = =

* * *2 12 2 2 1 1 1 1 1

1 2

N NU I U I U I

N NS S

= = = =

U1 U2

I1 I2

a:1Esquema equivalente


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TRANSFORMADOR COMO ADAPTADOR DE IMPEDANCIAS

a:1

U1 U2

I1 I2

Z2

U1

I1

Impedancia vista desde el primario

12 22

21 2 1 122 2 2

21 2 2 22

1

'

NU

U U N NNZ Z Z aNI I N N

IN

= = = = = 2

'Z


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TRANSFORMADOR REAL Hay prdidas en los conductores (R conductores).

Hay prdidas en el ncleo por el cambio cclico de la direccin delflujo.

Existe flujo disperso en los arrollamientos.

R no es nula ( no es infinita).

En un transformador real en vaco:La corriente de vaco supone el 3% IN.

I0: - magnetiza el ncleo magntico (X)- produce prdidas en el circuito magntico (RFE)

1 1 0I 0, I I =


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TRANSFORMADOR

u1

i1u2

i2H

S1 S2

1 1 1 1

2 2 2 2

s m

s m

U j N j N

U j N j N

= +

= +

1 1 1 1

2 2 2 2

m

m

U j S I j N

U j S I j N

= + = +

1 1 1 1

2 2 2 2

S s

S s

R N I

R N I

= =


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CIRCUITO EQUIVALENTE:

RFeR2 jX2

a:1

R1

U1 U2

I1

I2

jX1

jX

a:1

Rcc

U1 U2

I1

I2jXcc

Rcc= R1+a2 R2

Xcc= X1+a2 X2

En carga: 12

I 1

I a=

1

2

Ua

U

En vaco: 1 2I I 0= =1

2

Ua

U

=


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TRANSFORMADORES TRIFSICOS Los devanados primarios y secundarios se pueden conectar en estrella

o en tringulo: Yy (Estrella-Estrella)

Yd (Estrella-Tringulo)

Dy (Tringulo-Estrella)

Dd (Tringulo-Tringulo)

La posibilidad de distintas conexiones introduce desfase entre primarioy secundario, indicado por el ndice horario x 30

Mayscula: lado de alta

Minscula: lado de baja

U1U2

ndice horario = 11

Desfase = 11x30 = 330 = -30(Decalaje del lado de bajarespecto al de alta)

Yd11


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ENSAYOENSAYOEN CORTOCIRCUITROEN CORTOCIRCUITRO


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ENSAYOENSAYOEN CORTOCIRCUITROEN CORTOCIRCUITRO


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TENSINTENSINDE CORTOCIRCUITODE CORTOCIRCUITO


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ENSAYO EN VACOENSAYO EN VACO


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BALANCEBALANCEDE POTENCIADE POTENCIA


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RENDIMIENTORENDIMIENTO


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RENDIMIENTORENDIMIENTO

En la figura siguiente vemos la curva del rendimiento de un transformador con diferentes

cargas y cos fi.

En la tabla siguiente vemos valores tpicos de diferentes transformadores

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