CAP 13 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION.ppt

8/18/2019 CAP 13 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION.ppt

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CAP. 13 TRANSFORMADORES DECAP. 13 TRANSFORMADORES DE

DISTRIBUCION DISTRIBUCION

GENERALIDADESGENERALIDADES El transformador consiste en dos o más bobinas aisladasEl transformador consiste en dos o más bobinas aisladas

acopladas por inducción mutua su funcionamiento depende deacopladas por inducción mutua su funcionamiento depende dela auto inductancia de sus bobinas y de la inductancia mutuala auto inductancia de sus bobinas y de la inductancia mutuaentre ellas.entre ellas.

Cuando se alimenta con ener!a a una de las bobinas a unaCuando se alimenta con ener!a a una de las bobinas a unafrecuencia y a una tensión definida" puede e#traerse ener!a defrecuencia y a una tensión definida" puede e#traerse ener!a dela otra bobina" a la misma frecuencia" pero a diferente tensión.la otra bobina" a la misma frecuencia" pero a diferente tensión.

La relación entre las dos tensiones depende de las resistenciasLa relación entre las dos tensiones depende de las resistenciasde las bobinas" de sus inductancias" del rado de acoplamientode las bobinas" de sus inductancias" del rado de acoplamientoy de la cara.y de la cara.

Cuando las resistencias son pe$ue%as el acoplamiento esCuando las resistencias son pe$ue%as el acoplamiento es potente" como sucede con los transformadores de potencia" la potente" como sucede con los transformadores de potencia" larelación de tensiones depende principalmente de la relaciónrelación de tensiones depende principalmente de la relación$ue e#iste entre los n&meros de 'ueltas de los dos$ue e#iste entre los n&meros de 'ueltas de los dosarrollamientos.arrollamientos.


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(I)*S DE (RANS+*R,AD*RES (I)*S DE (RANS+*R,AD*RES Los transformadores se clasifican se&n la finalidadLos transformadores se clasifican se&n la finalidad

para la cual -an sido dise%ados. para la cual -an sido dise%ados.Los transformadores se utilian primero en lasLos transformadores se utilian primero en las

plantas de eneración para ele'ar la tensión de plantas de eneración para ele'ar la tensión deeneración para la transmisión de ener!a a randeseneración para la transmisión de ener!a a randesdistancias y lueo para reducir la tensión en lasdistancias y lueo para reducir la tensión en las

pro#imidades de los centros de cara" estos se pro#imidades de los centros de cara" estos sedenominan transformadores de potencia" por sudenominan transformadores de potencia" por sutama%o" como por su ele'ada potencia y tensión.tama%o" como por su ele'ada potencia y tensión.

La tensión 'uel'e a reducirse mediante otrosLa tensión 'uel'e a reducirse mediante otrostransformadores menores en tama%o y capacidadtransformadores menores en tama%o y capacidadson denominados transformadores de distribución yson denominados transformadores de distribución yotros tipos de transformadores se&n su finalidad yotros tipos de transformadores se&n su finalidad yse pueden mencionar los siuientes/se pueden mencionar los siuientes/


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(ransformadores de comando(ransformadores de comando (ransformadores de aislamiento(ransformadores de aislamiento (ransformadores de corriente(ransformadores de corriente (ransformadores de potencial (ransformadores de potencial (ransformadores de distribución(ransformadores de distribución

(ransformadores de potencia(ransformadores de potencia

)RINCI)ALES CARAC(ER0S(ICAS *)ERA(I1AS )RINCI)ALES CARAC(ER0S(ICAS *)ERA(I1AS (ENSI2N N*,INAL DE C*R(*CIRC3I(* (ENSI2N N*,INAL DE C*R(*CIRC3I(* La tensión de cortocircuito 3cc es la e#istente en el ladoLa tensión de cortocircuito 3cc es la e#istente en el lado

de entrada" a frecuencia nominal si el lado de salida estade entrada" a frecuencia nominal si el lado de salida estaen cortocircuito y por el lado de entrada circula laen cortocircuito y por el lado de entrada circula lacorriente nominal.corriente nominal.

Como manitud esta referida a la tensión nominal 3n y seComo manitud esta referida a la tensión nominal 3n y sedesina con 3cc y se e#presa porcentual mente.desina con 3cc y se e#presa porcentual mente.


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La tensión de cortocircuito está compuesta por la ca!da deLa tensión de cortocircuito está compuesta por la ca!da detensión *-mica 3 tensión *-mica 3 R R y la tensión de dispersión 3 y la tensión de dispersión 3 4 4 . La ca!da de. La ca!da detensión ó-mica 3 tensión ó-mica 3 R R es la componente acti'a de la tensiónes la componente acti'a de la tensiónnominal de cortocircuito. Como manitud relati'a se desinanominal de cortocircuito. Como manitud relati'a se desinacon , con , R R y se obtiene partiendo de las p5rdidas de cortocircuitoy se obtiene partiendo de las p5rdidas de cortocircuito

) ) CC CC y de la potencia nominal )n.y de la potencia nominal )n.

100 Pn

PccU

R =

U R = Caída de tensión Ohmica

en Ώ

P CC = Pérdidas de cortocircuito

en KW

Pn = Potencia nominal en KW.22

R R M cc M U −=

U R = Caída de tensión ohmica en %

Mcc = Tensión nominal de cortocircuito en %

M R = tensión de disersión


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(ENSI2N DE C*R(*CIRC3I(* EN CARGA )ARCIAL(ENSI2N DE C*R(*CIRC3I(* EN CARGA )ARCIAL La tensión de cortocircuito en caso de cara parcial 3cc 'ar!aLa tensión de cortocircuito en caso de cara parcial 3cc 'ar!a

proporcionalmente a la cara del transformador. proporcionalmente a la cara del transformador.

Pn

PaUccUcca

In

IaUccUcca

=

=Ucca = Tensión de cortocircuito ara car!a arcial %

Ucc = Tensión nominal de cortocircuito en %"a = Corriente de car!a en #

"n = Corriente nominal en #

Pa = Car!a arcial en KW

Pn = Potencia nominal en KW.


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E6emplo de aplicaciónE6emplo de aplicación Datos/Datos/ )otencia nominal )otencia nominal )n 7 899 :; )n 7 899 :; )5rdidas en cortocircuito)5rdidas en cortocircuito )cc 7 8.8 :; )cc 7 8.8 :; (ensión nominal en cc 3cc 7


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1ARIACI2N DE (ENSI2N 1ARIACI2N DE (ENSI2N La 'ariación de tensión de un transformador es la diferenciaLa 'ariación de tensión de un transformador es la diferencia

e#istente entre la tensión nominal 3n y la tensión a plena carae#istente entre la tensión nominal 3n y la tensión a plena cara3a $ue se establece en el lado de la salida durante el ser'icio3a $ue se establece en el lado de la salida durante el ser'icionormal y a un determinado factor de potencia Cos >" dic-anormal y a un determinado factor de potencia Cos >" dic-a

'ariación se refiere a la tensión nominal 3n y se desina con/'ariación se refiere a la tensión nominal 3n y se desina con/

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ

cos''

cos'

200

'''

2

R X

R X

M sen M U

M sen M U

M U U

−=

+=

+= U $ = ariación de la tensión en %

U & = tensión de disersión en %

U R = Caída de tensión ohmica en %

$ = #n!ulo de 'ase


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E6emploE6emplo Se desea calcular la tensión a plena cara 3a de un transformador conSe desea calcular la tensión a plena cara 3a de un transformador con

los siuientes datos.los siuientes datos. )n 7 899 :;)n 7 899 :; )5rdidas de cortocircuito )cc 7 ?"@ :; )5rdidas de cortocircuito )cc 7 ?"@ :;

(ensión nominal de salida(ensión nominal de salida 3n 7


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%79.4200

)7,3(72.4

200

'''

%7.38.056.16.079.5cos''

%72.48.056.16.079.5cos'

%79.5)56.1(6

%56.1100500

8.7100

22

2222

=+=+=

=−=−=

=+=+=

=−=−=

====

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ

U U U

x xU senU U

x xU senU U

M MccU

Pn

PccU

R X

R X

R X

R

V8.380)100

79.41(400)

1001( =−==

ϕ U UnUa


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)BRDIDAS EN L*S (RANS+*R,AD*RES )BRDIDAS EN L*S (RANS+*R,AD*RES Se componen de las p5rdidas en 'ac!o )o y de lasSe componen de las p5rdidas en 'ac!o )o y de las

p5rdidas en cortocircuito )cc. p5rdidas en cortocircuito )cc. )5rdidas en 'ac!o)5rdidas en 'ac!o. Es la potencia absorbida cuando la. Es la potencia absorbida cuando la

tensión nominal se aplica a los terminales de uno de lostensión nominal se aplica a los terminales de uno de losde'anados" estando el otro en circuito abierto.de'anados" estando el otro en circuito abierto.

Las p5rdidas en 'ac!o" denominadas tambi5n p5rdidas en elLas p5rdidas en 'ac!o" denominadas tambi5n p5rdidas en el-ierro" corresponden a la suma de las p5rdidas por-ierro" corresponden a la suma de las p5rdidas por

-ist5resis )- más las p5rdidas por corriente de +oucault-ist5resis )- más las p5rdidas por corriente de +oucault

)f. Las primeras son las p5rdidas de ener!a por el)f. Las primeras son las p5rdidas de ener!a por elcambio continuo del sentido de manetiación del -ierro ycambio continuo del sentido de manetiación del -ierro ylas seundas por las corrientes inducidas en el -ierro.las seundas por las corrientes inducidas en el -ierro.Estas p5rdidas son independientes de la cara yEstas p5rdidas son independientes de la cara y

prácticamente in'ariables a tensión constante. prácticamente in'ariables a tensión constante.


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)5rdidas de cortocircuito)5rdidas de cortocircuito. Es la potencia absorbida cuando. Es la potencia absorbida cuandola corriente nominal circula a tra'5s de los terminales dela corriente nominal circula a tra'5s de los terminales del!nea de uno de los de'anados" estando los terminales dell!nea de uno de los de'anados" estando los terminales delotro en cortocircuito. (ambi5n se conocen como p5rdidasotro en cortocircuito. (ambi5n se conocen como p5rdidasen el cobre" están compuestas por las p5rdidas oriinariasen el cobre" están compuestas por las p5rdidas oriinarias

en los arrollamientos por efecto oule y las debidas a losen los arrollamientos por efecto oule y las debidas a loscampos de dispersióncampos de dispersión Las p5rdidas totales de un transformador están dadas por/Las p5rdidas totales de un transformador están dadas por/

Pt = Pérdidas totales (W)

Po = Pérdidas en *acío (W) Pt = Po + a, Pcc Pcc = Pérdidas en cortocircuito (W)

a = -actor de car!a del trans'ormador


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RENDI,IEN(* RENDI,IEN(* El rendimiento de un transformador es la relación e#presada enEl rendimiento de un transformador es la relación e#presada en

por ciento" entre la potencia acti'a suministrada y la potencia por ciento" entre la potencia acti'a suministrada y la potenciaacti'a recibida" y esta dada por la e#presión.acti'a recibida" y esta dada por la e#presión.

100cos

1002

PoaPn

Pcca Po

+

+−=

ϕ η

η = Rendimiento en %Pn = Potencia nominal en K#

Po = Pérdidas en *acío en KW

Pcc = Pérdidas de cortocircuito en KW

Cos $ = -actor de otencia

= -actor de car!a


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E6emploE6emplo Se desea calcular el rendimientoSe desea calcular el rendimiento de un transformadorde un transformador

trifásico de potencia nominal de F99 :1A y alimentará unatrifásico de potencia nominal de F99 :1A y alimentará unacara de @9 :1A y con los siuientes datos.cara de @9 :1A y con los siuientes datos.

)o 7 H.H :; )o 7 H.H :; )cc 7 F.F:; )cc 7 F.F:; coscos

7 9.@8 7 9.@8

%31.9810012.185.0*300*933.0

36.3)933.0(12.1100100

cos100

22

=

+

+−=

+

+−=

PoaPn

Pcca Po

ϕ η

933.0

300

280==a


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RENDI,IEN(* ,4I,* RENDI,IEN(* ,4I,* El factor de cara $ue corresponde al rendimiento má#imo de unEl factor de cara $ue corresponde al rendimiento má#imo de un

transformador esta dado por/transformador esta dado por/

)ara el transformador de los datos anteriores" resulta un factor de)ara el transformador de los datos anteriores" resulta un factor de

caracara

Corresponde a una cara parcial de )a 7 a.)n 7 9.8?? # F99 7 H?F :1ACorresponde a una cara parcial de )a 7 a.)n 7 9.8?? # F99 7 H?F :1Ay el rendimiento má#imo es/y el rendimiento má#imo es/

Se obser'a $ue el rendimiento má#imo de un transformador esSe obser'a $ue el rendimiento má#imo de un transformador es prácticamente para la mitad de su potencia. prácticamente para la mitad de su potencia.

Pcc

Poa =

577.036.3

12.1==a

49.9810012.185.0300577.0

36.3)577.0(12.1

100

2

=+

+

−= x x

x

η


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*)ERACI2N DE (RANS+*R,AD*RES *)ERACI2N DE (RANS+*R,AD*RES 3n transformador opera en condiciones normales cuando3n transformador opera en condiciones normales cuando..

La altitud de instalación no supera los H999 m s.n.m.La altitud de instalación no supera los H999 m s.n.m. La temperatura ambiente no supera


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RED3CCI2N DE LA )*(ENCIA N*,INAL )ARA AL(I(3DESRED3CCI2N DE LA )*(ENCIA N*,INAL )ARA AL(I(3DESS3)ERI*RES A H999 ,.S.N.,.S3)ERI*RES A H999 ,.S.N.,.

Los transformadores son proyectados para instalación a unaLos transformadores son proyectados para instalación a unaaltitud de H999 m sobre el ni'el del mar.altitud de H999 m sobre el ni'el del mar.

)ara altitudes superiores el transformador tendrá una)ara altitudes superiores el transformador tendrá una

reducción en su capacidad. La reducción de la potenciareducción en su capacidad. La reducción de la potencianominal del transformador para altitudes superiores a H999 mnominal del transformador para altitudes superiores a H999 mse determina con la siuiente e#presión/se determina con la siuiente e#presión/ Calcular paraCalcular para


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