El ABC de Las Máquinas Eléctricas I. Transformadores-FREELIBROS.org

www.FreeLibros.org

Otras obras del autor:

• E l A B C d e las instalaciones eléctricasresidencíeles

• E l A B C d e las instalaciones eléctricasindustriales

• F u n d a m e n to s d e instalaciones e léctricas de m e d ia n a y alta tensión

'• M a n u a l d e instalaciones eléctricas residenciales e industriales

• C u r s o d e m á q u in a s s ín cro n a s

• C u r s o d e m á q u in a s d e c o rrie n te c o n t i nua

• A n á lis is m o d e r n o d e sistemas e léctricos d e p otencia

• C u r s o d é tra n s fo rm a d o re s y m o to re strifásicos d e in d u c c ió n

• E le m e n to s d e centrales eléctricas I y II

• E le m e n to s d e d is e ñ o d e subestacioneseléctricas

• L ín e a s de tra n s m is ió n y redes d e d istrib u c ió n d e p o te n c ia eléctrica I y II

• T é c n ic a d e las altas tensiones I y II

• F u n d a m e n t o s d e p ro te c c ió n d e sistem as e léctricos p o r relevadores

• In t r o d u c c ió n al análisis d e los sistemase léctricos d e p otencia

• In t r o d u c c ió n al análisis d e redes e lé c tricas e n sistemas d e p oten cia

EL ABC DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

I. TRANSFORMADORES

EL ABC DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS

I. TRANSFORMADORES

GILBERTO ENRÍQUEZ HARPERProfesor titular de la ESlME-iPN

!ü NORIEGA E D I T O R E S

EDITORIAL LIMUSA

MÉXICO • ESPAÑA • VENEZUELA • ARGENTINA COLOMBIA * PUERTO RICO

l a presentación y disposición en conjunto det i A B C D E L A S M Á Q U IN A S E L E C T R IC A S /- T R A N S F O R M A D O R E S non propiedad d e l editor. N in gu n a p a rle de esta obra puede ser reproducida o transmitida, m ediante ningún sistema o m é tod o, e le cfró n k o o m ecánico (i.ic lu ye n d o e l f o loco piado, la grabación o cualquier sistemo d e recuperación y uimacenam iem o d e inform ación ) . sin consentim iento p o r escrito d e l editor.

Derechos reservados

€> 19R9. E D I T O R I A L L lM U S A .S . A . d c C . V .Balde ras 9 S . Primer piso, 0f>040. M c x k o . D . Ir.

M iem bro de Ja C anu ta Nacional di* la Industria Editorial. Rc#isUo N úm 1?|

Primera edición. 1987Primera reimpresión. 1989

Impreso en México 18014)

IS B N 968 - 18 - 2570 - S

P R O L O G O

El estudio de las máquinas eléctricas ha sido un tema de inie

rés desde que estas aparecieron como parte integrante de Ios-

sistemas eléctricos- Dada la importancia que tienen en la vi

da moderna, por sus aplicaciones industriales y domesticas, -

se ha consideratíc que es de utilidad dispo n e r de u n a gui a ---

práctica en la selección, instalación, o p e r a c i ó n y m a n t e n ! --

miento de las máquinas eléctr i c a s incluyendo algunos conocí -

mientes básicos de teoría que permitan compre n d e r m e j o r los -

tenas prácticos.

Este trabajo esta dirig i d o a los técnicos y e l e c t r i c i s t a s —

prácticos, pero desde luego que puede ser utilizado por todas

personas relacionadas con el tema, por lo que se trata de

Cubrir cada capitulo con ejemplos resueltos y un bue n número-

de ilustraciones, de mane r a que a cada tema se le de la mayor

claridad posible.

Lomo en otras publicaciones, en esta ocasión he c o n t a d o nueva

**nte con la valiosa colabor a c i ó n de mis amigos y compafieros-

la C-F-E.g en las ilustraciones a los Señores Adol f o Frias

•2 Benito y Patri c i o Beyes T. y en el trabajo de m e c a n o g r a -

r,ad© a i a M a g d a Ponce Z. y la fira. Ana Haría Fernández-

•• a quienes a g r a d e z c o su ayuda valiosa y d e s i n t e r e s a d a -

5

A MI QUERIDA HIJA PAOLA

C O N T E N I D O

CAPITULO 1 . CONCEPTOS GENERALES DE LOS TRflHSFQRBflDORES.

In t r o d u c c i ó n ............... 17

Principio c e inducción electromagnética.... 20

Principio de funcionamiento del transformador . . . . . 25

Efectos de la frecuencia y el fllíjo ......... 29

tL DIAGRAMA FASGRIAL DEL TRANSFORMADOR EN VACIO . . . . 33

Relación de c o r r i e n t e......................... .. 37

El d i a g r a m a f a s o r i a l c o n CAR6A . . . . . . . . ... 51

El c i r c u i t o e q u i v a l e n t e d e un t r a n s f o r m a d o r 54

Diagrama fasorial a plena carga .......... 55

La aplicación de los circuitos equival e n t e s . 5 9

Determinación d e las constantes del transformador .... 66

Pérdidas en los devanados a plena carga 68

Regulación del transformador .......... 74

m E & m .

La potencia de los transformadores............. 83

La eficiencia en los transformadores......... 85

Eficiencia diaria de los transformadores , - 92

Transformadores trifásicos ............. * . * - 94

Criterios para la selección de c o n e x i o n e s.... 99

Defasamilnto entre las f a s e s................ 100

L A T X l O T m C f L i B J M f f i M B .

Consideraciones generales . ............. 115

La construcción D a núcleo . ..................... 115

Elementos de los núcleos de transformadores.. 119

Secciones de las c o u m A S .................. 123

Tipos de núcleos .......... 124

Herrajes o armadura ...................... . 128

LOS DEVANADOS DE LOS TRANSFORMADORES . . . . . . . . . . 128

Devanados para transformadores de distribución ...... 130

Construcción de los d e v a n a d o s........ 138

Conexiones de los d e v a n a d o s............ . . . . . . 144

rlATERIALES ELÉCTRICOS USADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE

TRANSFCRIADORES.............. 1Í2

Contenido 11

CorctcTOREs e l é c t r i c o s............ . 152

- Materiales a i s l a n t e s......... 157

- Propiedades eléctricas de los materiales aislantes ... 157

La temperatura y los materiales aislantes . . . . . . . . 158

Clasificación de los materiales aislantes . . ....... 160

Métodos de enfriamiento de transformadores de potencia. . 162

CAPITULO PIM IENTOS DE CALCULO DE TIWSFOíWDQRES.

Introducción ........... 177

DlMENSIONAMIENTO de las partes activas del transformador. 177

Determinación del flujo 178

Cálculo de número de espiras .................. - 184'

Densidad d e c o r r i e n t e ............................. 186.

Relación entre las pérdidas en el fierro y las pérdidas

EN EL COBRE .............. 186

> LOS AMPERE-ESP1RA POR UNIDAD DE LONGITUD EN LA COLUMNA . 187

- Aislamiento entre devanados y entre devanados y el - -NÚCLEO , , ............................... 188

- Distancias entre devanados y el yugo y entre los devanados Y EL TANQUE ............................... 190

10 Comenido

12 Contenido

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos en - -A I R E ............................. * . . , ........ 191

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos de distribución ENFRIADOS POR ACEITE ............... 193

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

EL CONCEPTO DE POLARIDAD . ........................ 2 3 1

La prueba de polaridad ................. 234

Conexión de los transformadores m o n o f á s i c o s.......... 235

Sistemas polifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

Conexión trifásica de los transformadores............ 238

Conexión de transformadores en paralelo . . . ....... 253

CAPITULO 6 . PRUEBAS A TRANSFQRfflTORFS.

Introducción . . . . . . . . . . . 267

Pruebas al aceite del transformador 269

Pruebas de rigidéz dieléctrica del aceite . . , , , , , 271

Prueba de factor de potbeia del a c e i t e .......... 274

Rehabilitación de a c e i t e s ............... 276

Prueba de resistencia de aislamiento . . , , .... 279

M e d i c i ó n d e l a r e s i s t e n c i a d e u d s d e v a n a d o s .......... 283

Prueba de p o l a r i d a d ..................... 284

Prueba de desplazamiento de fase . . . . . . . . . . . . 287

Pruebas d e aislamiento d e los transformadores ....... 289

Prueba d e v o l t a j e aplicado................. ........ 289

Prueba de v o l t a j e i n d u c i d o . ...................... 291

Prueba d e i m p u l s o ........... 294

Pr u e b a d e f a c t o r d e p o t e n c i a a l a s bo q u i l l a s d e l t r á n s e o s .

m x x t................. 297

MEDICION DE LAS PÉRDIDAS EN VACÍO V LAS CARACTERÍSTICAS -DE CORTO C I R C U I T O ................................. 299

Pr u e b a de v a c í o d e l t r a n s f o r m a d o r .. . . . . . . . . . . 299

FfcUEBA DE CORTO CIRCUITO................... . 300

Trabajos de mantenimiento en los transformadores 302

Contenido 13

C A P I T U L O 1

C O N C E P T O S G E N E R A L E S D E L O S T R A N S F O R M A D O R E S

CAEHJJLO I

CONCEPTOS GENERALES DE LOS TRANSFORMADORES

Para las personas no familiarizadas con la electricidad y que de -

UNA U OTRA FORMA HACEN USO DE ELLA EN LA VIDA COTIDIANA, RESULTA-

NATURAL ENCENDER UN FOCO- ACCIONAR UNA L1CUAD0RA, CONECTAR UNA —

PLANCHA, HACER FUNCIONAR UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO, ETC. ~

Y EN REALIDAD. SÓLO SABE EN FORMA MUY GENERAL, QUE POR EJEMPLO, -

UNA LICUADORA ES ACCIONADA POR UN MOTOR ELÉCTRICO Y LO MISMO OCU

RRE CON UNA ASPIRADORA O UNA BATIDORA- O BIEN OTROS APARATOS DO -

MÉSTICOS.

Pa r a a l g u i e n que tiene contacto con ciertos tipos de industrias,

COMO LAS DE MANUFACTURAS POR EJEMPLO, ES COMÚN OBSERVAR MAQUINA

RIA ACCIONADA POR MOTORES ELÉCTRICOS DE MEDIANO Y GRAN TAMAÑO, -

CON EQUIPO AUXILIAR DE CONTROL Y PROTECCIÓN MÁS O MENOS COMPLEJA.

Todos estos elementos q u e intervienen en las instalaciones eléc -

TRICAS RESIDENCIALES. COMERCIALES O INDUSTRIALES, OPERAN BAjO --

CIERTOS PRINCIPIOS GENERALES Y ESTÁN CONSTRUIDOS CON ELEMENTOS —

MÁS O MENOS COMUNES. ESTOS ELEMENTOS SE DISEÑAN Y CONSTRUYEN EN -

LAS FÁBRICAS DE APARATOS Y MÁQUINAS ELÉCTRICAS, SE DEBEN INSTALAR

Y OPERAR Y EVENTUALMENTE MANTENER Y REPARAR. ESTO HACE NECESARIO-

QUE EXISTAN PERSONAS CON CONOCIMIENTOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS, —

“QUE COMPRENDAN SUS PRINCIPIOS Y ESTEN EN POSIBILIDAD DE RESOLVER-

DISTINTOS PROBLEMAS QUE PLANTEA EL USO Y CONSERVACIÓN DE LAS MIS

MAS.

17

Una de las m aqu inas eléctricas que dese mpeña un papel fundamen

TAL EN EL PROCESO PRODUCCIÓN-UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRIC;

es el llamado TRANSFORMADME Aq u í , conviene hacer una revisión-

genérica SOBRE LAS FORMAS DE OBTENCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

EN LAS LLAMADAS CENTRALES ELÉCTRICAS, MEDIANTE UN PROCESO DE COI

VERSIÓN DE LA ENERGÍA Y EN DONDE LAS FUENTES PRIMARIAS PUEDEN -

SER EL AGUA EN FORMA DE CAÍDAS DE AGUA O CAUDAL EN LOS RÍOS, DE

nominadas HIDROELECTRICAS, también pueden tener c o m o energía pr

MARIA ELEMENTOS DERIVADOS DEL PETRÓLEO QUE ACCIONAN PRIMO MOTO -

RES MEDIANTE VAPOR OBTENIDO DE UN PROCESO TERMICO Y QUE SE CONO

CEN c o m o TERMOELECTRICAS, o b i e n aquellas que u s a n vapor naturaí

OBTENIDO DEL SUBSUELO Y QUE SE CONOCEN COMO GEOTERMOELECTRICAS

AQUELLAS QUE TIENEN COMO FUENTE PRIMARIA DE ENERGÍA, MATERIALES-

NUCLEARES COMO EL URANIO. SE DENOMINAN NUCLEOEIECTRICAS.

Para c a d a uno d e estos t i p o s, existen variantes en cuan to a p r o

cipio de funcionamiento y t a m a ñ o, el estudio de este tema es ma

t e r i a d e otras publicaciones. Lo que se debe hacer n o t a r, es -

QUE EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS. LOS CENTROS DE PRODUCCIÓN DE LA-

ENERGÍA ELÉCTRICA, SE ENCUENTRAN DISTANTES DE LOS CENTROS DE COI

SUMO, LO QUE HACE NECESARIO QUE ESTA ENERGÍA SE TRANSMITA HASTA-%

CIENTOS Y EN OCASIONES LLEGAN A MILES DE KILÓMETROS, PARA PODER-

HACER ESTO, ES NECESARIO EL USO DE LOS LLAMADOS TRANSFORMADORES’

QUE EN ESTE CASO TIENEN LA FUNCIÓN DE ELEVAR LOS VOLTAJES DE GE

NERACIÓN A VOLTAJES APROPIADOS PARA LA TRANSMISIÓN.

Dt IGUAL FORMA, LOS VOLTAJES USADOS EN LA TRANSMISIÓN NO SON APf

PIADOS PARA SU UTILIZACIÓN EN LAS DISTINTAS APLICACIONES DE LA *

Conceptos generales de los transformadores

Introducción 19

ENERGÍA e l é c t r i c a y e s n e c e s a r i o e n t o n c e s , r e d u c i r l o s a d i s t i n t o s

n i v e l e s a d e c u a d o s a c a d a a p l i c a c i ó n , e s t o r e q u i e r e d e l u s o d e -

T£A^i5pA r m a d o r e s r e d u c t o r e s , é s t o s , c o m o l o s e l e v a d o r e s s e l e s d e -

n o m i n a e n g e n e r a l c o m o t r a n s f o r m a d o r e s d e p o t e n c i a . Ex i s t e n b a j o

e l MI S M O P R I N C I P I O DE O P E R A C I Ó N OTROS T I P O S DE TRANSFORMADORES, -

QUE SE LLAMAN DE INSTRUMENTO O PARA APLICACIONES ESPECÍFICAS.

LA INVENCIÓN DEL TRANSFORMADOR. DATA DEL AÑO DE 1884 PARA SER

APLICADO EN LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN QUE EN ESA ÉPOCA ERAN DE-

CORRIENTE DIRECTA Y PRESENTABAN LIMITACIONES TÉCNICAS V ECONÓM! -

CAS. El PRIMER SISTEMA COMERCIAL DE CORRIENTE ALTERNA CON FINES

DE DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE USABA TRANSFORMADORES,

SE PUSO E N OPERACIÓN EN LOS ESTADOS L'nIDOS DE AMÉRICA, E N EL AÑO-

DE 1886 en Great Barrington, Mass., en ese mismo año, l a potencia

ELÉCTRICA SE TRANSMITIÓ A 2000 VOLTS EN CORRIENTE ALTERNA A UNA -

DISTANCIA DE 30 KILÓMETROS. EN UNA LlNEA CONSTRUIDA EN CERCHI. —

It a l i a . A p a r t i r d e e s t a s p e q u e ñ a s a p l i c a c i o n e s i n i c i a l e s , l a i n

d u s t r i a ELÉCTRICA EN EL MUNDO. HA CRECIDO DE TAL FORMA, QUE EN LA

ACTUALIDAD ES FACTOR DE DESARROLLO DE LOS PUEBLOS, FORMANDO PARTE

IMPORTANTE EN ESTA INDUSTRIA EL TRANSFORMADOR.

EL TRANSFORMADOR, ES UN DISPOSITIVO QUE NO TIENE PARTES MÓVILES,

EL CUAL TRANSFIERE LA ENERGÍA ELÉCTRICA DE UN CIRCUITO U OTRO

JO EL PRINCIPIO DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. La TRANSFERENCIA

DE ENERGÍA LA HACE POR LO GENERAL CON CAMBIOS EN LOS VALORES DE-

VOLTAJES Y CORRIENTES.

„ Ü N TRANSFORMADOR ELEVADOR RECIBE LA POTENCIA ELÉCTRICA A UN VA -


LOR DE VOLTAJE Y LA ENTREGA A UN VALOR MÁS ELEVADO, EN TANTO QU

UN TRANSFORMADOR REDUCTOR RECIBE LA POTENCIA A UN VALOR ALTO DE

VOLTAJE Y LA ENTREGA A UN VALOR BAJO.

. PRINCIPIOS DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA.

Como se s a b e, l a electricidad produce magnetismo e n un elec t r o -

IMÁN, QUE ES DISTINTO DE UN IMÁN PERMANENTE, YA QUE EL CAMPO MA;

NÉTICO SE PRODUCE SÓLO CUANDO LAS ESPIRAS DE ALAMBRE ARROLLADAS-

ALREDEDOR DEL NÚCLEO MAGNÉTICO, TRANSPORTAN CORRIENTE ELÉCTRICA,

Para determinar l a polaridad de un electroimán se puede u s a r la

LLAMADA REGLA DE LA MANO IZQUIERDA.

M E T O D O P A R A E N C O N T R A R L A P O L A R ID A D P O R L A R E G L A D E L A M A M O IZ Q U IE R D A

//>

Principios de inducción electromagnética 21

El proceso de inducción electromagnética se puede expl icar en for

m a SIMPLIFICADA CON LA FIGURA SIGUIENTE- EN DONDE SE MUESTRA COMO-

SE INDUCE UN VOLTAJE EN UNA BOBINA CUANDO UN IMÁN PERMANENTE SE —

MUEVE ALTERNATIVAMENTE HACIA ADENTRO Y HACIA FUERA DE LA BOBINA. A

ESTE PROCESO SE LE CONOCE EN EL ESTUDIO DEL ELECTROMAGNETISMO COMO

"Inducción Electromagnética"- se pueden destacar t r e s importantes-

h e c h o s.

1. Cuando e l imán permanente n o se mueve dent ro de l a b o b i n a- -

n o se produce v o l t a j e.

2. Si el imán permanente s e mueve hacia afue ra de l a b o b i n a, -

EL VÓLTMETRO MUESTRA UN VOLTAJE EN UNA POLARIDAD (SE DICE -

QUE LA CORRIENTE FLUYE EN UNA DIRECCIÓN.)

3. Si el imán permanente se mueve hacia e l interior de la b o b l

NA. EL VÓLTMETRO MUESTRA UN VOLTAJE EN LA OTRA POLARIDAD —

(SE DICE QUE LA CORRIENTE FLUYE EN LA OTRA DIRECCIÓN),

Cuando se mueve el imán permanente hacia e l interior de la b o b i n a,

e l c a m p o se hace intenso y cuan do se MUEVE HACIA a f u e r a- s e d e b i

l i t a, Por supu esto que si e l imán n o se mueve en la b o b i n a, no -

existe c a m b i o en el c a m p o magn ético y no se induce ning ún voltaje

EN LA BOBINA. ESTE HECHO CONSTITUYE UNA DE LAS LEYES BÁSICAS DE

LA ELECTRICIDAD.

Conceptos generales de los transformadoresIMAN DE BARRA

P R IN C IP IO D E IN D U CCIO N E L E C T R O M A G N E T IC A

Otro aspecto importante de la inducción elec tromag nética, es lo -

QUE SE CONOCE COMO LA AUTOINDUCCIÓN DE UNA BOBINA, UNA FORMA DE -

EXPLICAR POR MEDIO DE UNA DEMOSTRACIÓN EL FENÓMENO DE AUTOINDUC -

CIÓN CONSISTE EN CONECTAR UNA LÁMPARA DE NEÓN A TRAVÉS DE LO QUE-

SE CONOCE COMO UN ELECTROMAGNETO COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA.

A U T O IN D U C C IO N D E U N E L E C T R O M A G N E T O

En la figura a n t e r i o r, SE OBSERVA q ue se tiene una bate r í a con -

UN SW1TCH que SE USA PARA APLICAR UN VOLTAJE A TRAVÉS DE LA LÁM

PARA Y LA BOBINA. ÜE UN EXPERIMENTO COMO ÉSTE, SE OBSERVAN LOS-

SIGUIENTES HECHOS;

C A M P O M A G N E T IC O A L R E D E D O R D E U N E L E C T R O IM A N

E L F E N O M E N O D E AUTO INDUCCIO NC W JSA U N A R C O E L E C T R I C O E N T R E L O S C O N T A C T O S

B O B I N A

IN D U C C IO N D E C O R R IE N T E S P O R M ED IO D E U N E L E C - T R O M A G N E T O M O V IL

1. Cuando el switch se c i e r r a, la l e p a r a permanece a p a g a d a, -

ESTO QUIERE DECIR QUE LA BATERÍA NO TIENE SUFICIENTE VOLTA

JE COMO PARA HACER QUE LA LÁMPARA ENCIENDA.

2. Cuando se abrf. el s w i t c h, la lámpara parp adea ligeramente -

POR UN INSTANTE. ESTO MUESTRA QUE UN VOLTAJE DE AUTOINDUC

CIÓN ES MUCHO MAYOR QUE EL DE LA BATERÍA.

3. Si SE COLOCA UNA ARMADURA DE FIERRO DULCE A TRAVÉS DE LOS -

POLOS DEL ELECTROMAGNETO, LA LÁMPARA PARPADEA EN FORMA AÚN-

MÁS BRILLANTE, ESTO PRUEBA QUE EL NÚCLEO A ARMADURA INCRE -

MENTA LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO.

DE ESTE EXPERIMENTO SE PUEDE NOTAR QUE EL VOLTAJE INDUCIDO CUANDO

EL SWITCH ES ABIERTO ES MUCHO MAYOR QUE AQUEL DE LA BATERÍA, DEBI

DO A QUE EL CAMPO MAGNÉTICO SE COLAPSA EN UN PERÍODO DE TIEMPO —

m u y corto. Entre mayor es el número de líneas de flujo que cor -

TAN LA BOBINA, MAYOR ES EL VOLTAJE INDUCIDO.

Esta es l a razón por la q ue a mayor corriente en la bobi na o a ma

YOR NÚMERO DE ESPIRAS EN LA MISMA. SE TENDRÁ UN MAYOR VOLTAJE IN

DUCIDO.

Principio de funcionamiento del transformador 25

El principio de funcionamiento DEL TRANSFORMADOR, se PUEDE EXPL1

CAR POR MEDIO DEL LLAMADO TRANSFORMADOR IDEAL MONOFÁSICO, ES DE

CIR, UNA MÁQUINA QUE SE ALIMENTA POR MEDIO DE UNA CORRIENTE AL -

TERNA MONOFÁSICA.

A R E S E R V A D E ESTUD I O S C O N M A Y O R DETALLE, LA CONSTRU C C I Ó N D E L TRANS

FORMADOR, S U S T A N C IALMENTE SE PUEDE DECIR QUE UN TRANSFORMADOR ESTÁ

C O N S T I T U I D O POR UN NÚCL E O DE M A T E R I A L MAGNÉTICO QUE FORMA UN CIR -

CUITO M A G N É T I C O CERRADO, Y SOBRE DE CUYAS COLUM N A S O PIERNAS SE L Q

C A L I Z A N DOS DEVANADOS, UNO DENOMI N A D O "PRIMARIO" CUE RECI B E LA - -

E N E R G Í A Y E L O T R O EL SECUNDARIO, Q U E SE C I E R R A SOBRE UN C I R C U I T O -

D E U T I L I Z A C I Ó N AL CUA L E N T R E G A L A ENERGÍA. LOS D O S D E V A N A D O S SE -

ENCUEN T R A N ELÉCTRICAMENTE A I S L A D O S ENTRE S i .

0


E l VOLTAJE EN UN G E N E R A D O R ELÉCTRICO SE INDUCE. YA SEA C U A N D O —

UNA B O B I N A SE M U E V E A T R A V É S DE UN C A M P O M A G N É T I C O O BIE N CUAN D O

E L CAMPO P R O D U C I D O EN L O S P O L O S EN M O V I M I E N T O C O R T A N U N A B O B I N A -

ESTACIONARIA. E n A M B O S CASOS, EL FLUJO T O T A L ES SUSTANCIALMENTE

CONSTANTE, PER O H A Y UN C A M B I O EN LA CANTI D A D DE FLUJO Q U E ESLABO

N A A LA BOBINA. ESTE M I S M O PRINCIPIO ES V Á L I D O PAR A E L T R A N S F O R

MADOR, SOCO GUE EN ESTE CASO LAS BOBINAS Y EL CIRCUITO MAGNÉTICO-

SON ESTACIONARIOS (NO TIENEN MOVIMIENTO), EN TANTO QUE EL FLUJO -

MAGNÉTICO CAMBIA CONTINUAMENTE.

EL CAMBIO EN EL FLUJO SE PUEDE OBTENER APLICANDO UNA CORRIENTE AL

TERNA EN LA BOBINA. I.A CORRIENTE, A TRAVÉS DE LA BOBINA, VARÍA —

EN MAGNITUD CON EL TIEMPO, Y POR LO TANTO, EL FLUJO PRODUCIDO POR

ESTA CORRIENTE. VARÍA TAMBIÉN EN MAGNITUD CON EL TIEMPO.

El FLUJO CAMBIANTE CON EL TIEMPO QUE SE APLICA EN UNO DE LOS DEVA

NADOS, INDUCE UN VOLTAJE El ÍEN EL PRIMARIO). Sí SE DESPRECIA —

POR FACILIDAD. LA CAÍDA DE VOLTAJE POR RESISTENCIA DE EL DEVANADO

PRIMARIO, EL VALOR DE El SERÁ IGUAL Y DE SENTIDO OPUESTO AL VOLTfl.

JE APLICADO Vi. De LA LEY DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA. SE SABE

QUE ESTE VOLTAJE INDUCIDO El EN EL DEVANADO PRIMARIO Y TAMBIÉN AL

ÍNDICE DE CAMBIO DEL FLUJO EN LA BOBINA. Se TIENEN DOS RELACIONES

IMPORTANTES.

Vi = - El

El c* Mi ( -G- )T

Al MISMO TIEMPO QUE EL FLUJO CAMBIA EN LA BOBINA PRIMARIA, TAM -

BIÉN CAMBIA EN LA BOBINA SECUNDARIA. DADO QUE AMBAS BOBINAS SE -

ENCUENTRAN DENTRO DEL MISMO MEDIO MAGNÉTICO, Y ENTONCES EL ÍNDI

CE DE CAMBIO DEL FLUJO MAGNÉTICO EN AMBAS BOBINAS ES EXACTAMENTE

e l m i s m o . E s t e c a m b i o e n e l f l u j o i n d u c i r á u n f l u j o E 2 e n l a b q

BINA SECUNDARIA QUE SERÁ PROPORCIONAL AL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL

DEVANADO SECUNDARIO N2. Si SE CONSIDERA QUE NO SE TIENE CARGA "

Principio de funcionamiento del transformador 27


CONECTADA AL CIRCUITO SECUNDARIO, EL VOLTAJE INDUCIDO Í2 ES EL —

VOLTAJE QUE APARECE EN LAS TERMINALES DEL SECUNDARIO, POR LO QUE

SE TIENEN DOS RELACIONES ADICIONALES.

E2 oí N2 ( -f- )

E2 = V2

En virtud d e que ambas bobinas se encuentran devanadas en el-

MISMO CIRCUITO MAGNÉTICO# LOS FACTORES DE PROPORCIONALIDAD PARA -

LAS ECUACIONES DE VOLTAJE SON IGUALES# DE MANERA QUE SI SE DIVI -

DEN LAS ECUACIONES PARA El Y E2 SE TIENE:

El = NI£2 N2

Además como numéricamente deben ser iguales El y Vi y E2 con V2 -

A ECUACIÓN ANTERIOR SE PUEDE ESCRIBIR COMO:

Vi * NiV2 N2

EJENPLO 1,1.

Se TIENE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO QUE SE USA PARA CONVERTIR -

UN VOLTAJE DE 13200 VOLTS A 127 VOLTS EN UN SISTEMA DE DISTRIBU

CIÓN, SI SE TIENEN 2000 ESPIRAS EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE #

CALCULAR EL NÚMERO DE ESPIRAS DEL DEVANADO SECUNDARIO.

SOLUCION

El transformador es de 13200/127 v o l t s, es de c i r:

Vi = 13200 v o l t s \¡2 = 127 volts

Ni = 2000 espiras

N2 = ?

De la ecua ción para la relación de tran sfo r m a c i ó n:

VI = NiV2 N2

13200 = 2000 127 N2

N 2 » 2 0 0 0 (-J2L , = 1 9 .2 9 espiras

1.9 EFECTOS DF IA FRECUENCIA Y Fl FLUJO.

En las ecuaciones para voltaje indicadas a n t e r i o r m e n t e, no se ha

HECHO MENCION DEL TIPO DE ONDA DE CORRIENTE ALTERNA QUE SE APLI

CA AL TRANSFORMADOR. SlN EMBARGO. 0 SE TOMÓ COMO UN CAMBIO DE -

FLUJO Y T COMO EL TIEMPO TOTAL DURANTE EL CUAL ESTE TIEMPO OCU -

RRE. E l VOLTAJE INDUCIDO DEBE SER POR LO TANTO EL PROMEDIO. S í

SE APLICA UNA ONDA SENOIDAL DE VOLTAJE EN EL DEVANADO PRIMARIO,

EL FLUJO VARÍA TAMBIÉN EN FORMA SENOIDAL. El VOLTAJE PROMEDIO-

INDUCIDO ESTÁ DADO COMO

Eprom. = H ( 0 )T

Efectos de la frecuencia y el flujo 29

30 Conceptos generales de los transformadores

DONDE:

N = Número de espi r a s,

0 = Fl u j o en We b e r s.

t = T iempo e n s e g u n d o s.

Cuando el flujo se expr e s a en líneas o Ma x w e l l, como en el sisté.

M A INGLÉS DE UNIDADES, L A ECUAC I Ó N A N T E R I O R SE PUEDE EXPRE S A R CO

MO:

Ep r o m. = N ( 2 ) x 10 “8 V0LTST

La variación senoidal del flujo ccn respecto A L TIEM P O SE M U E S -

TRA EN LA FIGU R A SIGUIENTE:

Efectos de la frecuencia y el flujo 31

Si t es la frecuencia de la onda expresada en Iíertz. un ciclo COfcl

PLETO OCURRE EN 1/F SEGUNDOS» DE MANERA QUE UN CICLO DE UNA ONDA-

DE 60 Hz OCURRE EN 1/60 Hz» EL.TIEMPO QUE TOMA PARA 1/4f O 1/240 S£

GUNDOS. De LA FIGURA ANTERIOR SE OBSERVA QUE EL CAMBIO EN EL FLU

JO DURANTE EL PRIMER CUARTO DE CICLO VA DE CERO LÍNEAS AL MÁXIMO-

DE LÍNEAS 0 MÁX. Esta CANTIDAD EN EL CAMBIO OCURRE DURANTE CADA -

CUARTO DE CICLO O DURANTE EL TIEMPO T = 1/4 F. El VOLTAJE PROME

DIO INDUCIDO TIENE POR LO TANTO EL MISMO VALOR DURANTE CADA CUAR

TO DEL CICLO V ES NECESARIO CONSIDERAR SÓLO ESTA PORCIÓN DE LA ON

d a . Sustituyendo e s t a consideración en l a ecua ción para e l volta

JE PROMEDIO:

Eprom = (JLaÁx-. )1/4 F

Eprom = N 4f 0 m á x .

Como por lo general no se miden los valores promedio de los volta

JES EN APLICACIONES DE LA ELECTRICIDAD DE POTENCIA O SISTEMAS DE

FUERZA, ES MÁS CONVENIENTE EXPRESAR LA ECUACIÓN ANTERIOR, DE MANg.

R A QUE SE APLIQUEN LOS VALORES EFECTIVOS O CUADRÁTICOS MEDIOS P A

R A EL VOLTAJE. En EL CASO PARTICULAR DE UNA ONDA SENOIDAL, LA R£

LACIÓN DEL VALOR EFICAZ DEL VOLTAJE AL VALOR PROMEDIO ES 1.11 EN-

OTRAS PALABRAS EL VALOR EFICAZ DE E ES IGUAL A 1.11 EPROM, DE TAL

FORMA QUE LA ECUACIÓN PARA EL VOLTAJE ES:

E = 4.44 N F 0MÁX

Si ESTA ECUACIÓN SE APLICA A LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO-

DE UN TRANSFORMADOR, QUEDAN COMO:

El = 4.44 NlF 0 MÁX.

E2 = 4.44 N2F 0 m á x .

EJEMPLO 1 .2 .

Si l a frecuencia d e l voltaje apli cado a l transformador d e l e j e m -

PLO 1.1 ES 60 H z , CALCULAR EL MÁXIMO FLUJO EN EL HIERRO.

SOLUCION

Considerando que e l volt a j e aplicado e s el valor e f i c a z, entonces

l a e c u a c i ó n:

Ei = 4.44 Ni f 0 MÁx.

13200 = 4 .4 4 x 2000 x 6 0 x 0 MÁx.

DE DONDE:

0MÁX.

0MÁX.

S i el flujo se expresa en Maxwell o lIneas

E l = 4 .4 4 N lF 0 m á x .

0máx = 24.77 x 10~3 x 108= 2.477,000 líneas o

Maxwell


= ------ 12200---------= 0 247 7 W e b e r

4 .4 4 x 2000 x 60

= 2 4 .7 7 x 10 "3 WEBER

El diagrama fasorial del transformador en vacío 33

EJEMPLO 1.3.

S i EL V O L T A J E A P L I C A D O A L TRANSFORMADOR D E L EJEMPLO 1 .1 TIENE

E L M I S M O VALOR P E R O L A FRECUE N C I A E S D E 25HZ. C U Á L S E R Í A E L -

M Á X I M O F L U J O REQUERIDO?.

SOLUCION

El = 4,94 Ni f 0 m á x.

1 3 2 0 0 = 4 . 4 4 (2000) (25) 0 m á x .

0 m á x = ----------- - = 0 . 0 5 9 4 5 = 59.45 x 1 0 " 5 w b4.4 4 (2000) (25)

S E O B S E R V A DE EST E EJEMPLO, Q U E E L F L U J O V A R Í A E N F O R M A INVERSA

C O N LA FRECUENCIA.

EL DI AGRAMA FASORIAL J £ L JRANSFQR^DQR EN VACIO.

C u a n d o u n t r a n s f o r n a d o r e s t á e n e r g i z a d o e n s u d e v a n a d o p r i m a r i o

P O R U N A FUEN T E D E V O L T A J E Y E L D E V A N A D O SECUND A R I O EST Á E N C I R

C U I T O ABIER T O , C I R C U L A P O R S U DEVANADO P R I M A R I O U N A C O R R I E N T E -

d e v a c í o . E s t a c o r r i e n t e e s n o r m a l m e n t e i n f e r i o r a l 5 Z d e l a -

C O R R I E N T E A P L E N A CARGA. DEBIDO A Q U E N O C I R C U L A C O R R I E N T E POR

E L D E V A N A D O SECUNDARIO, E L PRIMA R I O S E P U E D E C O N S I D E R A R C O M O ~

U N A B O B I N A C O N U N A R E A C T A N C I A DE V A L O R E L E V A D O D E B I D O A L N Ú C L E O

DE HIERRO, E s t o CAUSA LA CIRCULACIÓN D E UNA C O R R I E N T E PEQUEÑA.

Po r o t r a parte, s i s e h a c e la s u p o s i c i ó n d e q u e n o hay p é r d i d a s

E N E L TRANSF O R M A D OR , LA C O R R I E N T E EN E L P R I M A R I O S Ó L O SE USA -

PAR A PRODU C I R EL F L U J O 0 E N EL NÚCL E O Y ENTON C E S E N TÉRMINOS V E £

T O R 1 A L E S SE A T R A S A 9 0 CON RESPECTO A L V O L T A J E APLICADO.


La corriente pequeña Im estará en fase con e l flujo 0 e n el hie -

RRO, SI EL HIERRO NO SE SATURA Y SE PUEDE ESTABLECER ESTO COMO —

UNA SUPOSICIÓN VÁLIDA. ESTAS RELACIONES SE MUESTRAN EN LA SI --

GUIENTE FIGURA:

rV, Er E z= V2

D IA G R A M A F A S O R IA L EN V A C IO

0 = FLUJO MUTUO

Im = CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN.

Vi = VOLTAJE APLICADO.

El = VOLTAJE INDUCIDO EN EL PRIMARIO.

E2 = VOLTAJE INDUCIDO EN EL SECUNDARIO.

EL VOLTAJE INDUCIDO EN EL DEVANADO PRIMARIO. DEBE SER IGUAL Y-

OPUESTO AL VOLTAJE APLICADO Vi Y POR LO TANTO ESTÁ DRFASADO 180°

CON RESPECTO A ÉSTE. AÚN CUANDO NO CIRCULA CORRIENTE POR EL SE -

CUNDARIO. SE INDUCE UN VOLTAJE £2 DEBIDO AL FLUJO MUTUO 0. QUE Iti

DUCE TAMBIÉN A L VOLTAJE El, POR LO TANTO. ESTÁN EN FASE Y SOLO DI

FIEREN EN MAGNITUD DEBIDO AL NÚMERO DE ESPIRAS, LOS VOLTAJES TEB.

MINALES Vi Y V2 SE ENCUENTRAN DEFASADOS 180° TAMBIÉN.

El diagrama fasorial del transformador en vacío 35

En l a p r á c t i c a, cuan do se tiene un f l u j o v a r i a n t e en u n núcl eo d e

MATERIAL MAGNÉTICO, SE PRESENTAN PÉRDIDAS. UNA PARTE DE ESTAS —

PÉRDIDAS SON DEBIDAS A LAS CORRIENTES CIRCULANTES EN EL NÚCLEO —

MAGNÉTICO, Y LA OTRA ES DEBIDA AL LLAMADO EFECTO DE H1STERÉSIS. -

Estas dos pérdidas se c omb inan y se denominan en c o n j u n t o "Pé r d i

DAS EN EL FIERRO* O "PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO". CUANDO UN TRANSFORMA

DOR OPERA EN VACÍO. ESTAS PÉRDIDAS LAS SUMINISTRA SOLO EL VOLTAJE

DE ALIMENTACIÓN. CONSIDERANDO AHORA LA CORRIENTE DE VACÍO CON ES

TAS DOS COMPONENTES: lo = Im + ÍH + C DONDE IH+C = CORRIENTE DE

HISTÉRESIS MÁS CORRIENTES CIRCULANTES:

ÍH +"C = CORRIENTE DE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO,

l o = CORRIENTE DE VACÍO O DE ENERGIZACIÓN.

©O = FACTOR DE POTENCIA DE VACIO,

EJEMPLO 1 . 4 .

Un transformador de 100 KVA de 1200/127 volts, 6 0 H z se energiza

POR EL LADO DE BAJO VOLTAJE CON EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE -

ABIERTO. La POTENCIA OUE DEMANDA DE LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN ES

DE A0GW Y LA CORRIENTE ES DE 15A, SE DESEA CALCULAR:


a ) El factor de pote ncia e n v a c i ó y el Angulo correspondiente

A este factor de p o t e n c i a.

b) La componente de magnetización de la CORRIENTE.

c) La componente d e corriente d e pérdidas en el n ú c l e o.

SOLUCION

a ) e l factor de pote ncia

eos 80 = = 0.210 V I 127 x!5

El Angulo correspondiente:

0o - AN6. eos (0.21) - 7 7 . 8 7 °

b ) La c o m p onente d e magnetización d e l a corriente d e v a c í o.

Im = lo SEN 00

- 1 5 x SEN (77.87°)

Im = 14.66 Amp.%

c) La componente d e corriente d e pérdidas en e l n ú c l e o.

Ih«-C = ¡O eos 00= 15 x eos (77.8f) = 15 x 0.21

Ih+c = 3.15A

Relación de com ente 37

RELACION DE CORRIENTE.

Si se cone c t a una carga a l secundario d e l TRANSFORMADOR. EL VOLTfi.

JE INDUCIDO E2 HACE GUE CIRCULE UNA CORRIENTE ¡2 EN EL DEVANADO -

SECUNDARIO.

Debido a l a circ ulació n d e co r r ientes, se tiene e n el d e v a n a d o -

SECUNDARIO UNA FUERZA MAGNETOMQTRI7 (FMM) N2 12 OPUESTA A LA DEL

PRIMARIO Ni II. tS CONVENIENTE RECORDAR GUE EL VOLTAJE INDUCIDO

EN EL PRIMARIO El ES SIEMPRE DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL FLUJO-

0 Y TAMBIÉN ES IGUAL AL VOLTAJE APLICADO Vi, CONSIDERANDO COMO -

ANTES, TODOS ESTOS VALORES COMO EFICACES. DADO QUE EL VOLTAJE -

APLICADO NO CAMBIA, EL FLUJO EN EL NÚCLEO DEBE SER CONSTANTE.

Cualquier incremento en la corriente s e c u ndaria, s e r á balanceado

POR UN INCREMENTO EN LA CORRIENTE PRIMARIA. DE MANERA GUE EL FL]¿

JO DE ENERGIZACIÓN PRODUCIDO POR LA CORRIENTE EN EL PRIMARIO TEN

DRÁ UN VALOR EFECTIVO CONSTANTE DURANTE LA OPERACIÓN DEL TRANS -

FORMADOR. En LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA DE VALOR RELATIVA

MENTE PEQUEÑO, SE PUEDE DECIR QUE PRÁCTICAMENTE EL FLUJO QUE ES

LABONA AL DEVANADO PRIMARIO. ES EL MISMO QUE ESLABONA AL SECUNDA

Z

i


RIO Y DE AQUÍ QUE LA CORRIENTE DE VACÍO O DE ENERGIZAC1ÓN REPRE -

SENTA SÓLO EL 2% Ó 32 DE LA CORRIENTE PRIMARIA DE PLENA CARGA Y -

SE PUEDE DECIR QUE LOS AMPERF ESPIRA DEL PRIMARIO SON IGUALES A-

LOS AMPERE-ESPIRA DEL SECUNDARIO. ES DECIR:

Ni I I = N2 12

U » N2 12 N I

Se puede obse rvar que l a relación de corrientes en el transforma

dor ES inversamente proporcional a la relación entre e s p i r a s.

L E S E L Q - L 5

Se tiene un transformador monofásico que tiene 100D espiras en su

devanado primario y 250 en el secundario y se usa como transforma

d or e l e v a d o r. Se alim enta a 127 v o l t s, 60 Hz y la corr iente que-

circ u l a en e l secundario a la ca r g a es de ISA Ca l c u l a r:

a ) El volt a j e e n el devanado s e c u ndario.

B ) La corriente en el devanado primario.

SOLUCION

a ) Ni = 250 espiras u = ?

«2 = 1000 ESPIRAS

U-\IICN

V I = 127 VOLTS

V2 = 9 ■

Relación de corriente 39

Ee la e c u a c i ó n p a r a la r e l a c i ó n d e t r a n s f o r m a c i ó n

Vi = Ni 121 = 250.V2 N2 V2 1000

V'2 = 9 rn = 5 0 8 VOLTSZ_>U

b) De la r e l a c i ó n de transformación par a corrientes

\1 = N2 12 Ni

ll = 12 ( ¡p ) = 1 5 ( ™ ) = 60A1*1 ¿ JU

EJEMPLO 1 .6

Se t i e n e un t r a n s f o r m a d o r m o n o f á s i c o de 220/127 v o l t s , 60 Hz que

SE USA COM O REDUCTOR Y SE LE CONECTA COM O CARGA U N A RESISTE N C I A -

DE 10 O H M S EN EL S E C U N D A R I O / QuÉ C O R R I E N T E C I R C U L A R Á EN EL D E V A

NADO PRIMARIO?

La C O R R I E N T E EN EL D E V A N A D O SECUNDARIO.

12 = ü2- = 12Z , 12.7 AR C A R G A 10

D e LA RELAC I Ó N PAR A LAS POTENCIAS INVARIANTES EN L O S DEVANADOS

PRIMA R I O Y SECUNDARIO.

V i I I - V2 12

U - 12 < | >

= 12.7 ( )220

U = 7 .3 3 A

Un transformador t i p o núcleo se construyó con láminas de 0.355 mm

DE GRUESO QUE TIENEN UN ANCHO UNIFORME DE 7 CM. El FLUJO MÁXIMO-

ES de 6.2 x 105 Maxwell y la densidad de flujo es d e 1.01 por 104

MaXWELL/Cm2, el ESPACIO ENTRE LAMINACIONES OCUPA EL 8G? DEL NÚCLEO

ARMADO.

Calcular e l número de laminaciones en el t r a n s f o r m a d o r.

El área del núcleo es:

B 1 .0 1 x 10^= 61.38 c m2

El á r e a de cada lámina e s :

A l = 7 x 0 .0 3 5 5 = 0 .2 4 8 5 cm2

Por ser e l e spa c i o ocupado por las laminaciones el 8% del núcleo

ARMADO. RESULTA QUE EL AREA NETA SE REDUCE EN ESTA PROPORCIÓN —

POR TANTO:

A e s p = O.OSA = 0.03 x 61.38 = 4.9104 c m 2

El Area neta del núcleo e s :

Aneta = A - Aesp = 61.38 - 4.9104 = 5 5 . 4 7 c m 2

Por t a n t o, el número de laminaciones e s :

No. La m . = t o = 5 M Z = 227A l 0.24 8 5

EJEMPLO 1x8

Un transformador de 60 c .p .s . tiene 2250 espiras en el primario

y 250 espiras en el s e c u ndario, si el valor máxi mo del flujo mu

tuo es d e 6 x 105 Maxwell. Calcular:

a ) Los voltajes inducidos e n el primario y en el secun

DARIO.

b ) La relación de transformación

SOLUCION

La fuerza electromotriz inducida en e l primario y en el secunda

R I O DE UN TRANSFORMADOR EST Á DAD A POR LAS SIGUIENTES:

Ep = 4.44 NPF0 x 10-8 (Volts)

Es - 4.44 NSF0 x 10"8 <Vo l t s)


Su s t i t u y e n d o v a l o r e s , t e n e m o s :

Ep = 4.44 x 2250 x 60 x 6 x 105 x 10~8 = 3596.4 v o l t s

Es = 4.44 x 250 x 60 x 6 x 105 x 10"8 = 393 .6 v o l t s

La r e l a c i ó n d e t r a n s f o r m a c i ó n e s :

N = Ni = 2250 = 9 N2 250

E JE MPLO 1 .9

C a l c u l a r l a s c o r r i e n t e s a p l e n a c a r g a e n l o s d e v a n a d o s p r i m a r i o y

SECUNDARIO DE UN TRANSFORMADOR MONOFASICO DE 5 KVA, 2400/120 VOL

TS.

SOLUCION

LA C O R R I E N T E PRIMA R I A ES:

= 2.C8 Wf’ERES2400

12

= 5000 = AMPERES120

PL- V i

' ■ i -

A n á l o g a m e n t e :

p2 = V2

Pl = P2

12 = P2 V2


Un transformador cue o p e r a a una frecuencia de 60 c.p.s. y de -

13800/400 v o l t s, tiene 6.5 volts/e s p i r a. Ca l c u l a r:

a ) El nOmero de e s p Iras en los devanados primario y secundario

b ) El flujo en el n ú c l e o.

SOLUCION

a ) Ni = V L = “ — =2123 vueltasV2/Es p . 6.5

N2 = = ílOÜ = 62 vueltasVc /Es p . 6.5

b ) De la ex p r e s i ó n:

El = 4.44 Ni f 0 x 10 "8

Se despeja el flujo 0

0 =4.44 Ni f

Sustituyendo v a l o r e s:

a _ _____13800______ o c4.44 x 2123 x 60 x 10 = 2 M x 10 MÁX'


EJEHPLD l . I I

Sabiendo que en transformadores de distribución se emplean de n s i

dades DE CORRIENTE ENTRE 1.1 Y 2.5 AMPERE/m m2, CALCULAR LA SEC —

CIÓN DE LOS CONDUCTORES Y EL NÚMERO DE ESPIRAS EN LOS DEVANADOS -

PRIMARIO Y SECUNDARIO DE UN TRANSFORMADOR TIPO DISTRIBUCIÓN DE 100

KVA monofásico, 13200/240 volts. 60 H z 10 volts/espira. Considé

rese LA DENSIDAD DE CORRIENTE IGUAL A 2 .5 AMPERE/Mm/.

Ah o r a, si tenemos los volts e s p i r a, el número de espiras en el -

DEVANADO PRIMARIO Y SECUNDARIO SON:

SOLUCION

La corriente en e l prim ario e s :

m _ KVA 100_(k V )1 1 3 .2

- 7 .5 8 amperes.

Y EN EL SECUNDARIO ES:

io = KVA2 = JLQÍL417 AMPERES.(Kv >2 0 .2 4 0

La SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES EN CADA CASO ES:

S2 = 12 = = 3.032 m m2

^ = 167 mm2Z i ->

N2 _ 13800 = J330 espiras

10


N2lü

= 24 ESPIRAS

EJEMPLO. U 2-

Un transformador de 6900/230 volts tiene Taps (derivaciones) de -

2.5, 5, 7.5 y 10% sobre el valor nominal en el devanado primario,

determine los voltajes que pueden ser usados en el devanado prima

rio para un voltaje constante de 230 volts en el secundario y la-

relación DE TRANSFORMACIÓN EN CADA CASO.

SOLUCION

6900 wxrs

230 voir»

Los TAPS QUE TIENE EL TRANSFORMADOR SIGNIFICAN QUE LA TEN

SIÓN EN ÉL SE VA A INCREMENTAR EN EL VALOR DEL TAP, ES DE

CIR. SI LA DERIVACIÓN ES DEL 2.51. EL INCREMENTO DE TEN —

SIÓN SERÁ:

a ) Vp = 6900 (1* 0.025) = 7072.5 volts

Si LA DERIVACIÓN ES DEL 5%'

B) V P - 6 9 0 0 ( 1 + 0.05) = 7245 volts.


Pa r a una d e r i v a c i ó n d e l 7.5%:

c) Vp = 690 0 (1+ 0.075) = 7 4 1 7 . 5 v o l t s .

Y PARA EL 10% DE DERIVACIÓN:

d) V p = 6 9 0 0 ( 1 . + 0.10) = 759 0 v o l t s .

La'RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN EN CADA CASO ES

Nj - Ni » §3ÜQ = 3o N2 230

a ) N = = 30.75230

b) N = 2255. = 31.52 3 0

c ) N = = 3 2 .2 5230

d) N = Z M = 3 3 2 3 0

%

EJEMPLQU.12

ÜN TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE 1000 KVA MONOFASICO DE 660 /400 —

volts, 6 0 Hz. Tiene 5 0 0 espiras en su devan a d o primario. S i se -

SABE OUE L A S DENSID A D E S D E CORRIENTE PAR A ESTE T I P O DE TRANSFOR -

M A D O R E S (AUTO-ENFIRADOS EN ACEITE), VARÍ A N ENTRE 2.2 Y 3 .0 A MPE R E

/MM2, CONSIDE R A N D O GUE D ES IGUAL A 2 . 8 AMPERE/mm2. CALCULAR:


a ) El núme ro de espiras en el devanado s e c u n d a r i o.

b ) La sección de los conductores en los devanados primario y -

SECUNDARIO.

SOLUCION

La C O R R I E N T E EN A M B O S DEVANADOS ES:

IP = ^ 5 - - = i5i.5i a m p e r e s .(kV)p 6.6

12 = S í » ■ " ■ M 7 2 - 7 2 " " » ■

Considerando una dens idad igual a 2.8 amp/mm^, la sección corres

PONDIENTE ES:

S „ . k . i a 4 1 . M . l « 2p D 2.8

Ss . ís . 2 f f i L K . a i . 6 H H 2

D e A C U E R D O CON LA RELAC I Ó N DE TRANSFORMACIÓN

Ni _ 12 N H _ N1 N2 U 2 12 1

N2 = Ni = x 500 = 33 espiras1Z zz/¿•/z


LiEBELQ-Uft

El devando de a l t o voltaje de UN TRANSFORMADOR MONOFASICO de -

100 KVA, 2300/550 v o l t s, 60 c.p.s. tiene 200 espiras de conduc

TOR DE SECCIÓN RECTANGULAR DE 13.2 X 2.5 MM DE COBRE.

Det e r m i n a r:

a ) EL NÚMERO DE ESPIRAS en EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE.

b ) Las CORRIENTES EN LOS DEVANADOS DE ALTO Y BAJO VOLTAJE-

c) La dens idad de CORRIENTE en el devanado DE ALTO VOLTAJE.

d ) La sección del conductor del deva nado de BAJO VOLTAJE SI

«p trab a j a a la misma dens idad de corr iente que el devana

DO DE ALTO VOLTAJE.

M = H X L x 200 = í*8 espiras ¿ 2300


Las corrientes s o n :

=43.6 AMPERESiLa J

=182 amperes.U-i

El Area para el conductor d e a l t o voltaje e s :

Sp = 1 3 . 2 x 2.5 - 33 mm2

La d ens idad ES AHORA:•

° = si = ~33~ = 1,52 MP/W?

La superficie en el secundario para esta densidad de corriente es:

S2 = ^ = 137.80 mm2

11 m(KV)i

12 =KVA; (KV)2


Un transformador tiene dos bobinas e n su deva nado prim ario de

2300 v o l t s. Indique por dibujo las cuatro posibles maneras de

CONECTAR EL TRANSFORMADOR. Y PARA CADA UNA. DETERMINE LA RELA

CIÓN DE TRANSFORMACIÓN DEL VOLTAJE PRIMARIO AL SECUNDARIO. CON

BOBINAS DE 230 VOLTS.

2300: fciio

El diagrama fasorial con carga SI

EL DIAGRAMA FASORIAL CON CARGA.

En esta parte se h arA UNA BREVE REVISIÓN de LAS condiciones de —

OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR CUANDO SE ENCUENIRA BAJO CONDICIONES-

DE CARGA EN LAS TERMINALES DE SU DEVANADO SECUNDARIO. La CORRIEM

TE QUE CIRCULA A TRAVÉS DEL DEVANADO SECUNDARIO, DEBE CIRCULAR -

EN TAL DIRECCIÓN QUE SE OPONGA AL FLUJO PRODUCIDO POR LA CORRIEN

TE p r i m a r i a. Cuando el voltaje se reduce mome ntánea mente, el v o l

TAJE INDUCIDO EN EL DEVANADO PRIMARIO, TAMBIÉN SE REDUCE Y POR LO

TANTO TIENDE A CIRCULAR MÁS CORRIENTE EN ESTE DEVANADO. ESTE IN

CREMENTO EN LA CORRIENTE, PRODUCIRÁ QUE EL FLUJO SE INCREMENTE A-

SU VALOR ORIGINAL. CüANDO CIRCULA MÁS CORRIENTE EN EL DEVANADO -

SECUNDARIO, EL PROCESO SE REPITE Y LA CORRIENTE PRIMARIA SE VOL -

VERÁ A INCREMENTAR.

E l diagrama fasorial que SE ESTUDIÓ ANTERIORMENTE para la CONDI -

CIÓN DE OPERACIÓN EN VACÍO, SE PUEDE MODIFICAR DE MANERA GUE IN -

CLUYA A LA CORRIENTE DE CARGA COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA S I

GUIENTE, EN DONDE ESTA CORRIENTE 12 SE ENCUENTRA ATRASADA CON RE§.

PECTO AL VOLTAJE INDUCIDO E2. U ' ES LA CORRIENTE QUE CIRCULA EN

EL DEVANADO PRIMARIO PARA EQUILIBRAR EL EFECTO DE DESMAGNETIZA —

CIÓN DE 12- En VIRTUD DE QUE EL FLUJO 0 PERMANECE CONSTANTE. I0“

DEBE SER LA MISMA CORRIENTE QUE EMERGICE AL TRANSFORMADOR EN VA -

cío. La CORRIENTE QUE CIRCULA EN EL DEVANADO PRIMARIO I. ES EN -

TONCES LA SUMA FASORIAL DE II Y l0.


DIAGRAMA FASORIAL ELEMENTAL DEL TRANSFORMADOR CCN

CARGA

1 .7. 1 . E l CPflCEP Ta HE— REAC T A N C I A B L -DLS P E R S l M .

Como se h a mencionado an t e riorme nte, se ha partido de la -

SUPOSICIÓN QUE TODO EL FLUJO 0 PRODUCIDO POR EL DEVANADO-

PRIMARIO, ESLABONA Y CORTA A CADA ESPIRA DE LOS DEVANADOS-

PRIMARIO Y SECUNDARIO. ESTO SIGNIFICA QUE EXISTE UN ACO -

PLAMIENTO MAGNÉTICO PERFECTO O EN OTRAS PALABRAS, QUE EXIS

TE UN COEFICIENTE DE ACOPLAMIENTO DEL 100 POR CIENTO. SlN

EMBARGO, PARTE DEL FLUJO PRODUCIDO POR EL DEVANADO PRIMA -

RIO ESLABONA SOLO LAS ESPIRAS PRIMARIAS. COMO UN FLUJO 0J_.

Ta m b i é n parte del flujo producido por la corriente secunda

RTA 12 ESLABONA SOLO A LA PROPIA BOBINA SECUNDARIA COMO 02

Estos flujos 01 y 02 se conocen como "flujos dispersos", es

DECIR SON "FLUJOS QUE QUEDAN FUERA DEL NÚCLEO Y NO ESLABO

NAN AMBOS DEVANADOS".

El flujo que NO PASA COMPLETAMENTE a TRAVÉS DEL NÚCLEO Y -

El diagrama fasorial con carga 53

ESLABONA AMBOS DEVANADOS, SE CONOCE COMO EL FLUJO MUTUO Y -

SE DESIGNA COMO 0M. ÜESDE LUEGO QUE EL FLUJO DISPERSO Y EL

FLUJO MUTUO VARIAN A LA MISMA FRECUENCIA Y POR LO TANTO IN

DUCIRAN VOLTAJES EN AMBOS DEVANADOS. ESTOS VOLTAJES SON —

DISTINTOS Y MENORES QUE LOS VOLTAJES INDUCIDOS. El Y E2 —

PRODUCIDOS POR EL FLUJO MUTUO 0,w. ESTO SE DEBE AL FLUJO --

DISPERSO RELATIVO Y AL NÚMERO DE ESPIRAS RELATIVAMENTE BAJO

QUE SON ESLABONADAS' LOS VOLTAJES PRODUCIDOS POR LOS DOS —

FLUJOS DISPERSOS REACCIONAN COMO SI FUERAN INDUCIDOS EN BO

BINAS SEPARADAS QUE ESTÁN EN SERIE POR CADA UNO DE LOS DEVA

NADOS. DEBIDO A ÉSTO. LOS FLUJOS DISPERSOS SE PUEDEN REEM -

PLAZAR POR REACTANCIAS PURAS Y SE CONOCEN COMO "REACTANCIAS

DISPERSAS" Xl Y X2,

v.

ii

\

FLUJOS DISPERSOS


Po r o t r a pa r t e, d a d o que l a s caídas de voltaje combinadas -

DE AMBOS DEVANADOS. SON DIFÍCILMENTE MAYORES DEL 3 PORCIEN-

TO A PLENA CARGA, EL FLUJO MUTUO 0M SE PUEDE SUPONER QUE ES

CONSTANTE EN EL RANGO TOTAL DE OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR-

DE p o t e n c i a. Esto, sin e m b a r g o, no es lo mismo e n los - -

TRANSFORMADORES PEQUEÑOS EN DONDE LAS CAÍDAS DE VOLTAJE EN~

LOS DEVANADOS PUEDEN SER HASTA EL 25 PORCIENTO DE VACÍO A -

PLENA CARGA.

1.7.2.El..CIRCUÍ 10 E£m_VAL&N.T£ DE .ÜÍLTRAHS£ORMAPOP.

Hasta ah o r a se ha hecho una breve descripción del transfor

MADOR PARA SUS CONDICIONES DE OPERACIÓN EN VACÍO. T0MANDD-

EN CONSIDERACIÓN QUE LA LLAMADA CORRIENTE DE VAClO lo ES -

MUY PEQUEÑA EN COMPARACIÓN CON LA CORRIENTE DE PLENA CARGA,

PARA EL ESTUDIO DEL LLAMADO CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANS

FORMADOR, POR LO GENERAL, SE DESPRECIA Y POR OTRA PARTE, -

TRATANDO DE SIMPLIFICAR EL ESTUDIO, SE CONSIDERA QUE SE —

TIENE UN TRANSFORMADOR DE RELACIÓN 1:1 DE MANERA QUE LOS -

VOLTAJES Y CORRIENTES TENGAN UNA REFERENCIA COMÚN EN EL —

DIAGRAMA.

SE CONSIDERA QUE SE APLICA UN VOLTAJE EN EL DEVANADO PRIMA

RIO Y SE CONECTA UNA CARGA EN EL SECUNDARIO, ENTONCES LAS-

CORRIFNTES PRIMARIA Y SECUNDARIA SON IGUALES, DADO QUE SE~

ESTÁ SUPONIENDO UNA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN DE 1:1, DE

BIDO A LA RESISTENCIA (Rl) Y REACTANCIA (Xl) DEL DEVANADO-

PRIMARIO. SE PRESENTARÁ UNA CAÍDA DE VOLTAJE. QUE SE RESTA

AL VOLTAJE APLICADO V^, DANDO ASÍ EL VOLTAJE INDUCIDO Ej -

PRODUCIDO POR EL FLUJO MUTUO 0M: El VOLTAJE E2» QUE POR TE

NER RELACIÓN 1:1 ES IGUAL A El» TAMBIÉN SE INDUCE POR EL -

FLUJO 0M EN EL DEVANADO SECUNDARIO.

Este voltaje E2 no es el que aparece en las terminales del-DEVANADO» DEBIDO A QUE LA CORRIENTE DE CARGA ¡2 PRODUCE UNA

CAlDA DE VOLTAJE EN LA RESISTENCIA SECUNDARIA (R2) Y EN LA-

REACTANCIA SECUNDARIA (X2>- En LA FIGURA SIGUIENTE SE MUES

TRA ESTE CIRCUITO SIMPLIFICADO.


ft* X, R2 X ,

fV, E , r E * vf [

C ir c u i t o e q u iv a l e n t e o e l t r a n s f o r m a d o r

.3. Diagrama fasorial a plena c a r g a.

To m a n d o en consideración las condiciones indicadas en el-

PÁRRAFO ANTERIOR. SE SUPONE QUE SI EN LAS TERMINALES DEL-

DEVANADO SECUNDARIO SE CONECTA UN VOLTMETRO, UN AMPÉRME -

TRO Y UN WATTMETRO. SE PUEDEN HACER MEDICIONES DEL VOLTA

JE SECUNDARIO V2. LA CORRIENTE DE CARGA 12 Y TAMBIÉN CAL

CULAR EL FACTOR DE POTENCIA DE LA CARGA. Si SE DESIGNA -

POR 62 ESTE FACTOR DE POTENCIA Y SE CONSIDERA COMO ATRASA

DO. TOMANDO COMO REFERENCIA EL VOLTAJE V2 SE TIENE EL DIA

GRAMA PARA LAS RELACIONES DE CARGA.


Como se h a mencionado a n t e s, si se iiene una caída de v o l

t a j e DEBIDO A LA RESISTENCIA Y REACTANCIA DEL DEVANADO SE

CUNDARIO, EL VOLTAJE INDUCIDO EN EL DEVANADO SECUNDARIO ES

e n t o n c e s:

E2 = V2 + I2 (R2-JX2)

En LA FIGURA SIGUIENTE SE MUESTRA E2, ESTANDO I2R2 EN FASE

CON LA CORRIENTE Y LA CAÍDA DE VOLTAJE 12X2 ADELANTE 90”-

DE LA CORRIENTE 12

Cuando se revisó en el párrafo anterior el circuito equi

valente DEL TRANSFORMADOR DE RELACIÓN DL TRANSFORMACIÓN -

1:1, LA CORRIENTE PRIMARÍA ALIMENTADA PARA NEUTRALIZAR EL

EFECTO DE LA CORRIENTE DE CARGA, ES EXACTAMENTE IGUAL Y -

OPUESTA A ESTA. ES DECIR ll ESTÁ 180” DEFASADA CON RESPEC

TO A 12. El ESTÁ INDUCIDO POR EL FLUJO MUTUO 0M QUE TAM-

CAIDAS CE VOLTAJE EN EL SECUNDARIO


BIÉN INDUCE E2* LOS DOS VOLTAJES INDUCIDOS ESTÁN EN PASE -

Y SI SE DIBUJA -El A 180° CON RESPECTO A E2* SE TIENEN LAS

CONDICIONES DEL DIAGRAMA SIGUIENTE.

Corriente primaria y FEM inducida

Al voltaje apli cado Vi se le opon en dos v o l t a j e s, que son-

EL VOLTAJE INDUCIDO DEBIDO AL FLUJO MUTUO Y LAS CAÍDAS DE

VOLTAJE POR RESISTENCIA Y REACTANCIA DEL PROPIO DEVANADO,-

ESTO SE PUEDE EXPRESAR COMO:

Vi = - El + 11 (Ri + J XI)

Sí SE AGREGA LA CAÍDA DE VOLTAJE RESISTIVA EN FASE, SON —

LA CORRIENTE PRIMARIA Y LA CAÍDA DE VOLTAJE REACTIVA 90° -

ADELANTE DEL VOLTAJE INDUCIDO -El PARA OBTENER EL VOLTAJE-

APLICADO Vi, COMO SE MUESTRA EN EL DIAGRAMA VECTORIAL EN -

DONDE 01 REPRESENTA EL FACTOR DE POTENCIA DEL PRIMARIO, SE

TIENE EL DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR OPERANDO A —

PLENA CARGA.


Be acuerdo a l diag rama FASORIAL ante rior d e s d e e l punto de

VISTA DEL VOLTAJE APLICADO EN EL DEVANADO PRIMARIO. Vi SE

PUEDEN VER NUEVAMENTE LAS DOS CAÍDAS DE VOLTAJE SUCESIVAS,

UNA EN CADA DEVANADO. PARA OBTENER EL VOLTAJE TERMINAL CON

LA CARGA V2. Sí SE SUPONE QUE SE GIRA EL LADO PRIMARIO —

DEL DIAGRAMA FASORIAL, HACIA EL LADO SECUNDARIO, Y NUEVA -

MENTE SE CONSIDERA QUE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN ES -

1:1. EL DIAGRAMA FASORIAL TIENE UNA SIMPLIFICACIÓN CONSIDE

BLE COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA SIGUIENTE Y DE ESTA FORMA

SE OBTIENE EL D1A6RAMA FASORIAL DEL "CIRCUITO EQUIVALENTE-

SERIE DEL TRANSFORMADOR".

v,

DIAGRAMA FASORIAL SIMPLIFICAD

Ri Xi PKz

CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR

1.7A . La aplicación de los circuitos equivalentes.

Cuando los transformadores se usan dentro de una red com -

PLEJA PARA ESTUDIAR EL COMPORTAMIENTO POR LO QUE SE REFIE

RE A LA DISTRIEUCIÓN DE LA CARCA., LAS CAÍDAS DE TENSIÓN. -

EL CORTO CIRCJITO, ETC. CONVIENE, CON RELACIÓN HASTA LO —

AHORA EXPUESTO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR ,

CONSIDERANDO CON LO QUE SE CONOCE COMO "El CIRCUITO EQUIVA

LENTE" Q U E EN SU FORMA MÁS COMPLETA ESTÁ CONSTITUIDO POR -

UN TRANSFORMADOR "IDEAL" <DE RELACIÓN Nl/fJ2> CONECTADO A -

LAS RESISTENCIAS Ro. R l Y R2 Y A LAS REACTANCIAS Xo , X I Y-

X2 COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA;

Conceptos generales de tos transformadores

DIAGRAMA EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR MONOFASICO

La resistencia Ro representa el efecto disipativo, debido-

A LAS PÉRDIDAS EN VACtü. Rl ES LA RESISTENCIA DEL DEVANADO

PRIMARIO, P,2 LA DEL SECUNDARIO.

En forma anAloga Xo representa el efecto de absorción de -

LA CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN. EN TANTO QUE Xl Y X2 REPRE

SENTAN LOS EFECTOS DE LOS FLUJOS DISPERSOS EN LOS DEVANA -

DOS PRIMARIO Y SECUNDARIO.

Para algunos e s t u d i o s, no se requiere considerar los efec

TOS DE LA SATURACIÓN DEL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR Y SON -

DESPRECIABLES. EN CAMBIO EN OTROS SE REQUIERE DE MAYOR —

PRECISIÓN Y ENTONCES A Ro Y Xq SE LES ATRIBUYEN PROPIEDA

DES NO LINEALES.

Como se menc ionó a n t e s, para algunos estudios es conve —

NIENTE HACER REFERENCIA A LOS VALORES DE TENSIONES Y CO -


RRIENTES REFERIDOS A UN DEVANADO O A UN LADO DEL TRANSFOR

MADOR, POR LO GENERAL, EL PRIMARIO QUE ES EL DE ALIMENTA -

CIÓN■ EH ESTOS CASOS EL ESQUEMA EQUIVALENTE SE SIMPLIFICA

A UN CIRCUITO "I" COMO SE MUESTRA EN _A FIGURA:

CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR REFERIDO AL LADO

PRIMARIO

La resistencia y reactancia secundarias se refieren al D£

VANADO PRIMARIO DE ACUERDO CON LAS RELACIONES:

R2l =- R2 ( M L ) 2 N2

X21 = X2 ( ^ ) 2N2

En forma análoga la resistencia y reactancia primarias se

PUEDEN REFERIR AL SECUNDARIO CON LAS RELACIONES:

El diagrama equivalente es el siguiente:


EJEMPLO LIO

Dibujar a escala el diagrama vectorial a plena carga del

SIGUIENTE TRANSFORMADOR: 10 KVA. 220 /110 VOLTS. 60 H z R?'

0 .0 3 OHMS. \2 - 0 .0 6 OHMS. l o = 1 .0 AMPERES y. FACTOR DE

POTENCIA UNITARIO.

A=VJLV2

SOLUCION

220 = 2110

La CORRIENTE DE CARGA EN EL DEVANADO SECUNDARIO ES

12 = S r = -^rr = 91 amperes KV2 0.11

Esta c o r r i e n t e, al circular por dicho d e v a n a d o, origina

PÉRDIDAS POR RESISTENCIA Y REACTANCIA:

12 R2 = 91 x 0 .0 3 = 2 .7 3 volts

12 X 2 = 91 x 0 .0 6 = 5 .0 6 volts

El voltaje en vacío en el secundario e s :

Es = ^ <V2 + I2R2>2 * (12x2)2

* /C11D+- 2.73)2 + (5.46)2 = 113 VOLTS

Refiriendo este voltaje al p r i m a r i o:

El - aE2 = 2 x 113 = 226 volts

La corriente de carga en el devanado p r i m a r i o:

i2 = m = J i . = 45.2 amp.KV] 0.22

La corriente total I QUE circula por el primario es

t á COMPUESTA POR LA CORRIENTE DE CARGA Y LA CORRIENTE

DE EXCITACIÓN. POR LO TANTO:

T = T, + Tc

|l| = V r il2 + I02 « t/«5.5)2 + (1)2 = 45.51 AMP.

CAÍDAS DE VOLTAJE EN EL PRIMARIO SON:

Ir I = 45.51 x 0.12 = 5.50 volts

IXi = 45.51 x 0.20 = 9.10 volts

Por l o t a n t o, el voltaje que se aplica al primario del -

TRANSFORMADOR ES:

E - r < É Í * Ir i )2 + ( U x I ) 2 = / (2 2 6 * 5 .5 0 )2 +■ ( 9 .1 ) 2 * 231

El diagrama vectorial es el siguiente


T2x2


EJEMPLO 1 .1 7

Determine los valores de resistencia y reactancia eouiva -

LENTES DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO DE 500 KVA. *1200/2400

VOLTS QUE TIENE COMO DATOS: R1 = 19.00 OHMS. Xl = 39 OHMS ,

r2 = 0.051 OHMS. X2 = 0.11 OHMS.

A) En TÉRMINOS DEL PRIMARIO.

b ) En TÉRMINOS DEL SECUNDARIO

La relación de transformación e s :

A = V I = 4200 _ L75 V2 2400

En CONSECUENCIA. LA RESISTENCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL

PRIMARIO ES:

R l ' = r i +• a 2r 2 = 1.9+■ (1 .7 5 )2 0 .0 1 5 - 1 9 .0 4 6 f l

X l ' = X l +■ a2r2 = 39 + (1 .7 5 )2 0 .1 1 = 39.33 fi

En TÉRMINOS DEL SECUNDARIO:

R l" - R2 «■ $ - 0 .0 1 5 +■ - Í 2 - = 6 .2 1 9 nA¿ D.UO¿D

X l" = X2 ^ = 0 .1 1 + = 1 2 .8 4 n3.0625

6 6 Conceptos generales de los transformadores

1.8 DETERMINACION DE LAS CONSTANTES DEL TRANSFORMADOR.

LOS VALORES REALES DE RESISTENCIA Y REACTANCIA DE LOS DEVANADOS -

DE UN TRANSFORMADOR, SE PUEDEN OBTENER DE PRUEBAS DE LABORATORIO-

MEDIANTE MEDICIONES Y ALGUNOS CÁLCULOS RELATIVAMENTE SIMPLES Y —

QUE SON LA BASE DL LOS VALORES USADOS EN LOS CIRCUITOS EQUIVALEN

TES. Algunos de estos valores o parámetros del transformador o b -

. TENIDOS PARA EL TRANSFORMADOR PUEDEN NO EXISTIR FISICAMENTE» PERO

PUEDEN AYUDAR A COMPRENDER LA OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR.

1.8.1. La p rueba de corto circuito en el t r a n s f o r m a d o r.

La prueba de corto circuito consiste en cerrar o poner en-

CORTO CIRCUITO, ES DECIR. CON UNA CONEXIÓN DE RESISTENCIA-

DESPRECIABLE. LAS TERMINALES DE UNO DE LOS DEVANADOS Y ALj

MENTAR EL OTRO CON UN VOLTAJE REDUCIDO (APLICADO EN FORMA-

REGULADA) DE UN VALOR REDUCIDO DE TENSIÓN QUE REPRESENTA -

UN PEGUERO PORCENTAJE DEL VOLTAJE DEL DEVANADO POR ALIMEN

TAR, DE TAL FORMA. QUE EN LOS DEVANADOS CIRCULEN LAS CO —

RRIENTES NOMINALES. En ESTAS CONDICIONES SE MIDEN LAS CO

RRIENTES NOMINALES Y LA POTENCIA ABSORBIDA.*

Debido a que la tensión a p l i c a d a es pequeña en compara —

CIÓN CON LA TENSIÓN NOMINAL, LAS PÉRDIDAS EN VACÍO O EN -

EL NÚCLEO SE PUEDEN CONSIDERAR COMO DESPRECIABLES, DE MA

NERA QUE TODA LA POTENCIA ABSORBIDA ES DEBIDA A LAS PÉRDJ_

DAS POR EFECTO JOULE EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDA

RIO.

Determinación de las constantes del transformador 67

DIAGRAMA PftRA LA PRUEBA DE CORTOCIRCUITO DE UN TRANSFORMADOR

MONOFftSJCO r

Wattm etro que indica la potencia de pérdidas por efec to de

CIRCULACIÓN DE LAS CORRIENTES EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y~

SECUNDARIO.

Conexión de corto circuito entre las terminales del devana

DO.

cc Vo l t a j e d e alimentación de valor r e d u c i d o, d e m a n e r a que-

SE HAGAN CIRCULAR las CORRIENTES ll. 12 DE VALOR NOMINAL -

EN CADA DEVANADO,

El VOLTAJE APLICADO (Vcc) ES REGULADO Y SE VARlA COMO SE -

INDICÓ ANTES. HASTA QUE CIRCULE LA CORRIENTE DE PLENA CAR

GA EN EL PRIMARIO. ÜE LOS VALORES MEDIDOS SE OBTIENE " LA

IMPEDANCIA TOTAL" DEL TRANSFORMADOR COMO:

zT - K C

DüNDE:

II = Corri ente nominal p r i m a r i a.

V cc = Volta je de corto circ uito apli cado en la pRug

BA

Zt = Impedancia to t a l interna r e f e r i d a a l devanado

p r i m a r i o. Esta impedancia se cono ce también-

c o m o impedancia equivalente d e l transformador

1.8.1. Pérdi d a s en los devanados a pl e n a c a r g a.

Debido a que el flujo e s directamente proporcional a l v o l

t a j e. EL FLUJO MUTUO EN EL TRANSFORMADOR BAJO LAS CONDICIO

NES DE PRUEBA DE CORTO CIRCUITO ES MUY PEQUEÑO. DE MANERA-

QUE LAS PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO SON DESPRECIABLES. SlN EM -

BARGO. LA CORRIENTE GUE CIRCULA A TRAVÉS DE LA RESISTENCIA

DE LOS DEVANADOS PRODUCE LAS MISMAS PÉRDIDAS EN ÉSTOS, GUE

CUANDO OPERA EN CONDICIONES DE PLENA CARGA. ESTO SE DEBE A

QUE EN AMBOS DEVANADOS SE HACE CIRCULAR LA CORRIENTE NOMI

NAL./

«tEn EL CIRCUITO PARA LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO, SI EL - -

WÁTTMETRO SE CONECTA EN EL DEVANADO PRIMARIO O DE ALIMENTA

CIÓN, ENTONCES SE "MIDEN" LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS VA

QUE NO HAY OTRAS PÉRDIDAS CONSIDERADAS. DE ESTE VALOR QUE'

SE TOMA DE LAS PÉRDIDAS, SE PUEDE CALCULAR "LA RESISTENCIA

EQUIVALENTE" DEL TRANSFORMADOR COMO:



DONDE:

Pee * PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS Y QUE SE OBTIENEN DE LA-

LECTURA DEL WÁTTMETRO.

SE DEBEN TENER SIEMPRE EN MENTE. QUE EL VALOR DE LA RESIS

TENCIA Rj. NO ES LA SUMA ARITMÉTICA DE LAS RESISTENCIAS EN

LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO. Es UN VALOR QUE SE -

DETERMINA DEL CIRCUITO EQUIVALENTE Y POR TAL MOTIVO SE LE

DENOMINA "LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR".

La IMPEDANCIA EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR SE PUEDE EX

PRESAR EN TÉRMINOS DE LA RESISTENCIA Y REACTANCIA EQUIVALE*

TE COMO:

ZT = Í R t2 +'xt2

De TAL FORMA. QUE LA REACTANCIA EQUIVALENTE DEL TRANSFORMA

DOR SE CALCULA COMO:

Xj = . /T r-? - Rt2

Estos valores están por lo gene r a l refe ridos a l deva nado-

de ALTO VOLTAJE. DEBIDO A QUE SE ACOSTUMBRA PONER EN COR

TO CIRCUITO EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE. ES DECIR LAS ME

DICIONES SE HACEN EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE. ESTO -

ES POR LO GENERAL EL MÉTODO NORMAL DE PRUEBA. LAS RAZO -

NES PRINCIPALES PARA ESTO:

1. La corriente nominal en el devanado de alto voltaje es m e

nor QUE LA CORRIENTE NOMINAL EN EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE.

Por lo t a n t o, son menos peligrosas y por o t r a parte es más

FÁCIL ENCONTRAR INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DENTRO DEL RANGO.

2. Debido a que el voltaje apli cado es por lo general menor -

QUE EL SI DEL VALOR DEL VOLTAJE NOMINAL DEL DEVANADO AL1 -

MENTADO. SE OBTIENE UNA LECTURA DEL VÓLTMETRO CON UNA DE -

FLEXIÓN APROPIADA PARA EL RANGO DE VOLTAJES QUE SE MIDEN.

EJEMPLO 1 ,1 8

SE DESEAN OBTENER LOS VALORES DE IMPEDANCIA. RESISTENCIA-

Y REACTANCIA EQUIVALENTES DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO-

20 KVA. 2 200/200 v o l t s. 60 Hz. Durante la prueba d e eos

TO CIRCUITO. SE PONE EN CORTO CIRCUITO EL DEVANADO DE BA

JO VOLTAJE Y SE APLICA VOLTAJE VARIABLE EN EL DEVANADO DE

ALTO VOLTAJE HASTA HACER CIRCULAR LA CORRIENTE NOMINAL. -

LOS DATOS OBTENIDOS DE PRUEBA SON LOS SIGUIENTES:

Vcc = 66 VOLTS.Pee = 260 WATTS

SOLUCION

La CORRIENTE NOMINAL EN EL DEVANADO PRIMARIO ES:

l l = 2JLJ2QQ = 9.i flMpEREs 2200



La impedancia equivalente referida al primario es

z = & £ = 66 - 7.25 ohmsT n 9.1

La resistencia equivalente referida al primario

■ f l > 2 - —

La reactancia equivalente ES:

Xt - / Zt2 - Rt2 = ^(7.25)2 - (3.14)2

Xt = 6.53 ohms

EJfcBELfl. U SCalcule el cambio en el voltaje primario necesario para —

q ue el voltaje terminal secundario del sigu iente tran sfor

mador SE mant enga constante A 230 VOLTS desde plena carga-

a v a c í o. Datos del transformador: 15 KVA, 2300/230 v o l t s.

60 Hz y Rl = 2.50 o h m s , Xi = 10.1 o h m s, r2 = 0.02 o h m s. -

X2 = 0.09 o h m s .

Desprecie la corriente le v a cIo y considere un factor d e-

potencia 0.8 ATRASADO EN LAS JERMINALES DEL SECUNDARIO.

SOLUCION

La RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN A = 2300 = 10230

LA CORRIENTE QUE DEMANDA LA CARGA ES:

1 1 ' - 2 Ü - ■ 6 '5 2 A B P E R E E

LA RESISTENCIA Y REACTANCIA EQUIVALENTE REFERIDAS AL PRIMA

RIO SON:

Rt = R1 + a2r2 = 2 .5 102 x 0 .0 2 = 4 .5 ohms

Xt = Xi+a2X2 = 1 0 . 1 0 100 x 0 .0 9 = 1 9 .1 0 ohms

Las c a Idas de voltaje s o n:

11 Rl = 6.52 x 4.5 - 29.23 volts.

II XI = 6.52 x 19.10 = 124.53 volts

El voltaje primario en vacío para factor de potencia 0.8-

ATRASADO


El = / (Vicos36.8 + IlR )2 + (Visen 3 6 . 8 + U X t É ~ =


- ^(2300 x 0.8 + 29.28)2+ (2300 x 0.6 + 124.532)2 =

= 2640 volts

Por TANTO. EL VOLTAJE EN EL PRIMARIO CAMBIA DESDE 2640 EN-

VACÍO HASTA 2300 VOLTS A PLENA CARGA.

EJB1PL0L20

Calcule e l porc iento de caídas d e voltaje por resistencia-

reactancia E IMPEDANCIA REFERIDAS AL PRIMARIO DE UN TRANS

FORMADOR CON LOS DATOS SIGUIENTES' 10 KVA, 2^0/120 VOLTS ,

60 Hz y Rl = 0.13 ohms. Xl - 0.20 ohms, R2 = 0.03 ohms y - X2 = 0.05 ohms

La corriente en el primario e s :

II = — — = = 41.66 amperes<KV>1 0.24

La resi s t e n c i a. REACTANCIA e IMPEDANCIA, las referimos al

PRIMARIO:

Rt = R1 + a2 R2 - 0.013 *• 22 x 0.03 = 0.133 n

Xt = X!+a2 x2 = 0.20 + 4 x 0.05 = 0.04 n

ZT =/rt2 + Xt2 = / ( 0 .133)2 + ( 0 .4 ) 2 = 0 .4 2 2 Í1


Las caídas de voltaje

II Rt = 41.66 x 0.133 = 13.78 volts

II XT = *11.66 x 0.4 *= 16.66 volts

II 1T = *11.66 x 0.422 = 17.58 volts

Por d e f i n i c i ó n:

% Ti Rt = i l ü 100 = 100 = 5.7*1Vi 2*10

% ], XT = U - X i 100 = M = 6.94T Vi 2*10

í h Z T = 100 = IZ a S S = 7 .3 21 T VI 2*10

. REGULACION DEL TRANSFORMADOR.

La REGULACIÓN DE UN TRANSFORMADOR SE DEFINE COMO LA DIFERENCIA EN

TRE LOS VOLTAJES SECUNDARIOS EN VACIO Y A PLENA CARGA, MEDIDOS EN

TERMINALES- EXPRESADA ESTA DIFERENCIA COMO UN PORCENTAJE DEL VOL

TAJE A PLENA CARGA. PARA EL CÁLCULO DEL VOLTAJE EN VACÍO SE DE

BE TOMAR EN CONSIDERACIÓN EL FACTOR DE POTENCIA DE LA CARGA.

% REG. = V'VACtO,- V_CARGA x 100V CARGA

Regulación del transformador 75

Un transformador monofásico de 2300/230 v o l t s tiene 2.6% de r e g u

l a c i ó n. Ca l c u l a r:

a ) El voltaje de vacío en el s e c u n d a r i o.

b ) La relación de e s p i r a s.

V1(Vacio)= &rec. Vi -ÍPlena carga) tVj (Plena carga) x 100

1 0 3

= 2300 (2.6 *100) 1 0 0

= 2359.8 volts

La relación de transformación e s :

SQLÜCM

1 0 o

= VI (plena

N - H1 - 22QQ . io230

E J EHELQ L 22

Un transformador monofásico de 100 KVA,2200/220 volts. 60 Hz, tie

NE LAS SIGUIENTES CONSTANTES «1 = Ü.42 OHMS, Xl = 0.72 OHMS, R2 =

0.0035 ohms. X2 = 0.070 ohms.

Ca lcu l a r e l porc iento d e regulación p a r a los siguientes c a s o s:

A) A FACTOR DE POTENCIA UNITARIO.

b) A factor DE POTENCIA 0.8 ATRASADO.

c) A FACTOR DE POTENCIA 0.8 ADELANTADO.

SOLUCION

La corriente en la carga es:

u «*P.

La « elación de tran sformación e s :

N = Ne = A 2200 = 10 N s 220

Por l o t a n t o, la resistencia y reactancia equivalente referida -

AL PRIMARIO ES:-

R t = Rl+ a2 R2 = 0.-42 + 102 x 0.0035 = 0.77 ohms

XT = Xi+ a2 x2 = 0.72 * 102 x 0.070 = 7.72 ohms


El voltaje en v a c í o a fp = 1 ES


i . x-

El = I (Vi + U R t)2 "+ ( U X t )2 = if(2206♦- 0.77 x 45.45)2 ♦ (45.45 x

7.71)2

2230 volts

Y LA REGULACIÓN:

% Reg = X 100 = _Vl 2200

100 =* 1.363,

b) Para un factor de potencia 0.8 (-)

R-j Ii = 0.77 x 45.45 = 34.99 volts

XT II = 7,72 x 45.45 = 350.87 volts

D e acuerdo con el diagrama:


El * * (Vicos 36.8 + Ii Rt)2 +(Visen 36.8 + I] XT)2

= A 2 2 Ó 0 x 0.8 + 34.99)2 + (2200 >To.6 + 350.87)2 = 2452.20 volts

La REGULACIÓN ES:

%Reg = ElJÜ. 100 = 2452.2^2200 2oo = 11.46 Vi 2200

c) Pa r a un factor de pote ncia 0.8 t+) :

El = /(Vicos 36.8 * IiRT)2 + (Visen 36.8 -IlXT)2 =

•^0794.95)2 e Í 969.13)2 = 2040 volts*

La regulación e s :

% Reg = El ---Vi x 100 = 2040 -_2200 100 = - 7 Vi 2200


EJEMPLO 1.23

Considerando q u e e l volt a j e t e r m i n a l e n ei secundario a pl e n a car

GA DEL TRANSFORMADOR DEL EJEMPLO ANTERIOR ES DE 100 KVñ:

Calcule l a regulación a :

a ) A FACTOR de POTENCIA UNITARIO.

b ) A FACTOR DE POTENCIA 0.8 ADELANTADO.

SOLUCION

a ) Corri ente en e l secundario a carga p l e n a:

I? = = 100 AMPERES.¿ KV2 0.10

La RESISTENCIA Y REACTANCIA EQUIVALENTES REFERIDAS AL SE

CUNDARIO SON:

RT = R2 + — = 0,03 + % ^ = 0.06 ohms A2 22

XT = Xl + H = 0-06 + M = o.Oll ohmsa2 2¿

Las c a Id a de voltaje producidas por l a resi stenci a y reac

t a n c i a EQUIVALENTES SON:

Rt 12 = 0.06 x 100 = 6 volts

XT I2 = 0-11 x 100 = 11 volts

El voltaje en vacIo es:

E2 = < (V2 + 12 RT>2 + <12 Xt )2

- I (100 + 6)2 + (11)2 = 106.57 vclts

. ■.% Reg - 2_~-vZ x 100 = 166*5Z^_lflQ 10o V2 100

.*.% Reg ■ 6.57

b ) Cuando el fp es 0.8 (+)

Es = /(V2cos 36.8°+ Isres)2 + (V2sen 36.8° ♦ I 2XT) 2

- ÍC100 x 0.8 6)2 ♦ (loo x 0.6 - 11)2 = 98.98 V

Y LA REGULACIÓN VALE POR TANTO:

x Reg = 9&'-98- - 1 0 0 X 100 - - 1.02 100

C A P I T U L O 2

P O T E N C I A Y R E N D I M I E N T O D E LO S T R A N S F O R M A D O R E S M O N O F A S I C O S Y T R I F A S I C O S

CAPITULO 2

POTENCIA. Y RENDIMIENTO DE LOS TRANSFO RMADORES MONOFASICOS Y

IRLEAS-LCPS.

2.1.Co m o s e s a b e, l a potencia en corriente alte r n a m o n o f á s i c a está -

DADA COMO EL PRODUCTO DE LA TENSIÓN POR LA CORRIENTE Y POR EL —

FACTOR DE POTENCIA. DE ACUERDO A LA EXPRESIÓN.

Esta fórmula expresa l a "pote ncia r e a l" q u e se m i d e en w a t t s, el

PRODUCTO DEL VOLTAJE (SÓLO> POR LA CORRIENTE DA LA DENOMINADA Pfl

TENCIA APARENTE.

La s normas para transformadores cuando hablan d e pote ncia nomi -

NAL, SE REFIEREN A UNA POTENCIA QUE ES EL PRODUCTO DE LA CORRIEH

TE POR EL VOLTAJE EN VACÍO. La POTENCIA NOMINAL ES POR LO TANTO

EL DEVANADO PRIMARIO O EL DEVANADO SECUNDARIO. La RAZÓN DE ESTA

DEFINICIÓN QUE ES SÓLO CONVENCIONAL, SE DEBE AL HECHO DE QUE SE-

CARACTER IZA A LA MÁQUINA DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL DIMENSIONA-

MIENTO. LAS PRESTACIONES DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA ESTÁN LIMITA

DAS POR EL CALENTAMIENTO DE SUS COMPONENTES, LAS CUALES ESTÁN CAU

SADAS POR LAS PÉRDIDAS QUE TIENE. En PARTICULAR, EN UN TRANSFOR

MADOR SE TIENEN LAS PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO Y LAS PÉRDIDAS EN LQS-

DEVANADOS.

P = VI COS 8

P = VI

UNA " QUE ES LA MISMA, YA SEA QUE SE CONSIDERE

8 3

84 Potencia y rendimiento de los transformadores

Para el núcleo m a g n é t i c o, las pérdidas dependen d e l a inducción-

magn ética B. LA CUAL ES PROPORCIONAL A LA TENSIÓN INDUCIDA, EN—

LOS DEVANADOS. LAS PÉRDIDAS SON PROPORCIONALES AL CUADRADO DE LA

CORRIENTE.

U PRUEBA DE CORTO CIRCUITO DEL TRANSFORMADOR, PERMITE OBTENER -

LAS PÉRDIDAS A PLENA CABGA CON LOS DEVANADOS, A PARTIR DE ÉSTAS-

SE PUEDEN CALCULAR PARA CUALQUIER OTRO VALOR DE CARGA.

La LLAMADA PRUEBA DE "CIRCUITO ABIERTO" EN EL TRANSFORMADOR, PER

MITE OBTENER EL VALOR DE LAS LLAMADAS PÉRDIDA? EN YAClO O RÉJULI.-

DAS EN EL NÚCLEO, QUE COMO SE MENCIONÓ, CONSISTEN DE DOS PARTES,

LAS PÉRDIDAS POR HISTÉRESIS Y LAS PÉRDIDAS POR CORRIENTE C1RCU -

LANTES

CAOO DE BAJO VOLTAJE

LADO OE ALTO VOLTAJE

Co n e x i o n e s p a r a l a p r u e b a o e c ir c u it o a b ie r t o

La eficiencia en los transformadores 85

En la prueba de circuito a b i e r t o, el deva nado que se a l i m e n t a, -

ES POR LO GENERAL EL DE BAJO VOLTAJE, DEBIDO A QUE RESULTA EL —

MÁS CONVENIENTE PARA LA MEDICIÓN

En GENERAL, LA EFICIENCIA DE CUALQUIER MÁQUINA ELÉCTRICA, SE - -

CALCULA COMO:

Eficiencia = Pqt‘ SALICA = p o t . salid a_________POT. ENTRADA POT. SALIDA+ PÉRDIDAS

En VIRTUD DE QUE la CAPACIDAD DE UN TRANSFORMADOR ESTÁ BASADA EN

SU POTENCIA DE SALIDA, ESTA ECUACIÓN SE PUEDE ESCRIBIR COMO:

Eficiencia = KVA SALIDA X Fp----------------------------------KVA SALIDA POR FP PERD. NÚCLEO+ PERD.DEVANADOS

EJEMPLO 2.1.

A un transformador monofásico de 10 KVA ,2200/220 volts. 60 Hz se

LE HICIERON LAS PRUEBAS DE VAClO Y DE CORTO CIRCUITO Y SE OBTU

VIERON LOS DATOS QUE SE DAN A CONTINUACIÓN, CALCULAR LOS VALO -

RES DE EFICIENCIA A PLENA CARGA Y A LA MITAD DE LA CARGA PARA —

FACTORES DE POTENCIA UNITARIO Y 0.8 ATRASADO.

LOS DATOS DE LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO (VAClO) CON EL DEVANA

DO DE ALTO VOLTAJE ABIERTO SON:

Vo = 220 VOLTS

lo - 1.5 A

Po = 153 WATTS

Potencia y rendimiento de los transformadores

LOS DATOS DE LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO CON EL DEVANADO DE BAJC

VOLTAJE EN CORTO CIRCUITO SON LOS SIGUIENTES:

VCC = 115 VOLTS 1 = I NOMINAL

Pee = 224 WATTS

a ) Para las condiciones de plena carga

153 WATTS

La eficiencia a factor de POTENCIA UNITARIO

Efic = 10,000 x 100 . 10,400 100■ 10.000 + 377 10,377

Efic. = 96.4 %

Pa r a factor de potencia 0.8 atrasado las pérdidas totales

A PLENA CARGA PERMANECEN CONSTANTES, PERO LAS POTENCIAS DE

ENTRADA Y SALIDA CAMBIAN.

Ef i c . = l f i i M j Ü L á x jo o

10,000 x 0.8 + 377

Ef i c . « 95.8X

b > Pa r a las condiciones de operación a la m i t a d de su c a r g a.

Debido a que la corriente en am b o s devanados representa la


MITAD DE LA CORRIENTE DE PLENA CARGA, LAS PÉRDIDAS EN LOS -

DEVANADOS QUE VARÍAN CON EL CUADRADO DE LA CORRIENTE. SON -

POR LO TANTO UNA CUARTA PARTE DE LOS VALORES A PLENA CARGA.

Las pérdidas en el núcleo permanecen constantes para c u a l -

quier valor de carga

Po “ 153 WATTS.

Pee = 1/4 (224) - 56 WATTS

Pé r d . totales = 153 + 56 = 209 watts

A FACTOR DE POTENCIA UNITARIO Y 50% DE CARGA

Ef í c. = g jQj} - ■■ X 1005000 + 209

Ef i c. -SQQQ x 100 = 96%5209

ñ FACTOR DE POTENCIA 0.8 ATRASADO Y 50% DE CARGA.

Ef i c . x 1005000 x 0.8+209

Ef i c. = ?2Q0 x 1004209

Ef i c. = 95%

EJEffiUL2,2.

Un transformador monofásico de 10 KVA 2200/110 volts, 60 Hz.se

LE HICIERON PRUEBAS Y SE OBTUVIERON LOS SIGUIENTES DATOS:

Prueba de v a c í o.

Vü = 110 VOLTS,

lo = 1 8 AMPERES.

Po = 68 WATTS.


Vcc = 112 VOLTS.

Ice = 4.55 AMPERES.

Pee = 218 WATTS.

La RESISTENCIA DEL DEVANADO PRIMARIO A 20° C ES DE 5.70 OHMS.

Ca l c u l a r:

a) Zt a 20 °C (referidos al primario)

b) Los valores de ri, r£. Zm Z 2 .%

A) Zt = V£C = 112_ „ 25.6 OHMS lee 4.55

Rt " f t T = 5 - 10'5 ° " s

XT - /(Z t ) 2 - CRt )2

XT = í(24.5)2 - (10.5)2


Xj = 26.3 ohms

b ) Rt = A2 R2+Rl

R2 - & £ *

do - 10.5 - 5.70 (20)2

R2 =0.012 OHMS

Se PROBÓ UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO DE 75 KVA, 230/115 VOLTS 60

hz Y SE OBTUVIERON LOS SIGUIENTES DATOS.

Prueba de v a c Io Prueba de circ uito corto

Vo = 115 volts Vcc = 943 volts

[o = 8.15 A Ice = 326 amperes

Po - 0.75 KW Pee « 1.2 kW

a ) La eficiencia y regulación a plena carga y fp

= 1.0

B) La eficiencia y regulación a plena ca r g a y fp

=0.8 ATRASADO.

c) La eficiencia a 1/2. 3/4 de c a r g a y fp = 0.8 atra sado


a ) La eficiencia y regulación a plena c a r g a,

zT -Síct = 9.93 ,lee 326

= Ect , 1200 =1222 326 2

- Zt2 - Rt2 = 0

Rt

Xt = Zt2 - Rt2 = 0.0282 - 0.01122 = 0.0266

Las caídas de volaje producidas s o n:

Ij Rt = 326 x 0.0112 = 3.65 volts

*1 xt = 326 x 0.0266 = 8.67 volts

La tensión inducida en e l primario

E l = ^ V l + I i Rt ) 2 + (¡i Xt )2

=*(230 + 3.65)2+ (8.67)2 = 232 volts

Por t a n t o:

% Reg. = x 100 =x 100 = 0.86VI

La eficiencia es:

n - ________ PsAkma_________PSAL1DA+ PHIERRO + PCOBRE

1175+1.2 + 0.75

N - 97%


B) FACTOR DE POTENCIA A PLENA CARGA y F =0.8 ATRASADO

E l = / ( V ic o s 3 6 .8 ¡ r r (V Ü E fT 3 6 . 3 + I j XT>+ ( I i Rt ) 2

= /(230x 0.8+3.65)2 + (230 x 0.6 + 8.67)2

= 272 volts

Por tanto l a regulación e s :

% reg. = El.~ Vi x m = 272 - 230 m = lg 26 Vi 230

La eficiencia resu lta a h o r a:

N = x 0»8-------- = o.9676 x 0.8 + 0.75 + 1.2

c) Si el factor de potencia es ahora 0.8 (-). la eficiencia p&

RA 1/2 DE CARGA ES:

^ _ 1/2 Psalida

1/2 PSALIDA+ PhlERRO +(1/2)2 PcOBRE

----------015_ílZí j l 0í8-------- =0.9660.5 x 75 x 0.8+0.75 + 0.25 x 1.2

La eficiencia para 3/9 carga y f = 0.8 atra sado

N = .3/1 .PsALim.3/9 Ps a l i d a + Ph i e r r o+ (3/9)2 Pcobre

.di75x75xQj¿ __________= 0,9690.75x75x0.8+0.75+0.5625 x 1.2


2.3. EFICIENCIA DIARIA DE LOS TRANSFORMADORES.

Dependiendo de la aplicación de los tra n s f o r m a d o r e s, con frecuen

CIA SE USAN PARA OPERAR LAS 24 HORAS POR DÍA, AÍIN CUANDO LA CAR

GA NO SEA CONTINUA EN EL PERIODO TOTAL DE OPERACIÓN. En ESTAS -

CONDICIONES UN TRANSFORMADOR TIENE DOS CONCEPTOS DE EFICIENCIA .

UNA GLOBAL PARA CONDICIÓN DE PLENA CARGA Y OTRO PARA DISTINTAS-

CARGAS AL DÍA» ES DECIR, LA LLAMADA EFICIENCIA DIARIA. ESTA EFJ_

CIENCIA DIARIA SE EXPRESA COMO LA RELACIÓN DE LA ENERGIA DE SA

LIDA A LA ENERGIA DE ENTRADA DURANTE EL PERÍODO DE 24 HORAS.

Calcular la eficiencia diaria de un transformador monofásico de-

10 KVA,2220/220 volts. 60 Hz que tiene pérdidas en vacío de 153-

WATTS Y PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS DE 224 WATTS. El CICLO DE OPE

RACIÓN ES EL SIGUIENTE'

2 HORAS A 5/4 DE SU CARGA.

6 HORAS A PLENA CARGA.

8 HORAS A LA MITAD DE SU CARGA.

4 HORAS A 1/4 DE CARGA.

4 HORAS EN VAClO.

SOLUCION

LA ENERGÍA DE SALIDA DEL TRANSFORMADOR ES:

5.00000)2 . 25 000 WATTS'HORA

Eficiencia diaria de los transformadores

10 000 X 6 = 60.000 WATTS-HORA

5 000 x 8 = 40.000 w a t t s-hora

2,500 X 4 = 10.000 WATTS-HORA

Salida total = 135 000 wa t t s-hora

La s pérdidas de energía en el cobre s o n :

a 5/4 de c a r g a:

(514)2 (224) (2) = 700 w a t t-hora

(224) (6) = 1344 w a t t-hora

(1/2)2 (224) (8) = 448 w a t t-h o r a

(1/4)2 (224) (4) = 56 w a t t-hora

Pérdidas totales de = 2548 w a t t-hora

Energía en los d e v a n a d o s.

La s pérdidas totales de e n e r gIa s o n :

3672 + 2548 = 6220 w a t t-hora

La e n e r gIa de entrada total e s :

1350 ♦ 6220 = 14122 kW-hora


U EFICIENCIA DIARIA ES ENTONCES:

E f i c -= I f S S x 1 0 014122

Efic.= 95.6 %

La mavoría de las redes de dist ribuci ón son trifásicas y TAMBIÉN

UN BUEN NÚMERO DE USUARIOS DE TIPO COMtKCIAL t INDUSTRIAL HACEN-

USO DE SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN TRIFÁSICOS, ESTO HACE QUE SEA N£

CESARIO CONSIDERAR LA IMPORTANCIA QUE TIENEN LOS SISTEMAS TRIFÁ

SICOS EN LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y EN CONSECUENCIA LOS - -

TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS EN ESTAS

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 ESJE TIPO DE ALI “

MENTACIÓN.

Los TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS NORMALMENTE ESTÁN CONSTITUÍDOS —

DE UN NÚCLEO QUE TIENE 3 PIERNAS O COLUMNAS, SOBRE CADA UNA DE '

LAS CUALES SE ENCUENTRAN DISPUESTOS LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SE

CUNDARIO DE LA MISMA FASE. ESTOS DEVANADOS PARA CADA UNA DE LAS

FASES SE PUEDEN CONECTAR EN ESTRELLA,DELTA A ZlG-ZAG.

T ransformadores trifásicos 95

C o n e x i o n e s d e l o s d e v a n a d o s d e U N T R A N S F O R M A D O R T R I F A S I C O

CAI CONEXION DELTA

(Bl CONEXION ESTRELLA

<C > CONEXION ZIG-2AG

i_ _

Las conexiones entre los deva nados secundarios pueden ser igua -

LES 0 DISTINTAS DE AQUELLAS QUE SE USEN ENTRE LAS FASES DEL PRI

MARIO. POR LO QUE EN TEORIA PUEDE HABER NUEVE COMBINACIONES DE

CONEXIÓN. En LA PRÁCTICA SE PUEDEN USAR LAS SIGUIENTES CONEXIO

NES ENTRE LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO: ESTRELLA-ESTRELLA.

Delta-e s t r e l l a, estr ella/z i g-z a g, estr ella-Delta y De l t a-De l t a.

C O N E X IO N D E L T A - E S T R E L L A P A R A U N T R A N S F O R M A D O R T R IF A S IC O


2.4.1. Relación de transformación para los transformadores —

t r i f á s i c o s.

Cuando los devanados primario y secundario de un trans

FORMADOR TRIFÁSICO TIENEN CONEXIONES DISTINTAS» LA RE

LACIÓN ENTRE LAS DOS TENSIONES DE VACÍO (SIN CARGA) EN

LAS TERMINALES, NO ES IGUAL A LA RELACIÓN ENTRE LAS E§

PIRAS DE UNA FASE PRIMARIA Y SECUNDARIA. ESTO DEPENDE

DE LOS TIPOS DE CONEXIONES QUE SE SELECCIONEN- DEBIDO-

A QUE, COMO SE HA NOTADO, CADA TIPO DE CONEXIÓN CORRES

PONDE UNA DETERMINADA RELACIÓN ENTRE LAS TENSIONES CON

CATENADAS Y LAS TENSIONES DE FASE.

Si SE CONSIDERA POR EJEMPLO UN TRANSFORMADOR CON DEVA

NADO PRIMARIO EN DELTA Y DEVANADO SECUNDARIO EN ESTRE

LLA. Si SE DESIGNAN POR Vi Y V2 LAS TENSIONES DE UNA-

FASE DEL PRIMARIO Y DE UNA FASE DEL SECUNDARIO RESPEC-t I

TÍVAMENTE Y CON Vi Y V2 . LOS VOLTAJES CONCATENADOS '

(INDICADOS) EN TERMINALES DEL PRIMARIO Y SECUNDARIO. '

RESPECTIVAMENTE.

Transformadores trifásicos 97

v j = v ,

= 0 . 7 3 2 V 2

R ELA CIO N E N T R E L A S TEN SIO N ES OE F A S E Y D E L IN E A PARA UN TRANSFORMADOR CON DEVANADO PRIMARIO EN D ELTA Y SECUNDARIO EN ESTRELLA

Em e l deva nado p r i m a r i o, por estar cone ctado en de l t a se t i e n e:r f

Vi = Vj

En el d eva n d o secundario cone ctado en e s t r e l l a:

V2 V2 = 1.732 ^2' P0R L0 tanto, la relación

ENTRE LAS TENSIONES EN VAClO EN LAS TERMINALES SERA:

v; _ V l

v20 1‘732 v20

Ha s t a a h o r a, se h a h abl a d o de transeormadores m o n o f á s i c o s, y en

ESTOS, LA RELACIÓN ENTRE LAS TENSIONES PRIMARIA Y SECUNDARIA EN

VAClO SE LE CONOCE COMO "RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN" (SE DESIG

NA CON LA LETRA A) Y ESTA RELACIÓN ES VÁLIDA TAMBIÉN PARA EL N|i

MERO DE ESPIRAS PRIMARIAS Wj Y SECUNDARIAS N?. Si SE LE QUIERE

DAR EL SIGNIFICADO DE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN A LA RELACIÓN

ENTRE ESPIRAS: ^

Pa ra e l transformador trif ásico se estA cons ideran do:

Vi = VI = NI . _ a V¿0 1.732 V20 1.732 W¿ 1.732

Lo ANTERIOR SIGNIFICA QUE CON ESTAS CONEXIONES (DELTA/ESTRELLA),

PARA OBTENER EN LAS TERMINALES UNA DETERMINADA RELACIÓN, SE DE

BE CONSTRUIR EL DEVANADO PRIMARIO CON UN NÚMERO DE ESPIRAS MA -

YOR DE 1.732 VECES QUE AQUELLAS DEL TRANSFORMADOR QUE TIENE UNA

CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA, EN DONDE LA RELACIÓN ENTRE LAS TEN

SIONES EN TERMINALES ES:

vi = 1.732 vi , V20 *= 1.732 V20

De donde:

\í 1.732 VI VI _ ^V20 1.732 V20"V20



BEUCIOHES ENTRE LAS ESPIRAS DON RELACION AL U PO BE CONEXION HE LOS

DEVANADOS

CONEXIONES FRIGIO/SEO NTA

RIO

DESIG&CICN«AFICA

RELACION ENTRE ES PIRAS DE I N A - "

r N 1fa s e a = —N2

PARA TENER UNA EE TERMINADA RELA — CION ENTRE LAS — TENSIONES EN VA - CIO

TENSION SECUNDA - RIA EN VACIO OBTE NIlW EN TERMINALES DADA LA TENSIÓN EN TEÍMNALES Y LA RE LACIQN DE INA FASE

ix r r D F í I & / F 's T B F I I A A /A VÍa = —

V20v ; n =20 “

a

QELTA/DELTA A /A v¡V20

* v iV20 - 1 a

DELTA/ESTRELLA A /A a = 1 . 7 3 I

V20

* Viv 2 0 = 1 - 7 3 I I -

a

ESTRKI.l A/DELTA A /A a - 11.73 V20

v i o = ^ ----------1 .7 3 a

ESTRELLA/ZIG-ZAG A/A a = 0.86 x^j—V 2 0

• v íV 2o = 0.86 1

a

2.4.2. Criterios p a r a la selección de cone xione s .

La selección de la combinación de las conexiones depende

DE consideraciones económicas y de las exigencias que im

pone LA OPERACIÓN. POR EJEMPLO, EN LAS REDES DE DISTRIBU

CIÓN QUE USAN TRES FASES CON NEUTRO. ES NECESARIO EL USO

DE DEVANADOS SECUNDARIOS EN ESTRELLA, YA QUE ÉSTOS TIENEN

UN PUNTO ACCESIBLE PARA EL NEUTRO


En los transformadores c o n devanado primario en delta y

SECUNDARIO EN ESTRELLA/ O CON PRIMARIO EN ESTRELLA Y SE

CUNDARIO EN ZlG-ZAG LOS DESEQUILIBRIOS O DESBALANCES El

LA CARGA (CUANDO LAS FASES NO SE ENCUENTRAN IGUALMENTE —

CARGADAS ). REPERCUTEN MENOS SOBRE LA LÍNEA DE ALIMENTAC1I

PRIMARIA.

Con RESPECTO A LOS EFECTOS ECONÓMICOS. SE PUEDE DECIR CO

MO CRITERIO GENERAL QUE LOS DEVANADOS EN DELTA SON MÁS

COSTOSOS QUE AQUELLOS CONECTADOS EN ESTRELLA.REQUIRIÉNDI

SE EMPLEAR CONDUCTORES DE DIÁMETRO MENOR O DEBIENDO EM

PLEAR UN MAYOR NÚMERO DE ESPIRAS.

2 . 4 . 3 . Defasamiento entre las f a s e s.En los transformadores t r i f á s i c o s. TIENE IMPORTANCIA EN

TRE OTRAS COSAS. EL EVENTUAL DEFASAMIENTO DE FASES DE — j

LA TENSIÓN SECUNDARIA RESPECTO A LA TENSIÓN PRIMARIA. -

GUE PUEDE AFECTAR A LA CONEXIÓN EN PARALELO DE LOS

FORMADORES.

EN LOS TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN CONEXIÓN TRIFÁSICI

O LOS TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS, LOS DEVANADOS PRIMARI

Y SECUNDARIO QUE TIENEN LA MISMA CONEXIÓN (POR EJEMPLO

estr ella/e s t r e l l a, Delta/De l t a) la tensión secundaria -

PUEDE ESTAR SÓLO EN FASE (A OO) O EN APOSICIÓN DE FASE,

Transformadores trifásicos 101T A B L A Z.Z

C O N E X I O N E S E N L O S T R A N S F O R M A D O R E S T R I F A S I C O S

DEFASAMIENTO AN G U LA R 0 o DEFASAMIENTO AN G U LA R 3 3 0 •

%

B b

A AA C a e m

a b e

B bA A'A C o

A B C a b e

^ B ^ ^ ^

l i l iB •> 1

aLcA C O

A B C a b e A B C a b e

DEFASAMIENTO ANGULAR 1 8 0 ° D EFASAM IENTO ANGULAR 1 5 0 °

B C QA VA C b

A B C

a b o

B 0Á AA C b

a b eA B C

a b e a b e

Á VA C b

A B C

a b e

A B C

a b e


ES DECIR/ A 180°

En c a m b i o, los tran sforma dores.trifásicos con cone xión -

MIXTA EN LOS DEVANADOS (POR EJEMPLO ESTRELLA/DELTA. DEL-

TA/ESTRELLA. ESTRELLA/ZIG-ZAG), ESTE DEFASAMIENTO ANGU -

LAR NO PUEDE SER NUNCA 0° O 180° PERO DEBE SER MÚLTIPLO-

DE 30!

Examinando vect o r i almente todas las combinaciones de coH

NEXIONES TRIFÁSICAS. RESULTA QUE INCLUYENDO EL DEFASA -J

MIENTO DE 0° , PUEDEN HABER 12 DISTINTOS VALORES DE DEFfl

SAM1ENTO ANGULAR DE 30 GRADOS EN 30 GRADOS. LOS VALORE^

MÁS USUALES DE DEFASAMIENTO ANGULAR SE DAN EN LA TABLA -

2 .2 .

EJEMPLO 2 . 5 .

SE TIENE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO ENFRIADO POR ACEITE-

QUt EN SU DEVANADO PRIMARIO ESTÁ CONECTADO EN DELTA Y -

TIENE 13 800 VOLTS CON 2 866 ESPIRAS. CALCULAR EL NÚME

RO DE ESPIRAS QUE DEBE TENER EL SECUNDARIO CONECTADO EN-

ESTRELLA. PARA TENER ENTRE TERMINALES UNA TENSIÓN DE - -

W 0 VOLTS.

SOLUCION

Como el deva nado primario e s t á conectado en d e l t a-.

Vi = VÍ = 13 800 VOLTS.


PARA EL DEVANADO SECUNDARIO CONECTADO EN ESTRELLA:

V20 = V20/1.732 = 77 = 254.04 VOLTSla / 32

La relación d e tran sforma ción:

A - . D 8 0 0 _ _ . M ^V 2 Ü 254.04

El número de espiras en el devanado s e c u n d a r i o:

t¡2 = ^ = 53 ESPIRAS¿ a 54.32

EJEMPLO 2.6

Se tiene un pequeño transformador trifásico de 5 KVA con

TENSIÓN NOMINAL D£ 6000/230 VOLTS EN CONEXIÓN DELTA/ES -

TRELLA.

Revisando el devanado secundario, se encuentra que estA-

formado por 120 ESPiras/fase de conductor de cobre de ~

2.8 MM DE DIAMETRO que consultando tablas, tiene una sec

CIÓN DE 6.2 mm2. Si se quiere operar el devanado secunda

RIO A 440 VOLTS, INDICAR QUÉ MODIFICACIONES SE DEBEN HA

CER.

SOLUCION

Para no variar la inducción, se debe dejar sin modificar"

EL DEVANADO PRIMARIO. En CAMBIO. ES NECESARIO AUMFNTAR

EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO SECUNDARIO EN PROPOg

CIÓN AL AUMENTO DE VOLTAJES POR IASE.

U SECCIÓN DEL CONDUCTOR DEL DEVANADO SECUNDARIO SE PUE

DE REDUCIR ALREDEDOR DE UNA PROPORCIÓN INVERSA. DEBIDO A

QUE EN ESTA PROPORCIÓN DISMINUYE LA CORRIENTE.

El NÚMERO DE ESPIRAS EN EL SECUNDARIO PARA EL NUEVO DEV»

NADO ES!

N2 = N2 = 120 x ^ - 230 espiras

La SECCIÓN DEL CONDUCTOR DEL NUEVO DEVANADO ES:

S2 = S2 = 6.2 x 223 = 3.24 mm2 V2 440

EJEMPLO ! ,ZLOS DATOS DE PRUEBA DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE 75

KVA, 3000/216-125 volts 60 llz conexión delta-estrella -

SON LOS SIGUIENTES:

Prueba de va c í o.

Vo = 216 VOLTS,

lo = 15.3 AMPERES.

Po = 800 WATTS.



Prueba de corto c i r c u i t o.

Vcc = 65 VOLTS.

Ice = 19. 6 AMPERES.

Pee = 1350 WATTS.

La resistencia medida entre terminales del devanado de al

T0 VOLTAJE A UNA TEMPERATURA AMBIENTE DE 1 0 °C FUE DE -

0.0058 o h m s.

Ca l c u l e:

a ) Z t . R t - X t a 20 °C (referidos a l prim ario)

b ) Corregir los valo r e s obtenidos en el inciso a n t e

rior a 75 C.

c) %R, %L. IX .

d ) Eficiencia a 75% de carga y fp - 1.0

e ) Eficiencia a 50% de carga y fp = 0.8 a t r a s a d o.

f) Regulación a plena carga y fp = 1.0

g ) Regulación a plena carga y fp = 0 . 8 atra sado ■

h) Obtener los valores de resistencia por fase a 20”

C EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO.

SOLUCION

A) P ee * l? c Rt “ S fS ---------P ” - 2 .1 23 I z c c 3 x (1 9 .6 )2

Rt = 2 .1 2 OHMS

V cc = lee ZT .'. ZT = = 9.95 ohmslee 19.6

I


Zeq- = 4.45 OHMS

XT = t f ^ 5 j 2 - T ( 2 . i 2 ) 2

XT = 3.9 OHMS

Rt75° = 1,22 x 2.12 = 2.58 ohms

ZjTS" = 1.22 x 4,45 = 5.42 ohms

l l = ffQOO = 14,4 A M P .

/J 3000

X R = Z_._5a_jLl4,4 m = 1,24 3000

XX = 4,.76.,x_14 ,Ü x 100 = 2.283000

X = 2.28 %

ll = 5,42__x_1*l4 100 = 2.613000

Z = 2.61%

b) Psal = 75 x 0.75 x 103 = 56,200 W

P = 800 W

Pd w = ( — - )2 x 1350 = 760 W

Efic 3/4 = 5.6200 x 10Q_ = %%56200 + 800+ 760

PSAL = 0.5 x 75,000 x 0.8 = 30 OODW

oP = < - L ) 1350 = 335 W

2

Ef i c 1 /2 = 3 0 ,0 0 0 y . 100------- = 9 6 53 0 ,0 0 0 + 800 + 335

*

Efic 1 /2 = 9 6 .5 %

R I j = 1 9 .9 9 x 258 = 3 7 .9 Vo l t s

X I l = 1 9 .9 9 x 9 .7 6 = 6 8 .6 Vo l t s

% Re g . = x 100V I

Í P = / (3 0 3 7 )2 + (6 8 .6 ) 2 = 3087 V o l t s

% Re g . = 303.Z - 3000 100 = l i 2 33037

c ) R I i - 1 9 .9 x 2 .5 8 = 3 7 .9 V

X I x = 1 9 .9 x 9 .7 6 = 6 8 .6 V

Z Re g . = V l 100V i

E l = /C 3037 ):¿ + < 68 .6 )2 = 3037 V

% Reg = ?037 - 3000 100 = 1<233000

Re g = 1.23%


Po - 800 W


El - /(3000x0~ 8 + 37.4)2 + (3000x0.6 + 68.6)2 = 3060 volts

El = 3060 Volts.

% Reg = M — M . m = 2 3000

= n

= A2 Ro + Ri . *. A = 3000 =L 1 125

- 2/3 RpE = 2/3 0.0058

= 0.00386 ohms

= E l z «1 = 2,12. - 0 00386 . 0>00366 a2 242

= 0.00366 ohms

Un transformador trifásico tiene una potencia entregad/

EN EL SECUNDARIO A PLENA CARGA DE 16 KVA, DE DATOS DE -

PRUEBAS, SE SABE QUE LAS PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO SON DE -

140 WATTS Y LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS SON DE 520 —

WATTS, CALCULAR LA EFICIENCIA A PLENA CARGA Y FP = 1.0-

Y A 1/2 CARGA Y FP = 0.7 ATRASADO.

Re g

d ) Rt

R1

R2

r2

SQLÜCiQM

LA EFICIENCIA A PLENA CARGA Y FP - 1.0


Ef i c . = PSA L I PA , icoPSALIDA + P0+Pcc

Efic‘ = — ■ ron X 100 = 96.05%1600 +190 + 520

.C on 1/2 carga y fp = 0.7 atrasado

La potencia de salida e s :i

PSALIDA = E S A U M x COS 0 2

PSALIDA = x 0.7 = 5600 WATTS

LAS PÉRDIDAS EN VACIO SON IGUALES CON CUALQUIER CARGA.

Po = Po 190 WATTS

Las PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS

Pee = P cc /2^ = P c c /9 = = 15 0 WATTS

La e f i c i e n c i a:

E f ,c - = X 100 = 95.9%5600 + 190+• 150

EJEMPLO 2.9

Se DEBE ALIMENTAR UN MOTOR EN 1DUCC1ÓN TRIFASICO A 990 -

VOLTS, 60 Hz QUE DEMANDARA UNA POTENCIA DE 6 K’.í CON UN

FACTOR DE POTENCIA DE 0.85 ATRASADO. Si SE TIENE DISPO-

NIBLE UNA RED DE ALIMENTACIÓN TRIFÁSICA DE 220 VOLTS. SE

DEBE CONECTAR UN TRANSFORMADOR QUE PERMITE EL ARRANQUE -

DEL MOTOR. INDICAN LAS CARACTERÍSTICAS QUE DEBE TENER EL

TRANSFORMADOR.

SOLUCION

S iendo l a carga de u n m o t o r eléctrico de t i p o bala ncea

d o SE PUEDE SELECCIONAR UNA CONEXIÓN PARA EL TRANSFORMA

DOR QUE SEA SIMPLE V ECONÓMICA COMO ES EL CASO DE LA ES-

TRELLA/ESTRELLA.


La CORRIENTE SECUNDARIA ES:

l 7 = Pa___________= 6 x 10001.732 x cosB x V2 1732 x 0.85 x 440

12 = 9.26A

El VOLTAJE EN EL SECUNDARIO. SUPONIENDO UNA CAÍDA DE TEN

SIÓN MÁXIMA ADMISIBLE DEL 5% ES:

V?V20 = --— E = CAÍDA DE TENSIÓN ADMISIBLE

1 - E

V20 = — = 463.15 volts 1—0 .05

La POTENCIA REQUERIDA PARA EL TRANSFORMADOR

S = 1.732 x V20 X 12 = 1.732 x 463.15 x 9.26 = 7 1000 1000

La rela ción de Tr a n s f o r m a c i ó n:

Transformadores trifásicos 1 1 1

L O E L O 2.10.

Un transformador monofásico tiene una potencia nominal -

de 15 KVA, toma en vacio una corriente de 0.65A con un -

FACTOR DE POTENCIA EN VACIO DE 0.25. LA RELACIÓN DE - -

transformación e s d e 440/220 v o l t s . La resistencia d e l-

DEVANADO PRIMARIO ES Rl =0.12 OHMS.

En LA HIPOTESIS DE QUE LAS PÉRDIDAS EN LOS DOS DEVANADOS

SEAN IGUALES. CALCULAR LA RESISTENCIA DEL DEVANADO SE -

CUNDARIO Y EL RENDIMIENTO A PLENA CARGA Y UN FACTOR DE -

POTENCIA UNITARIO

SOLUCION

Las pérdidas en vacío.

Po = V o lo cosO o = 440 x 0.65 x 0.25 = 71.5 watts

La corriente secundaria

I2 = iSQQQ = 68.18 A L 220

La corriente primaria

U = x ll , U = x 68.1a = 34A

112 Potencia y rendimiento de ios transformadores

Las pérdidas en el devanado primario

PRl - Ri Ii2 = 0.12 x (34)2 = 1 3 8 . 7 2 volts.

Las pérdidas totales en los devanados

PpERD = PR2+ PRl

Como se parte de la hipótesis de que las pérdidas en am

bos DEVANADOS SON IGUALES (PRl = PR2).

Pperd. » 138.72-*-138.72 = 277.44 watts.

La resi stenci a en el secundario se calcula c o m o :

Pr2 = R2 122 . R2~ = 0.029 ohms¡2¿ ( 6 0 « lo !

La e f i c i e n c i a:

F p j r = ------------15009_________ = 07 7%15000+277.44+71.5

C A P I T U L O 3

1A CONSTRUCCION DEL TRANSFORMADOR

.1. CONSIDERACIONES GENERALES.

Como se ha mencionado anteriormente, un transformador consta-

de DOS PARTES ESENCIALES: El NÚCLEO MAGNÉTICO Y LOS DEVANADOS.

Estos están relacionados con otros elementos destinados a las-

conexiones MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS ENTRE LAS DISTINTAS PARTES -

AL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO. AL MEDIO DE TRANSPORTE Y A LA PRO

TECCIÓN DE LA MÁQUINA EN GENERAL. E« CUANTO A LAS DISPOSICIO

NES CONSTRUCTIVAS, EL NÚCLEO DETERMINA CARACTERÍSTICAS RELEVAN

TES, DE MANERA QUE SE ESTABLECE UNA DIFERENCIA FUNDAMENTAL EN-

LA CONSTRUCCIÓN DE TRANSFORMADORES, DEPENDIENDO DE LA FORMA —

DEL NÚCLEO, PUDIENDO SER EL LLAMADO NUCLEO TIPO COLUMNAS Y EL-

NUCLEO TIPO ACORAZADO. Existen otros aspectos que establecen-

diferencias ENTRE TIPOS DE TRANSFORMADORES, COMO ES POR EJEM -

PLO EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO. QUE ESTABLECE LA FORMA DE DISI

PACIÓN DEL CALOR PRODUCIDO EN LOS MISMOS, O BIEN EN TÉRMINOS -

DE SU POTENCIA Y VOLTAJE PARA APLICACIONES, COMO POR EJEMPLO -

CLASIFICAR EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA O TIPO DISTRIBUCIÓN.

.2. LA CONSTRUCCION DEL NUCLEO.

El NÚCLEO MAGNÉTICO ESTÁ FORMADO POR LAMINACIONES DE ACERO QUE

TIENEN PEQUEÑOS PORCENTAJES DE SILICIO (ALREDEDOR DEL 4%) Y —

QUE SE DENOMINAN "LAMINACIONES MAGNÉTICAS”, ESTAS LAMINACIONES

TIENEN LA PROPIED^u DE TENER PÉRDIDAS RELATÍVAMENTE BAJAS POR-

EFECTO DE HISTÉRESIS Y DE CORRIENTES CIRCULANTES.

LAS LAMINACIONES SE DISPONEN O COLOCAN EN LA DIRECCIÓN DEL FLU

JO MAGNÉTICO, DE MANERA QUE LOS NÚCLEOS PARA TRANSFORMADORES-

115

116 La construcción del transformador

ESTAN FORMADOS POR UN CONJUNTO de LAMINACIONES ACOMODADAS EN -

LA FORMA Y DIMENSIONES REQUERIDAS. La RAZÓN DE USAR LAMINACIJ»

NES DE ACERO AL SILICIO EN LOS NÚCLEOS DE LAS MÁQUINAS ELÉCTR1

CAS, ES QUE EL SILICIO AUMENTA LA RESISTIVIDAD DEL MATERIAL Y

ENTONCES HACE DISMINUIR LA MAGNITUD DE LAS CORRIENTES PARÁSI -

TAS O CIRCULANTES Y EN CONSECUENCIA LAS PÉRDIDAS POR ESTE CON

CEPTO.

EN GENERAL, LAS LAMINACIONES AL SILICIO SE SATURAN PARA VALO -

RES DE INDUCCIÓN MÁS BAJOS DE AQUELLOS RELATIVOS A LAS LAMINA

CIONES NORMALES, TALES VALORES VAN DISMINUYENDO AL AUMENTAR EL

CONTENIDO DE SILICIO.

En EL CASO DE TRANSFORMADORES DE GRAN POTENCIA. SE USAN LAS —

LLAMADAS "LAMINACIONES DE CRISTAL ORIENTADO" CUYO ESPESOR ES -

DE ALGUNOS MILIMETROS Y CONTIENEN ENTRE 3% Y 9% DE SILICIO. SE

OBTIENEN DE MATERIAL LAMINADO EN CALIENTE- DESPUÉS SE HACE EL-

LAMINADO EN FRIO, DANDO UN TRATAMIENTO TÉRMICO FINAL A LA SU -

PERFICIE DE LAS MISMAS. ESTE TIPO DE LAMINACIÓN CUANDO SE SU

JETAN AL FLUJO EN LA DIRECCIÓN DE LAS LAMINACIONES, PRESENTAN-

PROPIEDADES MAGNÉTICAS MEJORES QUE LA LAMINACIÓN "NORMAL" DE -

ACERO AL SILICIO USADA PARA OTRO TIPO DE TRANSFORMADORES.

La construcción del núcleo ] 17

CONTENIDO DE SILICIO EN -PORCIENTO

ESPESOR EN MM

PERDIDAS EN EN WATTS/

KG

PESO KG/ M3

3.8-4.0 0.35 1.3 7550

4.0-4.5 0. 35 1.1-1.0 7500

4.C-4.5 0.35 1.7-0.6 7500

IABLA_ t e .

COMPORTAMIENTO MAGNETICO

INDUCCION(wb/ai2)

VALORES MEDIOS LE XA TUERZA MAGNETICA EN AMP-ESPIRA/Q4

LAMINACION AL SILI CIO 0.5 NM

2.5W/kG

LAMINACION AL SILI CIO 0.35 m .

1.IW/kG

LAMINACION CON CRIS TALES ORIENTADOS - 0.35 M A C.6W/kG.

0.8 1.2 1.4 0.40.8 1.6i 2.0 0.81.0 2.4 2.9 1.41.1 3.4 4.3 2.31.2 5.1 6.8 3.21.3 7.8 11.5 4.61.4 13.2 19.6 6.31.5 23.6 32.4 8.41.6 37.2 54.3 11.11.7 56.7 71.6 15.61.8 84.5 90.0 20.6

B A S E 0 £ M ADERA

T A N Q U E

B O Q U IL L A S D E A L T A TE N S IO N

B O Q U IL L A S D E B A J A T E N S IO N

CON EXIO NES OE A L T A T E N S lO

S U J E C IO N PO R C A N A L

V IS T A DE L A S PR IN C IP A LES COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR

D EV A N A D O S D E B A JO V O L T A J E Y A L T O V O L Y J U f \

(C O N C E N TR IC O S )

118

Elementos de los núcleos de transformadores 119

DE TRANSFORMADORES

En los núcleos magnéticos de los transformadores tipo columna

SE DISTINGUEN DOS PARTES PRINCIPALES: "LAS COLUMNAS* O PIER -

ÑAS V LOS *YUGOS". En LAS COLUMNAS SE ALOJAN LOS DEVANADOS -

Y LOS-YUGOS UNEN ENTRE St A LAS COLUMNAS PARA CERRAR EL CIR -

CUITO MAGNÉTICO.

D e b i d o a q u e l a s b o b i n a s s e d e b e n m o n t a r b a j o u n c i e r t o p r o c e

d i m i e n t o y d e s m o n t a r c u a n d o s e a n e c e s a r i o p o r t r a b a j o s d e m a n

TENIMIENTO, LOS NÚCLEOS MAGNÉTICOS SON ARMADOS EN TAL FORMA -

QUE SON DESMONTABLES, PARA PODER METER Y SACAR LAS BOBINAS DE

LAS COLUMNAS. PUDIENDO LOS NÚCLEOS QUE CIERRAN EL CIRCUITO —

MAGNÉTICO. TERMINAR AL MISMO NIVEL EN LA PARTE QUE ESTA EN —

CONTACTO CON LOS YUGOS. O BIEN CON SALIENTES. EN AMBOS CASOS

LOS NÚCIEOS SE ARMAN CON "JUEGOS* DE LAMINACIONES PARA COLUM

NAS Y YUGOS QUE SE ARMAN POR CAPAS DE ARREGLOS "PARES* E "IM

PARES".

E j e m p l o d i

C o l u m n a

A r m a d o d * u n n ú c l e o t i p o c o l u m n a s

2 Devanaros3 ARWACXJRA ( H t W A J f 5 J4 TORNILLOS OC LAS TmMiNAcl5 B a s e n c a p o y o

E j e m p l o s ot l a oisposicccn o e l a s #*«t e s constitutivas

DE LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS Y TRIFASICOS EN AIRE

YuyoYugo superiorI

COlUfF'Ol

N ú c l e o monofásico NUCLEO TRIFASICO

Elementos de los núcleos de transformadores 121

M u c i e o f o h m a d o d e l a w i n a c i O n i * * DlSPVJCSTAS E N F O R M A ALr£RNAI)A

"TTIJ U F O O S IM P A N C 9

Co m o s e h a m e n c i o n a d o a n t e r i o r m e n t e / c u a n d o s e e m p l e a n l a m i n a

CIONES DE CRISTAL ORIENTADO, ES NECESARIO QUE LAS UNIONES EN

TRE YUGOS Y COLUMNAS SE REALICEN CON CORTES INCLINADOS PARA -

EVITAR TRAYECTORIAS TRANSVERSALES DE LAS LfNEAS DE FLUJO RES

PECTO A TALES DIRECCIONES.

J u i c o S P A R E S

Cu a n d o s e h a n a r m a d o l o s n i v e l e s a b a s e d e j u e g o s d e l a m i n a -

CIONES COLOCADAS EN "PARES" E “IMPARES" EL NÚCLEO SE SUJETA -

USANDO TORNILLOS OPRESORES Y SEPARA POR MEDIO DE LOS TCRNI -

LLOS TENSORES.

N U C L E O A R M A D O D E U N T R A N S F O R M A D O RT R I F A S I C O


El m o n t a j e de l n ú c l e o e n l o s t r a n s f o r m a d o r e s d e m e d i a p o t e n c i a

(h a s t a a l g u n o s c i e n t o s d e KVA), s e h a c e c o m o se h a m e n c i o n a d o -

a n t e s. FORMANDO PAQUETES DE LAMINACIONES QUE SE SUJETAN EN Dl§

TINTAS FORMAS, PERO USANDO ELEMENTOS QUE NO DANEN A LAS LAMINA

CIONES COMO MADERA O FIBRAS DE PEQUEÑO ESPESOR (2 A 3 MM.) CO

MO ES EL CASO DE LA FIBRA DE VIDRIO.

En TRANSFORMADORES DE GRAN POTENCIA, EN LAS LAMINACIONES DESTI

NADAS A FORMAR LAS COLUMNAS, SE HACEN AGUJEROS EN LOS QUE SE -

COLOCAN TORNILLOS PASANTES, ESTOS TORNILLOS SE AISLAN CON TU -

BOS DE PAPEL, CARTÓN O BAQUELITA Y SE SUJETAN A LAS TUERCAS —

CON RONDANAS AISLANTES. ESTOS ELEMENTOS AISLANTES NO REQU1E -

REN PROPIEDADES DIELÉCTRICAS PARTICULARES. DADO QUE LOS VALO -

RES DE TENSIÓN QUE PUEDEN SER INDUCIDOS EN EL NÚCLEO SON BAJOS.

Cu a n d o s e u s a n t o r n i l l o s n o a i s l a d o s se i n d u c e n e n e s t a s c o -

RR1ENTES QUE PRODUCEN CALENTAMIENTOS QUE SON INADMISIBLES.

E JE M P L O P E S U JE C 1Q M P E L A S L A M IN A C IO N E S

D E L N U C L E O

e l-— C C * UNA P L A C A METALICAI — P L A C A M E TA L IC A PARA D I S - j

MINum UNIFORMENTE L A C A N » DE SU JEC IO N

2 - A IS L A M IE N TO

3 — TD R N TLLO DE SU JEC IO N . SUJCf| CON RONDANA Y TU ER C A

Secciones de las columnas 123

3.2.1. SECC1 ON£S_D.E LAS COLUMNAS■

Las secciones de las columnas determinan automáticamen

TE LAS SECCIONES DE LOS NÚCLEOS. POR RAZONES DE TIPO-

ECONÓMICO Y TAMBIÉN PARA EQUILIBRAR LOS ESFUERZOS ELEQ

TROD1NAMICOS QUE SE PUEDEN PRESENTAR ENTRE LOS CONDUC-%TORES, LOS DEVANADOS SE CONSTRUYEN CASI SIEMPRE EN FOR

MA CIRCULAR

Esto r e q u i e r e, al menos t é c n i c a m e n t e, que las columnas

DEL NÚCLEO DEBAN TENER SECCION CIRCULAR. ÜEBIDO A QUE

ESTA CONDICIÓN NO ES PRÁCTICAMENTE REALIZABLE, SE BUS

CA APROXIMARSE HACIENDO LA SECCIÓN DE LA COLUMNA EN ES

c a l o n e s. Donde luego que la construcción es mAs costo

SA, mien tras mayor sea e l numero de esca lones, debi do-

A QUE CADA ESCALÓN REQUIERE DE DIMENSIONES DISTINTAS -

DE LAS LAMINACIONES. PARA TRANSFORMADORES PEQUEÑOS, -

SE PUEDEN ACEPTAR EL USO DE SECCIÓN CUADRADA O CRUC1 -

FORME (SECCIÓN EN CRUZ).

En transformadores g r a n d e s, se hacen las colu mnas con-

un número elevado de escalones con el objeto de obte -

NER UN MAYOR "FACTOR DE UTILIZACIÓN GEOMÉTRICA" DE LA-

SECCIÓN. A MAYOR CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR, MAYOR

ES EL NUMERO DE ESCALONES, PUDIENDO LLEGAR A SER HAS

TA 10 Ó 12 ESCALONES.

En CUANTO A LOS YUGOS . SE REFIERE. NO ESTANDO VINCU -

124 La construcción de) transformador

LADOS ESTOS CON LOS DEVANADOS, PUEDEN SER, ENTONCES, -

RECTANGULARES, AÚN CUANDO PUEDEN TENER TAMBIÉN ESCALO

NES PARA MEJORAR EL ENFRIAMIENTO.

CUADRADA C R U C IF O R M E DC E S C A L O N E S

FO R M A S DE L A S SECCIONES DE L A S COLUMNAS

3.2.2. Tipos de n ú c l e o s.

Cuando se ha mencionado con a n t e r i o r i d a d, los núcl e o s-

para TRANSFORMADORES SE AGRUPAN BASICAMENTE EN LAS SI

GUIENTES CATEGORÍAS:

a ) Tipo núcleo o de c o l u m n a s.

b ) Tipo acorazado.

a ) T ipo núcleo o de c o l u m n a s.

Existen distintos tipos de núcleos tipo c o l u m n a, -

que estAn cara cterizados por l a posición r e l a t i v a-

de las columnas y de los y u g o s.

PLACA DE SUJECION

CANCHO DE S U JECIO N

PLACA D E AJUSTE

DUCTOS DE ENFRIAMIENTO

AISLAMIENTO ENTRE BOBINAS

COLLAR DE AISLAMI

PLACA ESTATICA

DEVANADO D E ALTO VOLTAJEDEVANADO D E BAJO VO LTA JE

A IS LA M IE N TO

PLACA DE A JU S T E CON AISLAM IENTO

BASE

TORN’LLO AISLADO D EL NUCLEO

N U C LEO

SUJECION NUCLEO

AISLAM IENTO DELNU C LEO

CA N A L D E SUJECIO N

C O N S T R U C C IO N T I P I C A D E U N T R A N S F O R M A D O R T I P O C O L U M N A S

125


NÚCLEO -M Q N P FA SK Q .

Se t i e n e n d o s c o l u m n a s u n i d a s e n l a s p a r t e s in f e r i o r

Y SUPERIOR POR MEDIO DE UN YUGO, EN CADA UNA DE ES »

TAS COLUMNAS SE ENCUENTRAN INCRUSTADOS LA MITAD DEL-

DEVANADO PRIMARIO Y LA MITAD DEL DEVANADO SECUNDARIO

Núcleo Tr i f á s i c o

Se t i e n e n t r e s c o l u m n a s d i s p u e s t a s s o b r e e l m i s m o ~

PLANO UNIDAS EN SUS PARTES INFERIOR Y SUPERIOR POR -

MEDIO DE YUGOS. SOBRE CADA COLUMNA SE INCRUSTAN LOS”

DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO DE UNA FASE. LAS -

CORRIENTES MAGNETIZANTES DE LAS TRES FASES SON DIS -

TINTAS ENTRE SÍ. DEBIDO PRINCIPALMENTE A QUE EL CIR

CUITO MAGNÉTICO DE LAS COLUMNAS EXTERNAS ES MAS

GO QUE EL CORRESPONDIENTE A LA COLUMNA CENTRAL. Es»

TE DESEQUILIBRIO. TOMANDO EN CUENTA QUE LA CORRIENTE

DE VACÍO ES BASTANTE BAJA, TIENE INFLUENCIA SOLAMEN

TE PARA LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN EN VACÍO.

b ) Tipo ACORAZADO.

Es t e t i p o d e n ú c l e o a c o r a z a d o , t i e n e l a v e n t a j a cc*-

RESPECTO AL LLAMADO TIPO COLUMNA, DE REDUCIR LA DIS

PERSIÓN MAGNETICA. SU USO ES MÍS COMUN EN LOS TRANS

FORMADORES MONOFASICOS. En EL NUCLEO ACORAZADO, U

DEVANADOS SE LOCALIZAN SOBRE LA COLUMNA CENTRAL, Y

CUANDO SE TRATA DE TRANSFORMADORES PEQUEÑOS, LAS L

T1*>0 r»r LAIVIMI.IUHC5 PAhA MJCLFC& AíX'RmZADOS

Mtl^AJE DE LAkl .ACIONrS

fARA Muca. EOS TI 1*0 ACORAZADOS

T|f»C COLUMNAS PaRa

TRANSFORMADORM O N O F A S I C O

TIPO COLUMNAS

RARA TRANSFORMADOR TR|FA 5ICO

N U C L E O TC P O ACORAZADO.

1 — N U f.L L O M ONTADO2 xolümna central3 -PIERNAS LATERALES

«•..TUSOS SUPERIOR rIN F E R IO R

3 - V E N T A N A *— DEVANADO

F O R M A S Y T I P O S D E N U C L E O S

DE LOS DEVANADOS DEBIDO A QUE LOS CRITERIOS CONSTRUCTIVOS PARA

LA REALIZACIÓN DE LOS DEVANADOS DE BAJA TENSIÓN/ SON DISTINTOS

DE LOS USADOS PARA LOS DEVANADOS DE ALTA TENSIÓN.

Para los fines c o n s tructi vos, no tiene ninguna importancia la-

func i ó n DE UN DEVANADO. ES DECIR. QUE SEA PRIMARIO O EL SECUN

DARIO. IMPORTA SOLO LA TENSIÓN PARA LA CUAL DEBE SER PREVISTO.

Otra clasificación de los devanados se puede hacer con rela -

CIÓN A LA POTENCIA DEL TRANSFORMADOR. PARA TAL FIN EXISTEN DE

VANADOS PARA TRANSFORMADORES DE BAJA POTENCIA. POR EJEMPLO DE

1000 A 2000 VA Y PARA TRANSFORMADORES DE MEDIA Y GRAN POTEN

CIA. Lo s DEVANADOS PARA TRANSFORMADORES DE PEQUEÑA POTENCIA-

SON LOS MÁS FÁCILES DE REALIZAR.

En ESTE TIPO DE TRANSFORMADORES LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUN

DARIO SON CONCÉNTRICOS Y BOBINADOS SOBRE UN SOPORTE AISLANTE-

ÚNICO. Por LO GENERAL, SE USAN CONDUCTORES DE COBRE ESMALTA

DO, DEVANADOS EN ESPIRAL Y CON CAPAS SOBREPUESTAS. PoR LO GE

NERAL, EL DEVANADO DE MENOR TENSIÓN SE INSTALA MÁS CERCA DEL-

NÚCLEO INTERPONIENDO UN CILINDRO DE PAPEL AISLANTE Y MEDIANTE

SEPARADORES, SE INSTALA EN FORMA CONCÉNTRICA EL DEVANADO DE -

TENSION MAYOR. LOS EXTREMOS DE LOS DEVANADOS (DENOMINADOS —

TAMBIEN PRINCIPIO Y FINAL DEL DEVANADO) SE PROTEGEN CON AIS -

LANTE DE FORMA DE TUBO CONOCIDO COMO "SPAGUETTl".

La construcción del transformador

En ESTOS TRANSFORMADORES, LA DIFERENCIA ENTRE LAS TEN

Los devanados de los transformadores 131

SIGNES PRIMARIA Y SECUNDARIA ES NOTABLE, POR EJEMPLO, -

LOS TRANSFORMADORES PARA REDES DE DISTRIBUCION DE 13200

VOLTS A LAS TENSIONES DE UTILIZACION DE 220/127 VOLTS -

DEBIDO A ESTAS DIFERENCIAS, SE EMPLEAN CRITERIOS CONS

TRUCTIVOS DISTINTOS A LOS CONSIDERADOS EN LOS TRANSFOR

MADORES PEQUEÑOS DE BAJA TENSION Y SE DIVIDEN EN DEVANA

DOS DE BAJA TENSIÓN Y DE ALTA TENSIÓN.

Devanados df. b a j a tensión

ESTAN CONSTITUIDOS POR LO GENERAL, DE UNA SOLA ESPIRAL

( ALGUNAS VECES EN DOS O TRES CAPAS SOBREPUESTAS >, CON

ALAMBRE RECTANGULAR AISLADO. El CONDUCTOR SE USA GENE

RALMENTE PARA POTENCIAS PEQUEÑAS Y TIENE DIAMETROS NO

SUPERIORES A 3 O 3.5 MM. El AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTA

RES, CUANDO SON CILINDRICOS, PÜEDt SER DE ALGODÓN O DE

PAPEL, MÁS RARAMENTE CONDUCTOR ESMALTADO EN EL CASO -

QUE LOS TRANSFORMADORES QUE NO SEAN ENFRIADOS POR ACEI

TE.

Para transformadores de mediana y gran potencia, se r e

curre AL USO DE PLACA O SOLERA DE COBRE AISLADA, EL AI£

LAMIENTO ES POR LO GENERAL DE PAPEL. EN EL CASO DE QUE

LAS CORRIENTES QUE TRANSPORTE EL DEVANADO SEAN ELEVADAS

YA SEA POR FACILIDAD DE MANIPULACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN

O BIEN PARA REDUCIR LAS CORRIENTES PARÁSITAS, SE PUEDE

CONSTRUIR EL DEVANADO CON MÁS DE UNA SOLERA O PLACA EN

PARALELO.

B O B I N A D E D IS C O CONTINUO

( H E L I C O I D A L )

132


LOS DEVANADOS DE ALTA TENSIÓN, TIENEN EN COMPARACIÓN —

CON LOS DE BAJA TENSIÓN, MUCHAS ESPIRAS, Y LA CORRIENTE

QUE CIRCULA POR ELLOS, ES RELATIVAMENTE BAJA, POR LO -

QUE SON DE CONDUCTOR DE COBRE DE SECCIÓN CIRCULAR CON -

ClÁMLIRO DE 2.5 A 3.0 MM.

Con RESPECTO A LAS CARACTERÍSTICAS c o n s t r u c t i v a s, se --

TIENEN VARIANTES DE FABRICANTE A FABRICANTE. HAY BÁSICA

MENTE DOS TIPOS, EL LLAMADO "TIPO BOBINA" FORMADOS DE -

VARIAS CAPAS DE CONDUCTORES, ESTAS BOBINAS TIENEN FORMA

DISCOIDAL, ESTAS BOBINAS SE CONECTAN. POR LO GENERAL, -

EN SERIE PARA DAR EL NÚMERO TOTAL DE ESPIRAS DE UNA FA

SE. El OTRO TIPO ES EL LLAMADO "DE CAPAS" CONSTITUlDO-

POR UNA SOLA BOBINA CON VARIAS CAPAS, ESTA BOBINA ES DE

LONGITUD EQUIVALENTE A LAS VARIAS BOBINAS DISCOIDALES -

QUE CONSTITUIRÍAN EL DEVANADO EQUIVALENTE, POR LO GENE

RAL. EL NÚMERO DE ESPIRAS POR CAPA EN ESTE TIPO DE DEVfl■

NADO, 'ES SUPERIOR AL CONSTITUIDO DE VARIAS BOBINAS DIS

COIDALES.

Como aspe ctos g e n e r a l e s, se puede decir que el primer -

TIPO (bobinas disc o i d a l e s), da mayor facilidad de en

friamiento e impregnarse de a c e i t e, debi do a que DISPONE

CANALES DE CIRCULACIÓN MÁS NUMEROSOS, TAMBIÉN TIENE LA-

VENTAJA DE QUE REQUIERE DE CONDUCTORES DE MENOR DIAME -

TRO EQUIVALENTE AL OTRO TIPO, DA MAYOR FACILIDAD CONS -


t r u c t i v a . T iene l a d e s v e n t a j a d e s e r m á s t a r d a d o e n stiCONSTRUCCIÓN.

La s b o b i n a s d i s c o i d a l e s s e c o n o c e n t a m b i é n c o m o "t i p o -

g a l l e t a " e n a l g u n o s c a s o s , s e f o r m a n c a d a u n a , d e u n —

CIERTO NÚMERO DE CONDUCTORES DISPUESTOS EN CAPAS Y AIS-

LADAS ESTAS CAPAS ENTRE Sf POR PAPEL AISLANTE. CADA BO

BINA AL TERMINAR SE "AMARRA* CON CINTA DE LINO O ALGO -

DÓN PARA DARLE CONSISTENCIA MECÁNICA Y POSTERIORMENTE

SE LES DA UN BAÑO DE BARNIZ Y SE HORNEAN A UNA CIERTA

TEMPERATURA, CON LO CUAL ADQUIERE LA RIGIDEZ MECÁNICA

NECESARIA. CADA BOBINA, ESTÁ DISEÑADA PARA TENER UNA

TENSIÓN NO SUPERIOR A 1000-1500 VOLTS, POR LO QUE PARA

DAR LA TENSIÓN NECESARIA PARA UNA FASE, SE DEBEN COLO

CAR VARIAS BOBINAS EN SERIE.

Po s ic ió n pe h s j íb m h apo s .

La DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS EN LOS TRANSFORMADO

DEBE SER HECHA DE TAL FORMA, QUE SE CONCILIEN EN LA

JOR FORMA LAS DOS EXIGENCIAS QUE SON CONTRASTENTES EN

TRE Si, DEL AISLAMIENTO Y DE LA MENOR DISPERSIÓN DEL *

FLUJO. La PRIMERA REQUIERE DE LA MAYOR SEPARACIÓN EN

TRE DEVANADOS, EN TANTO QUE LA SEGUNDA, REQUIERE QUE El

PRIMARIO SE ENCUENTRA LO MÁS CERCANO POSIBLE DEL SECUN

DARIO. En LA PRÁCTICA, SE ALCANZA UNA SOLUCIÓN CONVE "i

NI ENTE DEL PROBLEMA CON LA DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOj

DENTRO DE LOS SIGUIENTES TIPOS:


. Co n c é n t r i c o .

. Co n c é n t r i c o d o b l e

. Al t e r n a d o .

En e l t i p o c o n c é n t r i c o , c a d a u n o d e l o s d e v a n a d o s e s t á-

DISTRIBUÍDO A LO LARGO DE TODA LA COLUMNA' EL DEVANADO-

DE TENSIÓN MÁS BAJA SE ENCUENTRA EN LA PARTE INTERNA —

(MÁS CERCANA AL NÚCLEO) Y AISLADO DEL NÚCLEO, Y DEL DE

TENSIÓN MÁS ELEVADA. POR MEDIO DE TUBOS AISLANTES (CAR

TÓN BAQUELIZADO, BAGUELITA, ETC.)

En LA DISPOSICIÓN DE CONCÉNTRICO DOBLE, EL DEVANADO DE

TENSIÓN MÁS BAJA SE DIVIDE EN DOS MITADES DISPUESTAS —

RESPECTIVAMENTE AL INTERIOR Y AL EXTERIOR UNO DE OTRO.

En EL LLAMADO TIPO ALTERNADO, LOS DOS DEVANADOS ESTÁN -

SUBDIVIDIDOS CADA UNO EN UNA CINTA NÚMERO DE BOBINAS —

GUE ESTÁN DISPUESTAS EN LAS COLUMNAS EN FORMA ALTERNADA.

LAS CONSIDERACIONES QUE ORIENTAN DESDE EL PUNTO DE VISTA

DE DISEÑO, LA DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS, SON AQUELLOS

REFERENTES AL ENFRIAMIENTO, EL AISLAMIENTO, A LA REACTAfc

CIA DE DISPERSIÓN Y A LOS ESFUERZOS MECÁNICOS.

Co n r e l a c i ó n a l o s a i s l a m i e n t o s , l a s o l u c i ó n m á s c o n v e -

NI ENTE LA REPRESENTA EL TIPO CONCÉNTRICO SIMPLE, PORQUE-

REQUIERE DE UNA SOLA CAPA AISLANTE ENTRE LOS DOS DEVANA-

DOS, POR LO QUE ESTA DISPOSICIÓN ES VENTAJOSA EN EL CASO

DE TENSIONES ELEVADAS.

EL LLAMADO CONCÉNTRICO DOBLE TIENE LA PRERROGATIVA DE —

DAR LUGAR A LA REACTANCIA DE DISPERSIÓN CON VALOR DE AL

REDEDOR DE LA MITAD DE AQUEL RELATIVO AL CONCÉNTRICO SI«

PLE. EL TIPO ALTERNADO. EN CAMBIO, PERMITE VARIAR TALES

REACTANCIAS, REPARTIENDO EN FORMA DISTINTA LAS POSICIO -

NES DE LAS BOBINAS DE LOS DOS DEVANADOS. PARA LOS ES —

FUERZOS MECÁNICOS SON MEJOR LAS DISPOSICIONES DE TI PC AL

TERNADO, PUES PERMITE QUE EL TRANSFORMADOR SOPORTE MEJOR

LOS ESFUERZOS MECÁNICOS


o) bt c)

D IS P O S IC IO N D E L O S D E V A N A D O S

o }.— Concéntrico b ).— Doble Concéntrico c ) — Allom ado

IZQUIERDO OERECHO

IZQUIERDO IZQUIERDO OERECHO

D EVAN A D O S D ERECH O IZQUIERDO

DEVANADO C ILIN D R IC O V A RIA S C A P A S

o ) V IS T A E X TE R N A

b ) A IS L A M IE N TO A L F IN A L D E L A BO eiN A C > CIAGRAMA E L E C TR IC O C O N TA P S

3.3.3. Co n s t r u c c i ó n p e. lo ? GEVa m b SS.

Co m o s e i n d i c ó a n t e r i o r m e n t e , lo s c o n d u c t o r e s u s a d o s p¿

RA LA CONSTRUCCIÓN DE LOS DEVANADOS, PUEDEN SER DE ALAfl

BRE CIRCULAR (CON UN DIÁMETRO COMPRENDIDO ENTRE 0.2 Y -

O.*! HM) O BIEN SOLERA DE DISTINTAS MEDIDAS.

Se g ú n s e a e l t i p o d e l a s e s p i r a s d e l a s b o b i n a s , s e pu£

DEN CONSTRUIR EN DOS FORMAS:

, He l i c o i d a d l CONTINUA.

. Co n b o b i n a s s e p a r a d a s (d i s c o i d a l e s )

La s b o b i n a s h e l i c o i d a l e s se h a c e n , p o r LO GENERAL. CUAfl

DO EL CONDUCTOR EMPLEADO ES DE SOLERA, LO ÚNICO QUE SE-

DEBE TENER CUIDADO ES EN LA FORMA DEL AISLAMIENTO CON -

RESPECTO AL NÚCLEO Y EVENTUALMENTE SU CONSTITUCIÓN ME -

cánica. Este tipo de construcción tiene cierto tipo de

limitaciones, EN CUANTO AL AISLAMIENTO SE REFIERE, AÚN*

-CUANDO SE PUEDA CONSTRUIR EN VARIAS CAPAS, POR LO QUE J

SU PRÁCTICA SE LIMITA A LOS DEVANADOS DE BAJA TENSIÓN.

LA CONSTRUCCIÓN DE BOBINAS DISCOIDALES (PARA DEVANADOS-

CON BOBINAS SEPARADAS), GENERALMENTE SE HACE CON EL MIS.•

MO NÚMERO DE ESPIRAS POR BOBINA Y DE CAPAS SE HACE DE

MANERA QUE SE LIMITE LA TENSIÓN MÁXIMA ENTRE ESPIRAS

DE CAPAS ADYACENTES A UN VALOR ENTRE 200 Y 300 VOLTS, J

CON ESTO SE ESPERA QUE EN GENERAL, Y SÓLO EN CASOS


VISTA EN PLANTA DE LA BOBtNADORA

GUIA DEL ALAMBRE

J - ROLLO D€ ALAMBRE

MAQUINA BO BIN A D O RA

1 - M OTOR ELEC TR IC O

2 - BAN D A

3 . - CUBIER TA

4 - CONTADOR DE VUELTAS5 - cunrcH6 - E JE

7 - B A S E DE P A P E L O CARTON

B - M OLDE DE M ADERA

9 - TU ER C A OE A JU S TE

10 - PEDAL OE C O N TR O L

MOLDE OE L A BOBíNP TIP O DISCOIDAL

1 3 9

La constiucción del transformador

EXCEPCIONALES, EL VOLTAJE POR BOBINA SEA CUANDO MUCHO -

1000 VOLTS ENTRE CAPAS SEPARADAS POR PAPEL AISLANTE.

Con relación a la posición de los d e v a n a d o s, los trans

formadores SON DE DOS t i p o s: DE DEVANADOS CONCÉNTRICOS-

Y DE DEVANADOS ALTERNADOS,

t.N EL CASO DE LOS TRANSFORMADORES CON DEVANADOS CONCÉN-

1 RICOS, ESTOS, LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO, SON

COMPLETAMENTE DISTINTOS Y SE ENCUENTRAN MONTADOS UNO —

DLNTRO DEL OTRO SOBRE EL NÚCLEO, ESTANDO, POR RAZONES -

DE AISLAMIENTO, PRINC!PALMENTE EL DEVANADO DE MENOR VOL

TAJE MAS CERCA DEL NÚCLEO.

EN TRANSFORMADORES DE MAYOR POTENCIA Y SÓLO EXCEPCIO-

NALMENTE, SE PUEDE DIVIDIR EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE-

FN DOS PARTES, DE MANERA GUE UNO QUEDE CERCANO AL NÚ —

CLEO Y LA OTRA SE COLOQUE SOBRE EL DEVANADO DE ALTA TEN

SIÓN, ES DECIR, ES UN BOELE CONCÉNTRICO.

LA DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS CONCÉNTRICA, ES LA GUE-

TIENE UN MAYOR CAMPO DE APLICACIÓN.

Cualquiera que sea el tipo de d e v a n a d o, la construcción

DE LAS BOBINAS SE HACE NORMALMENTE SOBRE MOLDES DE MAD£

RA O METALICOS MONTADOS SOBRE BOBINADORAS O DEVANADORAS

CUYO TIPO ES DISTINTO, DEPENDIENDO PRINCIPALMENTE DEL -

BOBINA CILINDRICA OE CAPA SEN- BOBINA CILINDRICA DE CAPA DOBLEC ILLA CON DOS CONDUCTORES EN CON DOS CONDUCTOR ES E N PARALELOPARALELO

* 3

M ETODO DE CONEXION ENTR E BOBINAS o ) CONEXION NORMAL b ) CONEXION INVERTIDA

• rWWVNVMV of2p¡V¡¡WA¡y

DISPOSICION CONCENTRICA DE LAS BOBINAS


TAMAÑO DE BOBINAS POR CONSTRUIR. En EL CASO DE BOBINAS

PARA TRANSFORMADORES PEQUEÑOS, QUE SE PUEDEN HACER EN -

TALLERES DE BOBINADO, ESTAS BOBINAS SON DE TIPO MANUAL,

V EVENTUALMENTE SE PUEDEN LLEGAR A USAR TORNOS.

Cu a n d o s e t e r m i n a d e d e v a n a r u n a b o b i n a , a n t e s d e s u mojj

TAJE SE LE DEBE DAR UN TRATAMIENTO COMO SECARLA EN VACÍO

PARA QUITAR POSIBLES RESTOS DE HUMEDAD, Y TAMBIÉN UN PRQ

CESO DE IMPREGNACIÓN DE BARNIZ AISLANTE Y HORNEADO A UNA

TEMPERATURA QUE DEPENDE DEL TIPO DE BARNIZ Y CUYO OBJETI

VO ES DAR CONSISTENCIA MECÁNICA.

A is l a m ie n t o e x t e r n o d e l o s d e v a n a d o s .

Los DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO, DEBEN ESTAR AISLA

DOS ENTRE SÍ, GENERALMENTE ESTE AISLAMIENTO SE HACE POR

MEDIO DE SEPARADORES DE MADERA, BAQUELITA O MATERIALES-

AISLANTES SIMILARES QUE ADEMÁS CUMPLAN CON FUNCIONES RE

FRIGERANTES.

SIST EM A D E ARMADO A X jA L jX ; UPS DEVANADOS PO R M E D 10J3E TORNILLOS DE PRESION

A ISLA M IEN TOANILLO DE

SISTEMA DE A M B RE .AXIAU3EJ.0 S DEVANADOS MEDIANTE T O C


H O S OPUESTOS DE PRESION,

De l a f i g u r a

1. Yu g o del n ú c l e o,*

2. Colum na del n ú c l e o.

3. Angulo (o s o l e r a) d e sujeción (herr a j e)

Torni llos d e p r e s i ó n,

5. Separadores a i s l a n t e s.

6. Anillos d e mate rial a i s l a n t e,

7. Devanado de alta t e n s i ó n.

8. Devan a d o de b a j a tensión.

} - NuClAO2 u r m o a u r o o Yogo 3- Tornillo firpnie 4 - Anillo pora fijw •*>» «l wrotto» 5- Bobino*

Union o e l y u g o a l a s piernas de l n ú c l e o

El a i s l a m i e n t o e n t r e l a s f a s e s d e lo s t r a n s f o r m a d o r e s

TRIFÁSICOS SE EFECTUA SEPARANDO CONVENIENTEMENTE LAS <|

LUMNAS, ENTRE LAS CUALES SE INTERPONEN ALGUNAS VECES

PARADORES O DIAFRAGMAS DE CARTÓN TRATADO O BIEN DE

LITA.

El AISLAMIENTO EXTERNO ENTRA LAS FASES, SE LOGRA POR M£

DIO DE LAS BOQUILLAS A LAS QUE SE CONECTAN LAS TERMINA

LES DE LOS DEVANADOS.

3.3.4. Co n e x i o n e s d e l o s d e v a n a d o s .

Cu a n d o s e c o n s t r u y e u n d e v a n a d o , s e p u e d e b o b i n a r e n

SENTIDO A LA DERECHA O A LA IZQUIERDA ÍCCN RESPECTO

SENTIDO DE LAS MANECILLAS DEL RELOJ), SE HA OBSERVA]

QUE UNA CORRIENTE QUE TIENE UN DETERMINADO SENTIDO,

DUCE UN FLUJO MAGNÉTICO EN SENTIDO OPUESTO, SE TIENE

DEVANADO CONSTRUIDO HACIA LA IZQUIERDA O UN DEVANADO

CIA LA DERECHA, ESTO SE DEBE TOMAR EN CONSIDERACIÓN,

RA EVITAR QUE CON LAS CONEXIONES QUE SE REALICEN, SE

TENGAN FLUJOS OPUESTOS O VOLTAJES INDUCIDOS OPUESTOS,

En GENERAL, CADA FABRICANTE a d o p t a u n s e n t i d o ú n i c o

DEVANADO PARA TODAS LAS BOBINAS, TANTO SECUNDARIAS C!

PRIMARIAS.

En LOS TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS DE DOS COLUMNAS,

FLUJO ES DIRECTO Y EN SENTIDO OPUESTO EN LAS DOS COLI

ÑAS, ESTO SIGNIFICA QUE DEBE HABER UNA FORMA DE CONEXI


EN SERIE Y OTRA EN PARALELO PARA LAS BOBINAS.

PRINCIPIO «4. DEVANADO

oa oe vanado StN rtD O DEL ri-UJO EN EL NUCi.ro DTUN TRA^VCM CCn

MONOFASICO

I N C O R R E C T A l 1 C O R R E C T AI

c o n e x i c r j e n p a r a l e l o d e l o s d e v a l a d o s

C O N E X I O N E N S E R I E D E B O B IN A S

O ) C a n a « r o * n C O r r « C * a b ) C C f > # « l d ^ E r r '

C O N E X IO N E N R A R A L E L O D E D E V A N A D O S

1 4 6

qV - De venado da dto voltoja

bV= Devonodo da bajo voltaje

A R R E G L O DE L O S D EVAN A D O S D E U N T R A N S F O R M A D O R TIPOC O L U M N A S

o).— Vista externa b).— Clcgramo esquemático

1— Devanado da elfo voltaje2— Devanado da boje vottoje3 — Núcleo

4 — Yugo superior

5 - Yugo Inf

D IA G R A M A S D E CO N EXIO N P A R A T R A N S F O R M A D O R E SMONO FA S IC O S

üV-Diogroma esquemático

b). Diagram a de conexiones

I — Dlcgramc

Z - Ce veno do secundario

3 — Devanado primario

4 — Plerno

I Conexión serle del mismo lado

I I Conexión serie de lodos opuestos

I I I Conexión parólelo latos cpuestos

I V Conexión paralelo del mismo lado

147

A R M A D O D E L A IS L A M IE N T O D E L N U C LE O P A R AM O N T A JE D E B O C IN A S

C O N E X IO N E S E N T R E B O B IN A S

I — T U B O A IS L A N TE2 — BO BIN AS3 — SEPAR ADO R ES

4 — GUIA D E M O N TA JE

148

M o n t a j e d e la s bobinas v ei ai sla mi ent o d e l n ú c l e o

i / . 1/ t * l o r r . I * * i i c c>* l a b o b i n a

c o n m \ f i n a l <3*1 n o c i v o

M o n t a j e o e l a b o b i n a

1 4 9

LAMINACION D EL YUGO DESPUES DEL M O NTAJE DE BO BIN A S

Fijación d e l a s bobinas y el y o g o supcrio*?

150

CONOUCTORES

DETALLE DE MONTAJE DE 80BINAS EN

LAS PIERNAS DEL TRANSFORMADOR

v í s t a o e l n ú c l e o y b o b i n a s

E N S A M B L A D A S PARA UN TR A N S FORMADOR TR IF A S IC O

151


Cambio en la relación de transformación.

En u na r ed de dist ribuci ón, la tensión no es exac ta -

MENTE LA MISMA EN TODOS LOS PUNTOS. DEBIDO A QUE LA -

CAÍDA DE TENSIÓN DEPENDE DE LA DISTANCIA DEL PUNTO DE

ALIMENTACIÓN Y DE LA MAGNITUD DE LA CARGA. PARA PO -

DER EMPLEAR LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN EN --

LOS DISTINTOS PUNTOS DE LA RED Y ADAPTARLOS A LAS VA

RIACIONES DE TENSIÓN. SE PROVEE UNO DE LOS DEVANADOS-

DE UN CAMBIADOR DE DERIVACIONES (El DE ALTA TENSIÓN)-

DE TAL FORMA QUE SE PUEDAN AUMENTAR O DISMINUIR EL N¿

MERO DE ESPIRAS Y EN CONSECUENCIA, VARIAR LA RELACIÓN

DE TRANSFORMACIÓN DENTRO DE LÍMITES ESTABLECIDOS, ES-.

TOS LÍMITES. NORMALMENTE SON DEL 5%.

A . MATERIALES ELECTRICOS USADOS EN LA CONSTRUCCION DE TRANSFQRMA-J

DORES.

3 .'4 .1 . CONDUCTORES aECTRlCOS.LOS MATERIALES USADOS COMO CONDUCTORES EN LOS TRANS -

FORMADORES, AL IGUAL QUE LOS USADOS EN OTRAS MÁQUINAS

ELÉCTRICAS, DEBEN SER DE ALTA CONDUCTIVIDAD, YA QUE

CON ELLOS SE FABRICAN LAS BOBINAS. LOS REQUISITOS -

FUNDAMENTALES QUE DEBEN CUMPLIR LOS MATERIALES CONDI

TORES, SON LOS SIGUIENTES:

I) La MÁS ALTA CONDUCTIVIDAD POSIBLE.

II) El MENOR COEFICIENTE POSIBLE DE TEMPERATURA POR-

S E N T I D O P E L D E V A N A D O P A R A U N T R A N S F O R M A D O R T R I F A S I C O

P r t r c í p i o d f l d * . o o o í o F i n d f < O t v o r o i J O

F «n dal dovorvidf O

OÍDevorodoc lo Joo*c-ho

P r l n r l p l o d a l U a V o n o d Ob

b ) ü » v o p u < ? 0 O l a u G u t a r d o

E S Q U E M A D E P R I N C I P I O D E L. C A M B IA D O R

D E D E R IV A C IO N E S E N A L T A T E N S I O N

1 5 3

Al

r - Cl

íC I

: c i

c i

cz

rea

[C 2

C 2

XI X2 X3 X4 X5 I I o o o o

A R R E G LO M A G N E T IC O DE U N A B O B IN A CON C A P A S

M U L T I P L E S Y 5 T A P S D E V O L T A J E

o l — Cciribiodor de derivoclones b ) .— Plaorooio de cone*ion«i{ T o p e ) s in corga, t ip o del cambiador de derivacionesdistribución

C A M B IA D O R DE

D E R IV A C IO N Í T A P S )

T E R M IN A L E S DE TA P S

DETALLE DE SALIDAS DE TAPS A CAM

BIADORES DE DERIVACIONES

155


RESISTENCIA ELÉCTRICA.

III) Un a ADECUADA RESISTENCIA MECÁNICA

iv) De b e n s e r d ú c t i l e s y m a l e a b l e s .

v) De b e n s e r f á c i l m e n t e s o l d a b l e s .

v i ) Ie n e r una a d e c u a d a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n .

Los m a t e r i a l e s m á s c o m ú n m e n t e u s a d o s c o m o c o n d u c t o r e s -

SON:

COBRE.

E l c o b r e e s p r o b a b l e m e n t e e l m a t e r i a l m á s Am p l i a m e n t e -

USADO COMO CONDUCTOR, YA GUE COMBINA DOS PROPIEDADES Id

PORTANTES GUE SON: ALTA CONDUCTIVIDAD CON EXCELENTES —

CONDICIONES MECÁNICAS Y ADEMÁS TIENE UNA RELATIVA INMU

NIDAD A LA OXIDACIÓN Y CORROSIÓN BAJO CIERTAS CONDICIO

NES DE OPERACIÓN. El ÁLTAMENTE MALEABLE Y DÚCTIL.

CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS CONDUCTORES DE COBRE Y ALUMINIO

C A R A C T E R I S T I C A S COBRE ALUMINIO

i) Densidad (gramos/cn ) 8.94 2.7ií) Punto de fusión °C 1083 657in) Conductividad térmica watt/in3 °C 350 200iv) Resistividad ohm-ra/m2 0.01724 0.0287v) Coeficiente de resistencia por tempe

ratura a 20 UC en ohm/ohm/wCÜ. 00393 0.035

Alu m in io .

En SEGUIDA DEL COBRE. COMO PROPIEDADES DE MATERIAL CON

DUCTOR» EL ALUMINIO ESTÁ GANANDO CADA VEZ MÁS TERRENO -

EN EL CAMPO DE LA APLICACION PARA UN GRAN NUMERO DE -

APLICACIONES A LA INGENIERÍA. OTRA RAZÓN ES LA GRAN -

DEMANDA DE CONDUCTORES QUE NO SE PUEDE SATISFACER SÓ

LO CON CONDUCTORES DE COBRE Y ASOCIADO A ESTO, SE TI£

EL PROBLEMA DE LOS COSTOS.

EL ALUMINIO PURO ES MÁS BLANDO QUE EL COBRE Y SE PUE

DE HACER O FABRICAR EN HOJAS Y ROLLOS LAMINADOS DELGA

d o s . Debido a sus características mecá nicas, e l alumi

NI0 NO SE PUEDE FABRICAR SIEMPRE EN FORMA DE ALAMBRE.

En la ACTUALIDAD, EL ALUMINIO SE USA CON FRECUENCIA -

EN LA FABRICACIÓN DE BOBINAS PARA TRANSFORMADORES.

3 .4 .2 . MATERIALES AISLANTES

Existe una gran diversidad en orígenes y propiedades,

MUCHOS SON DE ORIGEN NATURAL COMO POR EJEMPLO EL PA

PEL, ALGODON, PARAFINA, ETC., OTROS NATURALES, PERO

DE ORIGEN INORGÁNICO, COMO POR EJEMPLO EL VIDRIO, ‘LA

PORCELANA Y LAS CERÁMICAS. EXISTEN TAMBIÉN MATERIALES

SINTÉTICOS COMO EL SILICÓN O COMPUESTOS A BASE DE SI-

LICONES.

3 .4 .3 . PROPIEDADES ELECTRICAS DE LOS MATERIALES AISLANTES

LAS PRINCIPALES PROPIEDADES QUE DETERMINAN lA FACTIBL

LIDAD DE USO DE UN MATERIAL AISLANTE SON!

Materiales eléctricos usados en la construcción 157

La resistividad o resistencia es p e c i f i c a, la tensión ~

DISRDPTIVA. LA PERMIT1VIDAD V LA HISTÉRESIS DIELÉCTRICA

En ADICIÓN A LAS PROPIEDADES DIELÉCTRICAS SE DEBEN CON

SIDERAR TAMBIÉN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y SU CAPACI -

DAD PARA SOPORTAR LA ACCIÓN DE AGENTES QUIMICOS. EL CA

LOR Y OTROS ELEMENTOS PRESENTES DURANTE SU OPERACIÓN.

3A<j. LA TEMPERATURA Y LOS MATERIALES AISLANTES.

Uno de los factores que más afectan la v i d a de los a i s

l a m i e n t o s, ES LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE LAS MÁQUI

NAS ELÉCTRICAS, ESTA TEMPERATURA ESTÁ PRODUCIDA PRINCI

PALMENTE POR LAS PÉRDIDAS Y EN EL CASO ESPECÍFICO DE —

LOS TRANSFORMADORES, DURANTE SU OPERACIÓN. ESTAS PÉRDI

DAS ESTÁN LOCALIZADAS EN LOS SIGUIENTES ELEMENTOS PRIN

CIPALES:

El NÚCLEO O CIRCUITO MAGNÉTICO. AQUÍ LAS PÉRDIDAS SON -

PRODUCIDAS POR EL EFECTO DE HISTÉRESIS Y LAS CORRIENTES

CIRCULANTES EN LAS LAMINACIONES. SON DEPENDIENTES DE LA

INDUCCIÓN. ES DECIR, QUE INFLUYE EL VOLTAJE DE OPERA —

CIÓN.

Los DEVANADOS, AQUl LAS PÉRDIDAS SE DEBEN PRINCIPALMEN

TE AL EFECTO JOULE Y EN MENOR MEDIDA POR CORRIENTES DE-

FOUCAULT. ESTAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS SON DEPENDIEH

TES DE LA CARGA EN EL TRANSFORMADOR.

Se presentan TAMBIÉN PÉRDIDAS en LAS UNIONES o c o n e x i o-

NFS QUE SE CONOCEN TAMBIÉN COMO "PUNTOS CALIENTES*. -

Asi COMO EN LOS CAMBIADORES DE DERIVACIONES.

Todas estas pérdidas producen calentamiento en los - -

TRANSFORMADORES. Y SE DEBE ELIMINAR ESTE CALENTAMIENTO

A VALORES QUE NO RESULTEN PELIGROSOS PARA LOS AISLA —

MIENTOS, POR MEDIO DE LA APLICACIÓN DE DISTINTOS MEDI®

DE ENFRIAMIENTO.

Con EL PROPÓSITO DE MANTENER EN FORMA CONFIABLE V

TISFACTORIA LA OPERACION DE LAS MAQUINAS ELÉEXfll'SlS.. -

EL CALENTAMIENTO DE CADA UNA DE SUS PARTES. BE D ® E —

CONTROLAR DENTRO DE CIERTOS LÍMITES PREVIAMENTE** DtFENT.

d o s . La s perdidas en una maqu i n a eléctrica e o n supor

tantes NO TANTO PORQUE CONSTITUYAN UNA FUENTÍ iJE tNETL

CIENCIA. SINO PORQUE PUEDEN REPRESENTAR UNA >UENT£ IM

PORTANTE DE ELEVACIÓN DE TEMPERATURA PARA LOS DEVANA -

DOS. ESTA ELEVACIÓN DE TEMPERATURA PUEDE PRODUCIR EFE£

TOS EN LOS AISLAMIENTOS DE LOS PROPIOS DEVANADOS,*0 —

BIEN EN LOS AISLAMIENTOS ENTRE DEVANADOS Y EL NÚCLEO .

PCR ESTA RAZÓN. ES SIEMPRE IMPORTANTE QUE TODOS LOS —

AISLAMIENTOS SE MANTENGAN DENTRO DE LOS LÍMITES DE TE«

PERATUPA QUE GARANTICEN SU CORRECTA OPERACIÓN, SIN PER

DER SU EFECTIVIDAD.

Co mo l a elevación e n la temperatura depende tamb i é n de

LA CARGA EN LAS MÁCUINAS, SE DEBE TENER CUIDADO DE MAN

TENER TAMBIÉN A LAS MÁQUINAS DENTRO DE SUS LÍMITES

Materiales eléctricos usados en la construcción 15*»


DE CARGA 0 "CARGABILIDAD* ESTABLECIDOS, PARA ASÍ RES

PETAR LOS LÍMITES DE TEMPERATURA DE SUS AISLAMIENTOS.

En SL REGIMEN NOMINAL DE OPERACIÓN, UN TRANSFORMADOR-

TIENE ESTRECHAMENTE LIGADOS SU VOLTAJE V POTENCIA A -

LOS LÍMITES IMPUESTOS POR LOS AISLAMIENTOS USADOS Y -

EN MENOR GRADO POR LAS PÉRDIDAS POR EFECTO JOULE.

3 ,H.5. CLASIFICACION DE LOS MATERIALES AISLANTES.

LA CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES AISLANTES PARA M¿

QUINAS ELÉCTRICAS CON RELACIÓN A SU ESTABILIDAD TÉR

MICA, CUBRE BÁSICAMENTE SIETE CLASES DE MATERIALES -

AISLANTES QUE SE USAN POR LO GENERAL Y QUE SON LOS -

SIGUIENTES:

C L A S E TEMPERATURA

Y 90 °CA 105 "CE IZO "CB 130 *CF 155 °CH 180 tíCC Mayor a 180 °C

Una DESCRIPCIÓN BREVE DE ESTOS MATERIALES SE DAN A -

CONTINUACIÓN:

CLASE Y

Es t e a i s l a m i e n t o c o n s i s t e d e m a t e r i a l e s o c o m b i n a c i o n e s

DE MATERIALES. TALES COMO ALGODÓN. SEDA Y PAPEL SIN IM

PREGNAR

CLASE A.Est e a i s l a m i e n t o c o n s i s t e d e n a t e r i a l e s o c o m b i n a c i o n e s

DE MATERIALES TALES COMO EL ALGODÓN, SEDA Y PAPEL CON -

ALGUNA IMPREGNACIÓN O RECUBRIMIENTO O CUANDO SE SUMER -

GEN EN DIELÉCTRICOS LÍQUIDOS TALES COMO ACEITE. ÜTROS-

MATERIALES O COMBINACIÓN DE MATERIALES QUE CAIGAN DEN -

TRO DE ESTOS LIMITES DE TEMPERATURA, PUEDEN CAER DENTRO

DE ESTA CATEGORÍA.

CLASE E.

Est e a i s l a m i e n t o c o n s i s t e d e m a t e r i a l e s o c o m b i n a c i o n e s

DE MATERIALES QUE POR EXPERIENCIA O POR PRUEBAS. PUEDEN

OPERAR A TEMPERATURAS HASTA DE 5 °C. SOBRE LA T E M P E R A

TURA DE LOS AISLAMIENTOS CLASE A.

CLASE 8.

Es t e a i s l a m i e n t o c o n s i s t e d e m a t e r i a l e s o c o m b i n a c i o --

NES DE MATERIALES TALES COMO LA ÚNICA, FIBRA DE VIDRIO.

ASBESTOS. ETC. CON ALGUNAS SUBSTANCIAS AGLUTINANTES, -

PUEDEN HABER OTROS MATERIALES INORGANICOS.

Materiales eléctricos usados en la construcción 161


C LA SL .E

ESTF AISLAMIENTO CONSISTE EN MATERIALES 0 COMBINACIO

NES >DE MATERIALES TALES COMO MICA, FIBRA DE VIDRIO, -

ASBESTO, ETC., CON SUSTANCIAS AGLUTINABLES, ASI COMO

OTROS MATERIALES O COMBINACIONES EE MATERIALES NO NE

CESARIAMENTE INORGANICOS.

CLASE H

Este aisl amient o consiste de materiales tales c o m o el

SILICÓN, ELAST&MEROS Y COMBINACIONES )DE MATERIALES TA

LES COMO LA MICA, LA FIBRA DE VIDRIO# ASBESTOS# ETC.-

CON SUSTANCIAS AGLUTINABLES COMO SON LAS RESINAS Y Si

LICONES APROPIADOS.

CLASL-C

Este aisl amient o consiste de materiales o combinacio

nes DE MATERIALES TALES COMO LA MICA, LA PORCELANA, -

VIDRIO, CUARZO CON O SIN AGLUTINANTES.

3 f5 . METODOS DE ENFRIAMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Como ya se m e n c i o n o a n t e s# e l calor producido por las p e r d i

das EN LOS TRANSFORMADORES AFECTA LA VIDA DE LOS AISLAM1EN-

Métodos de enfriamiento 163

TOS. POR ESTA RAZÓN ES IMPORTANTE QUE ESTE CALOR PRODUCIDO -

SE DISIPE DE MANERA QUE SE MANTENGA DENTRO DE LOS LÍMITES TQ

LERABLES POR LOS DISTINTOS TIPOS DE AISLAMIENTO.

LA TRANSMISIÓN DEL CALOR TIENE LAS ETAPAS SIGUIENTES EN LOS-

TRANSFORMADORES:

Co n d u c c i ó n a t r a v é s d e l n ó c l e o . b o b i n a s y d e m á s e l e m e n t o s —

HASTA LA SUPERFICIE.

Tr a n s m i s i ó n p o r c o n v e c c i ó n e n e l c a s o d e l o s t r a n s f o r m a d o r e s

SECOS.

Pa r a l o s t r a n s f o r m a d o r e s e n a c e i t e , e l c a l o r s e t r a n s m i t e --

POR CONVECCION A TRAVÉS DE ESTE DIELÉCTRICO.

Los LIMITES DE CALENTAMIENTO PARA LOS TRANSFORMADORES SE DAN

A CONTINUACIÓN:

PARTE DEL tranSKMMA U K

K)DO DE ENFRIA MIENTO

CLASE DE AISLAMIENTO

(POR TEMPERATURA)

CALENTAMIENTO °C

Devanados Por aire, natu A 60ral o con ven E 7Stilación forza B 80da F 100

H 12SC 150

a) Circuitos magpéti a) Los mi saos valoreseos y otras par - que para los devates. nados.

b} Sin estar en con b) Valores similares-tacto con los de a las partes ais -vanados. lant.es suscepti -

bles de entrar en-contacto con los -devanados.

LIM

ITE

S

DE

CA

LE

NT

AM

IEN

TO

P

AR

A

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

EN

FR

IAD

OS

P

OR

A

CE

IT

E


o

uj ~<ro

tnlo

o UJ

o —»<C LiJ -1 Oz d < r oO í

<cr=3

<c

su_zLoJ

U Jo

o

< <§ § fNj UJ K *-o z

z z o o

o o

3 5

< ~ — =3 tt U U ü 13 <c i - o: cr< o o UJ z a . o . q

L AUJ

<O</>— o

a : o— < g z

< > - >

U J<c <■ aa a< < tnn n oo ; cr —iO O

LL_ LL. <

C 0 3Q UJ< I- M X £T UJo

o o— <cc_> cr< UJj ü <_ ~f - c r oz u - CC LU

Oo : cro o <o . ex. z

1 1 z i o coi 1< < O < en =3

O en > Z o <t en00 LU cr cr O o cr< cr UJ O ul z o < no O en U- ZJ z G *z o

o z tn o < c < H-—1 < o z z K LD > o zUJ u < < Zí z Ul LU

cr cr H- K - i UJ •—z o UJ fr- < z LU QUJ U- 13 z cr <

</> O < _ . cr LU z cr UJ — 1z z z cr «n O CL UJ o - J enCD < < < a s: - J a> —«<3 cr 1- c . en < UJ < <£ <

fr UJ > i— M > frX z cr X cr cr z eí. en

CD uí c o LA O UJ < < z UJ oLD Q o G LA G to _ i o => o _J

c r

<c

o .

en3

O

e/iO

5

LU 1 €/>1— — LUcr H ►—< tuj cr

CL z <<c O Q-

< <to —1 2 1 en*— <z Z «n crUJ lu cr O fr-*— o fr- o

UJ — •—»K Cr => >•-« UJ o

tn u j a_ cr enU 13 — o

< < jt tn o o


3.5.1. Líquidos refrigerantes y aislantes

El CALOR PRODUCIDO POR LAS PÉRDIDAS SE TRANSMITE A TRAVÉS DE

UN MEDIO AL EXTERIOR, ESTE MEDIO PUEDE SER AIRE 0 BIEN LiGUI

DO

LA TRANSMISIÓN DEL CALOR SE HACE POR UN MEDIO EN FORMA MÁS O

MENOS EFICIENTE, DEPENDIENDO DE LOS SIGUIENTES FACTORES:

. LA MASA VOLUMÉTRICA

. El COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA.

. LA VISCOSIDAD

El CALOR ESPECÍFICO

LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

En CONDICIONES GEOMÉTRICAS Y TÉRMICAS IDÉNTICAS, EL ACEITE -

ES MEJOR CONDUCTOR TÉRMICO QUE EL AIRE, ES DECIR RESULTA MÁS

EFICIENTE PARA LA DISIPACIÓN DEL CALOR.

CESIGNACIÓN DE los MÉTODOS DE ENFRIAMIENTO

LOS TRANSFORMADORES ESTÁN POR LO GENERAL ENFRIADOS POR AIRE

O ACEITE Y CUALQUIER MÉTODO DE ENFRIAMIENTO EMPLEADO DEBE -

SER CAPAZ DE MANTENER UNA TEMPERATURA DE OPERACIÓN SUFICIEN

TEMENTE BAJA Y PREVENIR "PUNTOS CALIENTES" EN CUALQUIER PAR

TE DEL TRANSFORMADOR. El ACEITE SE CONSIDERA UNO DE LOS MEJfi

RES MEDIOS DE REFRIGERACIÓN QUE TIENE ADEMÁS BUENAS PROPIED¿

DES DIELÉCTRICAS Y QUE CUMPLE CON LAS SIGUIENTES FUNCIONES:


. fiCTUA COMO AISLANTE ELECTRICO

. flCTUA COMO REFRIGERANTE

. PROTEGE A LOS AISLAMIENTOS SOLIDOS CONTRA LA HUMEDAD Y EL

AIRE

Con RELACION A LA TRANSFERENCIA DEL CALOR ESPECIFICAMENTE,

LAS FORMAS EN QUE SE PUEDE TRANSFERIR POR UN TRANSFORMADOR

SON LAS SIGUIENTES:

. Co n v e c c i ó n

. Ra d i a c i ó n

. CONDUCCION

Co n v e c c i ó n

La TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION SE PUEDE HACER EN *

DOS FORMAS:

. Po r c o n v e c c i ó n n a t u r a l

. POR CONVECCION FORZADA

CONDUCCION

La CONDUCCION ES NORMALMENTE UN PROCESO LENTO POR EL CUAL S'

TRANSMITE EL CALOR A TRAVÉS DE UNA SUBSTANCIA POR ACTIVIDAD J

MOLECULAR. LA CAPACIDAD QUE TIENE UNA SUBSTANCIA PARA CONDL«j

CIR CALOR SE MIDE POR SU "CONDUCTIVIDAD TÉRMICA". ESTA FOFM*

DE TRANSFERENCIA DEL CALOR SE PRESENTA EN EL TRANSFORMADOR H

EN MAYOR 0 MENOR GRADO EN ALGUNAS PARTES DEL TRANSFORMADOR,

COMO POR EJEMPLO, DEL PAPEL AISLANTE AL ACEITE AISLANTE ES -

POR CONVECCION NATURAL.

Es LA EMISION O ABSORCION DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS QUE SE

DESPLAZAN A LA VELOCIDAD DE LA LUZ Y REPRESENTA EN TEMPERATE!

RAS ELEVADAS UN MECANISMO DE PÉRDIDA DE CALOR. En EL CASO DE

LOS TRANSFORMADORES, LA TRANSFERENCIA DEL CALOR A TRAVÉS DEL

TANQUE Y LOS TUBOS RADIADORES HACIA LA ATMOSFERA ES POR RA

DIACION.

La SELECCION DEL MÉTODO DE ENFRIAMIENTO DE UN TRANSFORMADOR

ES MUY IMPORTANTE, YA QUE LA DISIPACION DEL CALOR, COMO YA -

SE MENCIONO ANTES, INFLUYE MUCHO EN SU TIEMPO DE VIDA Y CAPA

CIDAD DE CARGA, ASÍ COMO EN EL AREA DE SU INSTALACION V SU -

COSTO. ÜE ACUERDO A LAS NORMAS AMERICANAS ( ASA C57-19<i8 ) -

SE HAN NORMALIZADO O DEFINIDO ALGUNOS MÉTODOS BASICOS DE EN

FRIAMIENTO, MISMOS GUE SE USAN CON LA MISMA DESIGNACION EN -

MÉXICO Y SON LOS SIGUIENTES:

1. TIPO AA

Tr a n s f o r m a d o r e s t i p o s e c o c o n e n f r i a m i e n t o p r o p i o , e s t o s

TRANSFORMADORES NO CONTIENEN ACEITE NI OTROS LÍQUIDOS PA

RA ENFRIAMIENTO, EL AIRE ES TAMBIÉN EL MEDIO AISLANTE QUE

RODEA F.L NOCLEO Y LAS BOBINAS, POR LO GENERAL SE FABRICAN

CON CAPACIDADES INFERIORES A 2000 kVA Y VOLTAJES MENORES

DE 15 KV.

2 . T IP O AFA

Transformadores t i p o seco con enfriamiento por a i r e forza

DC» SE EMPLEA PARA AUMENTAR LA POTENCIA DISPONIBLE DE LOS

TIPO AA Y SU CAPACIDAD SE BASA EN LA POSIBILIDAD DE DISI

PACIÓN DE CALOR POR MEDIO DE VENTILADORES O SOPLADORES.

3 . T IP O AA/FA

Transformador t i p o seco con enfriamiento natural y con en

FRIAMIENTO POR AIRE FORZADO* ES BASICAMENTE UN TRANSFORMA

DOP TIPO AA AL QUE SE LE ADICIONAN VENTILADORES PARA AU

MENTAR SU CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE CALOR.

ÍJ. TIP O OA

Transformador sumergido en acei te con enfriamiento n a t u

r a l» EN ESTOS TRANSFORMADORES EL ACEITE AISLANTE CIRCULA

POR CONVECCIÓN NATURAL DENTRO DE UN TANQUE QUE TIENE PAR£

DES LISAS O CORRUGADAS O BIEN PROVISTOS CON TUBOS RADIADO

r e s . Esta solución se adopta para transformadores de m As

de 50 kVA con volt ajes superiores a 15 KV.

168 La construcción de! transformador

5 . T IP O OA/FA

Tr a n s f o r m a d o r s u m e r g i d o e n l í q u i d o a i s l a n t e c o n e n f r i a

m i e n t o PROPIO Y CON ENFRIAMIENTO POR AIRE FORZADO, ES BA

SICAMENTE UN TRANSFORMADOR OA CON LA ADICIÓN DE VENTILADO

RES PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE CALOR EN

LAS SUPERFICIES DE ENFRIAMIENTO.

TIP O OA/FOA/FOA

Tr a n s f o r m a d o r s u m e r g i d o e n l í q u i d o a i s l a n t e c o n e n f r i a

m i e n t o PROFIO/CON ACEITE FORZADO - AIRE FORZADO/CON ACEI

TE FORZADO/AIRE FORZADO.

Co n e s t e t i p o d e e n f r i a m i e n t o s e t r a t a d e i n c r e m e n t a r e l

RÉGIMEN DE OPERACIÓN í CARGA ) DE TRANSFORMADOR TIPO OA

POR MEDIO DEL EMPLEO COMBINADO DE BOMBAS Y VENTILADORES.

El AUMENTO DE LA CAPACIDAD SE HACE EN DOS PASOS: EN EL —

PRIMERO SE USAN LA MITAD DE LOS RADIADORES Y LA MITAD DE

LAS BOMBAS CON LO QUE SE LOGRA AUMENTAR EN 1.33 VECES LA

CAPACIDAD DEL TIPO OA, CON EL SEGUNDO PASO SE HACE TRABA

JAR LA TOTALIDAD DE LOS RADIADORES Y BOMBAS CON LO QUE SE

LOGRA UN AUMENTO DE 1.667 VECES LA CAPACIDAD DEL OA. SE -

FABRICAN EN CAPACIDADES DE 10000 KVA MONOFÁSICOS O 15000

KVA TRIFÁSICOS.

T IP O F0A

Su m e r g i d o e n l í q u i d o a i s l a n t e c o n e n f r i a m i e n t o p o r ac e i t e

FORZADO Y DE AIRE FORZADO. ESTOS TRANSFORMADORES PUEDEN -


TR A N S F O R M A D O R E N FR IA D O P O R A C E IT E

l T IP O O A ) L A S F L E C H A S IN D IC A N L A —

CIR CU LA C IO N D E L A C F IT E C A L IE N T E -

TR A N S FO R M A D O R E N F R IA D O POR A C E IT E C ON

C IR C U L A C IO N D E A IR E F O R Z A D O ITIR C O A / F A >

171

ABSORBER CUALQUIER CARGA DE PICO A PLENA CAPACIDAD YA QUE

SE USA CON LOS VENTILADORES V LAS BOMBAS DE ACEITE TRABA

JANDO AL MISMO TIEMPO.

8 . T IP O OW

Su m e r g i d o en l í q u i d o a i s l a n t e c o n e n f r i a m i e n t o p o r a g u a .

En ESTOS TRANSFORMADORES EL AGUA DE ENFRIAMIENTO ES CONDU

CIDA POR SERPENTINES, LOS CUALES ESTÁN EN CONTACTO CON EL

ACEITE AISLANTE DEL TRANSFORMADOR Y SE DRENA POR GRAVEDAD

O POR MEDIO DE UNA BOMBA INDEPENDIENTE. El ACEITE CIRCULA

ALREDEDOR DE LOS SERPENTINES POR CONVECCION NATURAL.

9. TIPO FOW

TRANSFORMADOR SUMERGIDO EN LÍQUIDO AISLANTE CON ENFRIA

MIENTO DE ACEITE FORZADO Y CON ENFRIADORES DE AGUA FORZA

DA. Es t e ripo d e t r a n s f o r m a d o r e s e s p r á c t i c a m e n t e i g u a l -

QUE EL FO A, SÓLO QUE EL CAMBIADOR DE CALOR ES DEL TIPO -

AGUA - ACEITE Y SE HACE EL ENFRIAMIENTO POR AGUA SIN TE

NER VENTILADORES.


N U C L E OA l t o » » * U fc i Q 5 O t W ’ í A D O S V K L

I W R I G E * * A N T E

D E V A N A D O D EB A J O \ O ^ T * J f D f » A N A D O

D E A L T O

V O L T A J F

ruaos»R A G l i D O R t S

C IR C U L A C IO N N A T U R A L . D E L A C E IT E Y D E L A I R E C O A )

C A i . E N T A W . E N T O

D IAG R AM A D E T E M P E R A T U R A S

A© ■ ACEITE REFRIGERANTE

A C ■ A C E I T E E N L O S D E V A N A D O S

D E a E X T R A C C I O N D E L O S D E V A N A D O S

E * A i < n r o C A L I E N T E

A D - C E * O R A D I E N T E D E L A C O R V A D E L

A C E ( T E

© ■ C A L E N T A M I E N T O M E O I O D E L A C U R V MN u C L E D

A L T U R A D E L O * DEVANADOS Y DEL REfrJKirftANTC

C A L E N T A M » E N T O

d i a g r a m a d e t e m p c r a t a r a s

MvCl O

D E V A N A D O D E B A J O V O L T A J E

C IR C U L A C IO N N A T U R A L D E L A C E I T E C O N C IR C U L A C IO N F O R - Z A O A D E A I R E

D E V A / i A l x . D E B A X V atA Jt

Ü O M U A D C A C » l ' L

A L '

A l U l A t t L O SOEVANAuOSY CCL REFRIGERANTE

B A J A

A M B I E N T E

C A L E N - A M I E N T E ,

D i a g r a m a d e t e m p e r a t u r a s

O E X A X A D O D E A l t o v o l t a o E

C IR C U L A C IO N F O R Z A D A D E A C E IT E Y D E L A I R E

173

C A P I T U L O 4

F U N D A M E N T O S DE C A L C U L O D E T R A N S F O R M A D O R E S

CAPITULO <4

FUNDAMENTOS DE CALCULO DE TRANSFORMADORES

U . l . INTRODUCCION

El c á l c u l o o d i s e ñ o d e t r a n s f o r m a d o r e s s e p u e d e d e c i r q u e e s u n a s p e c TO SUFICIENTEMENTE t r a t a d o , e n e l q u e i n t e r v i e n e n a l g u n a s VARIANTES - DEPENDIENDO DEL TIPO DE TRANSFORMADOR Y DE LOS MATERIALES EMPLEADOS. EN LA ACTUALIDAD LOS FABRICANTES DE TRANSFORMADORES A GRAN ESCALA, - DISPONEN POR LO GENERAL DE PROGRAMAS PARA COMPUTADORA PARA DISEÑO Y - DE LABORATORIOS APROPIADOS DE PRUEBA Y DESARROLLO.

NO OBSTANTE, LOS CONCEPTOS BÁSICOS DEL CÁLCULO DE TRANSFORMADORES SE DEBEN CONOCER POR LAS PERSONAS RELACIONADAS CON LAS MÁQUINAS ELÉCTRI

CAS, YA QUE ESTO NO SOLO PERMITE UNA MEJOR COMPRENSION DE SU FUNCIONA MIENTO, SINO TAMBIÉN SE ESTÁ EN POSIBILIDAD DE ENTENDER MEJOR LAS POSIBLES FALLAS QUE TIENEN Y SU REPARACION.

*4.2. DIMENSIONAMIENTO DE LftS PARTFS ACTIVAS SEL TRANSFORMADOR

Co m o s e s a b e , l o s t r a n s f o r m a d o r e s e s t á n c o n s t i t u i d o s p r i n c i p a l m e n t e -POR EL NÚCLEO Y LOS DEVANADOS < BOBINAS ), EN PRINCIPIO EL TRATAMIENTO PARA EL CÁLCULO DE LAS CARACTERISTICAS 'DEL NÚCLEO CORRESPONDE AL - QUE SE DA PARA EL CÁLCULO DE UN CIRCUITO MAGNÉTICO, ES DECIR SE PARTEN DE LOS MISMOS CONCEPTOS Y BASES PARA EL CÁLCULO DE UN REACTOR, Y EN PARTE, UN ELECTROIMÁN. LOS CONCEPTOS BÁSICOS DE CÁLCULO ESTÁN DADOS POR "LA DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO" ( ÜM ) EXPRESADA EN WEBER/M2 Y EL FLUJO MAGNÉTICO ( ÍM ) EXPRESADO EN WEBER, DE MANERA QUE LA SEC

CION DE UN NÚCLEO MAGNÉTICO SE PUEDE CALCULAR COMO:

s = mBm

Pa r t i e n d o d e l h e c h o q u e s e h a f i j a d o l a d e n s i d a d d e f l u j o Bm, c o n u n -

177

178 Fundamentos de cálculo de transformadoresCIERTO CRITERIO DE CONVENIENCIA OUE TOMA EN CONSIDERACION LA POTENCIA DEL TRANSFORMADOR* LAS PÉRDIDAS EN LOS MATERIALES V EL SISTEMA DE EN

FRIAMIENTO EMPLEADO COMO MEDIDA DE ORIENTACION* SE DA LA TABLA SIGUIENTE EN DONDE SE DA EL VALOR MEDIO DE LA INDUCCION EN FUNCION DE LA POTENCIA.

TABLA 4 .1

DENSIDAD DE FLUJO MEDIO EN FUNCION DE LA

POTENCIA EN TRANSFORMADORES

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR

EN kVA

DENSIDAD DE FLUJO Bm

( WEBER/m2 )

5 - 1 0 1 .1 0 - 1 .2 0

10 - 20 1 .1 5 - 1 .2 5

20 - 50 1 .2 C - 1 .3 0

50 - 200 1 .2 5 - 1 .3 5

200 - 500 1 .3 0 - 1 .4 0

MAS DE 500 1 .3 5 - 1 .5 0

Cu a n d o s e u s a l a m i n a c i ó n d e c r i s t a l o r i e n t a d o s e p u e d e t e n e r u n a i n d u c c i ó n HASTA DE 1.6 KEBEF/m2 .

4.2.1. D e t e r m ina c i ó n d e l f l u j o

%Si SE DESPRECIA LA CAIDA DE TENSION EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR SE PUEDE ESCRIBIR QUE:

Vs = ES = 0.44 fNS ÍMDo n d e :

NS = NÚMERO DE ESPIRAS DEL DEVANADO SECUNDARIO

SI SE MULTIPLICA AMBOS MIEMBROS DE LA EXPRESION ANTERIOR POR Is ( LA CORRIENTE NOMINAL SECUNDARIA ) SE OBTIENE LA POTENCIA NOMINAL

F O R M A S D E L A S S E C C I O N E S D E L A S C O L U M N A S

A R C A D E LA SCCCIOHC .6S 7

T I P O D E S E C C I O N E S O E L A S C O L U M N A S

180 Fundamentos de cálculo de transformadores

PN = VS IS = H . m f Ns Is W

En la expresión anterior al producto Ns Is se le puede sustituir porLA RELACIÓN $P|/K, DONDE K = ÍM/NS IS QUE SE CONOCE COMO "EL FACTOR - DE FLUJO" Y QUE DEPENDE DEL TIPO, LA POTENCIA Y TIPO DE ENFRIAMIENTO DEL TRANSFORMADOR. CON ESTA SUSTITUCIÓN SE TIENE:

P« = u . u n f í-í£-K

SI SE EXPRESA LA POTENCIA EN *VA, DESARROLLANDO SE OBTIENE LA SIGUIEJl TE EXPRESIÓN:

Í M = “Lr /” PN /f

DONDE LA CONSTANTE KF ES:

Kf = 1000 K4.44

Pa r a una frecuencia de 60Hz se puede e s c r i b i r:

= 10"2C /~Pm

Para l a cons tante C se pueden adoptar los valores dados en la tabla -SIGUIENTE:

T A B L A 4.2

VALORES DE LA CONSTANTE C PARA E L CALCULO DEL FLUJO

T IP O DE TRANSFORMADOR CONSTANTE C

MONOFASICO

TR IFASICO

T ip o c o l u m n a s

Ac o r a z a d o

T ip o c o l u m n a s

Ac o r a z a d o

0 .1 3 - 0 .2 0

0 .2 6 - 0 .3 9

0 .1 6 - 0 .2 3

0 .3 9 - 0 .5 2

donsidod de f tojo 0

Perdidos y pérdidas opGrentes en el fierro paro lamino

de acero al silicio de 0 . 3 5 I T - Tesla = 10,000 Goiíss

W/*fl

---------» densí(<otf de flujo pico

C u rv o típica de perdidos en el fierro (Lam inaciones) a 6 0 Hz

F I G U R A 6 I

1 8 1

i ^ i u !

a )

q- = 2 5 ” 5 5 ( R A R A A l T A T EN SIO N H A S T A 5 5 )

, h ^ - f 6 - 2 6 f 2 o C * Q

- ^ - = 1 2 — 1 . 8 ( P A R A A L T A T E N S IO N

H A S T A 2 . 5 )

b )C)

Ii r = 5 - 5

- | - = 1 . 5 — 3

-5-= 4 — 7

□B

■* a «fra k-

-*■ eí

T

T

i

R E I . A C I O N E S D E D I M E N S I O N E S P A R A

N U C L E O S D E T R A N S F O R M A D O R E S

1 8 2

r

D I M E N S I O N E S F A S I C A S D E L

N U C L E O

L=Longitud dal nuctac CD»Díílóhcla antrs esotros da piarnos

h « Altura dal nucís*

d =t>lomalro <U! n u d io Ky -Ancho M j í v f i O

HC “ Altura ds lo Sfntofw

C O N E X I O N T I E R R A D E L N U C L E O

183


A LOS VALORES MÁS BAJOS DE C CORRESPONDE» A LOS VALORES MAYORES DEL - NÚMERO DE ESPIRAS DE LOS DEVANADOS. UN DIMENSI0NAM1ENTO BIEN HECHO DE BE CONCILIAR NECESARIAMENTE LOS FACTORES TÉCNICO - ECONÓMICOS,

Después d e h a b e r dete r m i n a d o e l va l o r d e la sección y esta blecid a la FORMA ( SEGÚN SEA EL CASO, CRUCIFORME O DE CRUZ O DE ESCALONES ) SE - OBTIENE EL RADIO DE LA CIRCUNFERENCIA CIRCUNSCRITA, TOMANDO EN CONSIDERACIÓN EL FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO ( AL ATORNILLAR EL NÚCLEO CON - HERRAJES O TORNILLOS > Y CUYOS VALORES SON:

0.86 - 0.90 PARA LAMINACIONES AISLADAS CON PAPEL0.90 - 0.92 PARA LAMINACIONES AISLADAS EN BARNIZ0.85 - 0.90 PARA NÚCLEOS CON ESCALONES

Pa r a transformadores d e núcl eo a c o r a z a d o, l a sección d e l n ú c l e o es -NORMALMENTE RECTANGULAR.

9.2.2. Cálcu lo d e l n ú m e r o d e espiras

Se PARTE DE LA FÓRMULA V =9.99 *N 4>M, PARA EL DEVANADO PRIMARIO SE - CONSIDERA EL VOLTAJE INDUCIDO O FUERZA ELECTROMOTRIZ IGUAL A LA TENSIÓN APLICADA, DESPRECIANDO ASI LA CAIDA DE TENSIÓN. EN LOS TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS LA TENSIÓN A CONSIDERAR ES LA DE FASE. EN LA FÓRMU LA ANTERIOR, CONVIENE RECORDAR QUE N REPRESENTA "EL NÚMERO TOTAL DE ESPIRAS POR FASE". POR LO TANTO CUANDO HAY ESPIRAS FORMADAS POR CONDUCTORES EN PARALELO, SE CONSIDERAN COMO UNA SOLA VUELTA.

Sí SE DIVIDE LA TENSIÓN POR FASE ENTRE EL NÚMERO DE ESPIRAS EN SERIE POR FASE SE OBTIENE EL NÚMERO DE VOLT/ESPIRA, ESTE VALOR PARA UN MISMO TIPO DE TRANSFORMADOR VA AUMENTANDO CON LA POTENCIA. POR EJEMPLO, PARA UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DEL TIPO COLUMNA ENFRIADO POR AIRE, - PARA UNA POTENCIA DE 1 KVA SE PUEDE TENER DE 0.25 - 0.5 VOLT/ESPIRA, EN TANTO QUE PARA UNA POTENCIA DE 100 «VA, TALES VALORES PUEDEN ESTAR ENTRE 3.2 Y 5.5 VOLTS/ESPIRA.

De s d e e l punto de vista d e dise ño, u n a vez que s e dete rmina e l número

Dimenskmarrüento de las partes activas del transformador 185

DE ESPIRAS, SE CALCULAN LOS VOLTS/ESPIRA, QUE DEBEN ESTAR DENTRO DE - LOS LÍMITES ESTABLECIDOS POR LOS FABRICANTES. LOS VALORES MEDIOS A - CONSIDERAR PARA TRANSFORMADORES DE PEQUEÑA V MEDIA POTENCIA SE INDICAN EN LA TABLA SIGUIENTE:

TABLA U.3

VALORES MEDIOS DE VOLTS/ESPIRA EN FUNCION DE LA

POTENCIA

POTENCIA EN kVA VOLTS/ESPIRA

1 0.3 - 0.65 0.7 - 1.1

10 1.0 - 1.625 1.6 - 2.550 2.3 - 3.575 2.7 - H.5

100 3.2 - 5.5

Pa r a o t r o t i p o d e t r a n s f o r m a d o r e s l o s v a l o r e s a n t e r i o r e s s e m o d i f i c a n POR COEFICIENTES PARA CADA CASO. TALES COEFICIENTES SON:

Pa ra transformadores monofásicos en a i r e d e l tipoCOLUMNA 1.2

Pa r a t r a n s f o r m a d o r e s m o n o f á s i c o s e n a c e i t e d e l t iPO COLUMNA 1,35

Pa r a transformadores monofásicos tipo núcleo a c orazado 2.5 - 3.0

Pa r a transformadores en a i r e tipo columna 0.85

, Pa r a t r a n s f o r m a d o r e s e n a i r e a c o r a z a d o 1.3 - 1.6

Ot r o e l e m e n t o i m p o r t a n t e a c o n s i d e r a r e s t a d a d o po r l a l i m i t a c i ó n d e

186 Fundamentos de cálculo de transformadoresLA DIFERENCIA DE POTENCIAL ENTRE LA PRIMERA ESPIRA DE UNA CAPA DE UNA BOBINA Y LA CAPA ADYACENTE, CONSTITUIDA POR LA OLTIMA ESPIRA DE LA CAPA ANTERIOR O LA SIGUIENTE. ESTA DIFERENCIA DE POTENCIAL SE DEBE MANTJ: NER ENTRE 200 Y 300 VOLTS.

4.2.3. Densidad de corriente

La dens idad d e corr iente ( EXPRESADA en AMPERES/MM2 ) EN LOS CONDUCTORES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE TRANSFORMADORES DEPENDE DESDE LUEGO DE LA SECCIÓN o Area DE los cond u c t o r e s, pero para un cier to conductor DADO, ESENCIALMENTE DEPENDE DEL TIPO DE ENFRIAMIENTO USADO. LOS VALORES DE ORDEN DE MAGNITUD QUE SE RECOMIENDA USAR SON LOS QUE SE INDICAN A CONTINUACIÓN:

Transformadores enfriados p o r aire

Con enfriamiento natural 1.1 - 1.6 A/mm2

Trans formadores enfriadosPOR ACEITE

Con enfriamiento natural 2.5 - 2.8 A/MM2Ccn enfriamiento forzado 2.8 - 4.0 A/mm2

4.2,4. Relación entre las perdidas en el fierro y las pérdidas en el -COBRE ( DEVANADOS )

La CONDICIÓN DE RENDIMIENTO MÁXIMO EN UN TRANSFORMADOR SE TIENE CUANDO LAS LLAMADAS PÉRDIDAS EN VACIO EN EL FIERRO Y LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVA NADOS ( EN EL COBRE ) SON IGUALES. COMO EN LA PRÁCTICA LOS TRANSFORMADORES ES MUY RARO QUE TRABAJEN CCN CARGA CONSTANTE, POR LO GENERAL ES MAYOR EL TIEMPO QUE OPERAN CON CARGA DEBAJO DE SU VALOR NOMINAL, QUE - AQUEL QUE OPERA A PLENA CARGA, ENTONCES LA RELACIÓN PvACIo/PcOBRE ES - MENOR QUE LA UNIDAD, Y ES TANTO MAS PEQUERA RESPECTO A LA UNIDAD, MIE(! TRAS SEA MAYOR EL TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO A CARGA REDUCIDA. PARA TOMAR EN CONSIDERACIÓN EL EFECTO DE VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA POR TEMPERATURA, PARA CORREGIR LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS SE PUEDE CONSIDE RAR UN COEFICIENTE KM IGUAL Á 1.1.

Dimensionamiento de las partes activas del transformado! 187

9.2.5. Los AMPERE - ESPIRA POR UNIDAD DE LONGlTflD EN LA COLUMNA

PARA DETERMINAR LA ALTURA h DE LAS COLUMNAS O BIEN PARA VERIFICAR EL - VALOR OBTENIDO EN BASE AL DIAMETRO DE LA CIRCUNFERENCIA CIRCUNSCRITA A LA SECCIÓN DE ÉSTE, SIRVE EL PARAMETRO DE LOS AMPERE - ESPIRA

AMPERE - JESPI r a /c m = = ^ L L l .h b

DE DONDE:

n < CM > = - _ AMP A S P IRA.Am p - e s p i r a /c m

Ni Y N2 SON LAS ESPIRAS EN SERIE POR FASE DEL PRIMARIO Y SECUNDARIO - RESPECTIVAMENTE, Y LAS CORRIENTES PRIMARIO Y SECUNDARIA SON Ij E 12 " RESPECTIVAMENTE. PARA QUE EL DIMENSIONAMIENTO DEL NÚCLEO SEA BIEN REALIZADO, ES NECESARIO QUE EL VALOR DE TAL PARÁMETRO SE ENCUENTRE DENTRO DE LOS LÍMITES DE LA PRACTICA CONSTRUCTIVA QUE INDICA LAS CONVENIEN

CIAS PARA LOS DISTINTOS TIPOS DE TRANSFORMADORES EN FUNCIÓN DE LA POTENCIA. Ta l e s l í m i t e s d e v a l o r e s m e d i o s s e d a n e n l a t a b l a s i g u i e n t e :

188 Fundamentos de cálculo de transformadoresTABLA 4 .4

VALORES MEDIOS DE AMPERE - ESPIRA/CENTIMETRO EN FUNCION DE LA PO

TEN C IA Y T IP O DE TRANSFORMADORES

POTENCIA

( KVfl )

AflPERE - ESPIRA/CFNTI METROS

T R I F A S I C O S M O N O F A S I C O STIP O COLUMNA ACORAZADOS TIP O COLUMNA ACORAZADOS

1 50 - 66 65 - 83 60 - 80 100 - 130

5 85 - 100 110 - 130 100 - 120 170 - 200

10 95 - 120 124 - 156 115 - 140 190 - 240

50 150 - 200 196 - 260 180 - 240 300 - 400.

100 170 - 250 220 - 320 200 - 240 340 - 500

500 230 - 300 300 - 390 270 - 360 460 - 600

1 coo 280 - 370 360 - 480 430 - 570 560 - 740

5 COO 420 - 500 550 - 650 500 - 600 840 - 1000

10 000 550 - 650 720 - 850 660 - 780 1100 - 1300

A.2.6. A i s l a m i e n t o e n t r e d e v a n a d o s y e n t r e d e v a n a d o s y e l n ú c l e o

E l a i s l a m i e n t o e n t r e l o s d e v a n a d o s y e n t r e e s t o s y e l f i e r r o d e l n ú c l e o SOBRE EL CUAL SE ENCUENTRAN DEVANADOS, SE PUEDE HACER DE DISTINTAS FORMAS, SEGÜN SEA EL TIPO DE TRANSFORMADOR.

Sa l v o e n l o s c a s o s d e t r a n s f o r m a d o r e s d e p o t e n c i a m u y p e q u e ñ a y d e l - TIPO n ú c l e o a c o r a z a d o , e l a i s l a m i e n t o s e l o g r a s i e m p r e p o r m e d i o d e -TUBOS AISLANTES ( DE PAPEL BAQUELIZADO, CCLONITA Y SIMILARES ) POR - OTRA PARTE, LA LIMITADA RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL AIRE, LA PRESENCIA DE POLVOS Y LA HUMEDAD, HACEN QUE SEA PREFERENTE EL USO DE TRANSFORMADO-

Dimenxionamiento de las partes activas del transformador 189

RES EN ACEITE CUANDO LA TENSION SOBREPASA LOS 4 A 6 KV.

naturalmente que con el aumento de tensión, el espesor de los aislamientos AUMENTE, POR LO TANTO, CONSIDERANDO QUE EL USO DE ESPESORES NO TABLES PARA LOS TUBOS AISLANTES, ENCUENTRA CIERTAS LIMITACIONES YA SEA PARA LA FABRICACIÓN COMO PARA EL COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL A LAS SOLICITACIONES DIELÉCTRICAS, PARA TENSIONES DE 30 A 1*0 KV, EN LUGAR DE - UN TUBO SE TIENEN DOS O MAS CONCÉNTRICOS, ENTRE LOS CUALES SE DEJA UNA DISTANCIA DE AL MENOS 10 O 15 MM PARA PERMITIR LA CIRCULACIÓN DEL ACEi TE INTERPUESTO Y POR LO TANTO EL ENFRIAMIENTO. En ESTE CASO EL ESPESOR DE LOS TUBOS SE HACE DE 3 A 5 MM. PARA TENSIONES DE OPERACIÓN HASTA 1*0 KV, LOS ESPESORES DE LOS TUBOS SE ADOPTAN COMO LOS ANTES INDICADOS. En LA TABLA SIGUIENTE SE DA COMO UNA MEDIDA DE ORIENTACIÓN LA RELACIÓN EN TRE EL ESPESOR DEL TUBO ( EN MM ) Y LA TENSIÓN DE OPERACIÓN < EN KV ).

TABLA t*.5

ESPESOR DE TOBOS AISLANTES CONTRA TENSION DE OPERACION EN TRANS

FORMADORES

Espesor del tubo( MM )

Tensión de operación ( KV )

i* 10

5 15 •

6 20

7 25

8 30

10 UO

Cuando los tubos se subdividen, el espesor del conjunto aislante ( tubo - ACEITE ) SE PUEDE CALCULAR PRACTICAMENTE CON LA EXPRESIÓN:

d = 0 .Ü 6 V ( CM )

DONDE:


V = Máxima tensión de los devanados# expresada en kV

To d o lo mencionado anteriormente es aplicable tanto al aislamiento entre DEVANADOS# COMO AL AISLAMIENTO CON RESPECTO AL NÚCLEO.

U.2.7, D istancias entre devanados y el y u g o y ent r e los devanados y elTANQUE

Estas distancias mínimas no sClo están relacionadas a las tensiones d eOPERACIÓN# TAMBIEN LO ESTÁN A LA DISTRIBUCIÓN DEL CAMPO ELÉCTRICO EN - LOS PUNTOS CONSIDERADOS. CON TAL PROPÓSITO# CUALQUIER REDUCCIÓN PARA - MEJORAR LAS DISTRIBUCIONES DEL CAMPO ELÉCTRICO# DEBE SER UN PROPÓSITO DEL DISEfiO. EN LA SIGUIENTE FIGURA SE INDICAN CUALES SON LAS DISTANCIAS CONSIDERADAS.

CON RELACIÓN A LA FIGURA ANTERIOR Y A TÍTULO DE ORIENTACIÓN# SE DAN - LOS SIGUIENTES VALORES DE DISTANCIAS MÍNIMAS EN LA TABLA SIGUIENTE:

Dimensk>namiento de los transformadores trifásicos en aire 191

TENSION DE OPERACION 3 5 10 20 30 ÑO 50 60 70 10Ü

En AIRE A MIN. ( MM ) 35 50

EN ACEITE A MIN. ( MM )25 35 55 80 90 100

120120130

130160

160200

b ""m i n . ( MU ) 50 60 75 85 100 120 1Ñ0 150 180

Por RAZONES PRACTICAS, se recomienda no usar valo r e s inferiores a losSIGUIENTES:

Para A: en aire 35 m m

EN ACEITE 20 MM

Pa r a B: W m

Entre los devanados de c olu mnas adyacentes se d e b e n resp etar también -CIERTOS VALORES MÍNIMOS, INDICADOS POR LA DISTANCIA C EN LA FIGURA ANTERIOR, ESTA DISTANCIA SE PUEDE OBTENER DE LA RELACION:

C = 0 .8 KV

C = 0 .9 KV

CUANDO SE USA DIAFRAGMA AISLANTE, ESTA DISTANCIA PUEDE DESCENDER HASTA 10 O 50 MM

Ñ .3 . DIKENSI0NAMIENT0 DE LOS TRAHSFORfIAD0RES TR IFA SICO S EN AIRE

Estos transformadores son por lo general de pequeña potencia y no exisT E NORMALMENTE UN CRITERIO UNIFICADO EN CUANTO AL DISEÑO DE LAS LAMINA CIONES, DE MANERA QUE A TÍTULO DE ORIENTACIÓN SE PUEDEN CONSIDERAR LOS VALORES SIGUIENTES REFERIDOS A LA FIGURA INDICADA.


T6

C

IG

J .

0—+-c-{B-

A = B = 5C E = 3C

C = D = G

SE DAN TAMBIÉN LAS SIGUIENTES RELACIONES:

A = B = / a X B

c = é = ?5 5

E = 3C

TAMBIÉN ES ESTE CASO EL PUNTO DE PARTIDA ES LA DETERMINACION DE LA SUPERFICIE DEL NÚCLEO ( CONSIDERADO DE SECCION RECTANGULAR I

A X B = 3 5 / 'P n / 3 ( CM2 )

Do n d e Pn e s l a p o t e n c i a a p a r e n t e d e l t r a n s f o r m a d o r . La s e c c iCn d e l n ü -

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos 193CLEO ( S >, SUBDIVIDIENDO LA POTENCIA DE LA MÁQUINA EN LAS TRES COLUMNAS Y FIJANDO UN VALOR DE LA CONSTANTE K QUE EE SELECCIONA ENTRE 1.0 V

1.6

S = K / p T

TOMANDO; K = 1.15 ■»

S = 1.15 / S/3

El c á l c u l o d e l n ú m e r o d e e s p i r a s y d e la s e c c i ó n d e LOS CONDUCTORES PA RA LA FABRICACION DE LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO SE HACE TOMAN DO COMO BASE "LAS TENSIONES Y CORRIENTES DE FASE". DE ESTA MANERA. POR EJEMPLO. SI LOS DEVANADOS ESTÁN CONECTADOS EN ESTRELLA Y LA TENSIÓN EN TRE FASES ES DE 440 VOLTS. LOS DEVANADOS SE CALCULAN PARA UNA TENSION DE 440/ / T = 254 V TRATÁNDOSE DE TRANSFORMADORES PEQUEROS ENTRE 3 Y 10 KVA. EL RENDIMIENTO O EFICIENCIA SE PUEDE TOMAR ENTRE 0.85 Y 0.95.

4.4. DIHENSIONAMIENTQ DE LOS TRANSFORMADORES TRIFASICOS DE DISTRIBUCION ENFRIADOS POR ACEITE

De n t r o d e e s t a c a t e g o r í a s e p u e d e n u b i c a r l o s t r a n s f o r m a d o r e s q u e c o m p r e n d e n POTENCIAS QUE VAN DESDE ALGUNAS DECENAS HASTA ALGUNAS CENTENAS DE KVA Y CON TENSIONES PRIMARIAS HASTA DE 34.5 KV O VALORES ALREDEDOR DE ÉSTE. LAS TENSIONES SECUNDARIAS NORMALIZADAS DEPENDEN EN CIERTA MEDIDA DE LA APLICACION ESPECÍFICA Y PUEDEN SER POR EJEMPLO 4 160 VOLTS, 440 VOLTS 6 220 VOLTS ENTRE FASES, CON UNA FRECUENCIA NORMALIZADA QUE EN EL CASO DE MÉXICO ES DE 60 HZ. POR ÉSTE Y ALGUNOS OTROS PROBLEMAS - COMO SON LAS PÉRDIDAS, EL CALENTAMIENTO QUE ES COMÚN A TODAS LAS MÁQUJL ÑAS, ADQUIERE IMPORTANCIA EL PROBLEMA DEL AISLAMIENTO.

POR LO GENERAL EN LOS PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO DE LOS TRANSFORMADORES SE HACE USO DE FÓRMULAS Y EXPRESIONES QUE ALGUNAS VECES NO TIENEN DEDUCCIÓN MATEMÁTICA ALGUNA, MÁS BIEN SON RESULTADO DEL PRODUCTO DE LA EXPERIENCIA, DEL TIPO DE MATERIALES USADOS Y SU CALIDAD, ETC., Y QUE -

194 Fundamentos de cálculo de transformadoresADEMÁS NO SON APLICABLES A TODOS LOS CASOS# POR LO QUE NO EXISTE UN - PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ÚNICO V GENERAL# ESTO HACE NECESARIO QUE EL - LECTOR TENGA UN POCO DE CAUTELA EN CUANTO A LAS METODOLOGÍAS DEL DISEÑO DE TRANSFORMADORES SE REFIERE.

M . l . Da t o s d e partida p a r a el cálculo

LOS ELEMENTOS DE PARTIDA NECESARIOS PARA LA INICIACIÓN DE UN CÁLCULO - SON: LA POTENCIA NOMINAL EN KVA, LAS TENSIONES DE VACIO PRIMARIA Y SECUNDARIA# LOS TAPS PARA REGULACIÓN DE LA TENSIÓN PRIMARIA# LA CONEXIÓN ENTRE LAS FESF.S. EL PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO SE PUEDE ILUSTRAR A TRAVÉS DE UN EJEMPLO.

EJ E M P L O H.l.

Datos para un transformador trifásico

Potencia nominal

Frecuencia

25 KVA

60 Hz

Tensión nomi n a l primaria 13 800 volts con regulación DE ± 5%

Tensión nominal secundaria 940 volts

Las características nominales de los aislamientos son los siguientes

Tensi ón máxi ma de dise ño 15 KV

N ivel básico d e aisl amient o a l im PULSO POR RAYO EN ALTA TENSIÓN ( CON ONDA DF 1.2/50 MICROSEG. ) 95 KV

Conexión del devanado primario Delta

Conex i ó n del deva nado secundario Estrella con neutro aterrizad^

Dunensionainiento de los transformadores trifásicos 195

SE FIJAN COMO DATOS LIMITE DE DISEÑO LOS SIGUIENTES:

PÉRDIDAS EN VACIO A 60 HZ Y TENSIÓN NOMINAL

PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS A 75® C Y 60 HZ

IMPEDANCIA

Te m p e r a t u r a m e d i a d e l o s d e v a n a d o s ( 65°C > Y MAXIMA d e l a c e i t e

150 VOLTS

600 WATTS

52

60® C

a ) De t e r m i n a c i ó n d e l o s v a l o r e s d e t e n s i o n e s y c o r r i e n t e s

El p r i m e r p a s o p a r a e l c a l c u l o y l a d e t e r m i n a c i ó n d e lo s v a l o r e s d e - TENSIONES Y CORRIENTES DE FASE ES TOMAR EN CONSIDERACIÓN LA CONEXIÓN - PREVISTA. EN ESTE EJEMPLO EL DEVANADO PRIMARIO ESTÁ EN CONEXIÓN DELTA Y EL SECUNDARIO EN ESTRELLA, POR LO QUE:

Vp FASE = 13 800 VOLTS VS FASE = ^ = 254 VOLTS

La s CORRIENTES:

IP FASE = — 2— — = 0.60 A 13 800 X 3

i FASE = 25 °°Q- = 32.80 AW Q X S J

SIENDO:Vp FASE, IP FASE, LA TENSIÓN Y CORRIENTE DE FASE DEL DEVANADO PRIMA

RIO

Vs FASE, Is FASE, LA TENSIÓN Y CORRIENTE DE FASE DEL DEVANADO SECUNDARIO


b ) Fl u j o p o r c o l u m n a y s e c c i ó n d e l a c o l u m b a

De l a EXPRESION:

♦m = io-2 c / p ¡ r

SELECCIONANDO C = 0.18 SE OBTIENE

♦M = 10 2 X 0.18 X /"Üf - 0.009 WEBER

LA SECCION DE LA COLUMNA, SI SE SELECCIONA DE LA TABLA DE DENSIDAD DE FLUJO EN VALOR

Bm = 1.2 WEBER/M2, SE TIENE GUE:t:

s „ m = QjOQ9 = o.oo75 m2 Bm 1.2

Si PARA LA FORMA DE LA SECCION DEL NÚCLEO SE SELECCIONAN 2 PASOS O ESCALONES y se usa Omina d e acero al silicio d e 0.35 mm de espesor aislada CON BARNIZ, Y CONSIDERANDO UN COEFICIENTE DE EMPAQUETAMIENTO DE ■ 0.9, LA SECCIÓN GEOMÉTRICA DE LA COLUMNA ES:

s = 0.0075 = 0.00853 M2 G 0.9

Pa r a u n a s e c c i ó n d e d o s e s c a l o n e s s e t i e n e u n a r e l a c i ó n e n t r e s e c c i o

n e s DE 0.850, POR LO QUE EL AREA ES AHORA

c = 0J30833 = 0.0098 m2 C 0.850

El DIAMETRO CORRESPONDIENTE ES:

d = / 0.0098 = 0111 M = llti CM/ 3.19

LAS DISTINTAS DIMENSIONES DE LOS ESCALONES SE CALCULAN COMO EN LA SI

GUIENTE FIGURA:

Dimensionamiento de los iransformadores trifásicos 197

Sc = 0.855 = 0.00S8 = 98 c m ?

d = 11.1 CM

a = 0.907 d = 10.067 CM«2 = 0.707 d = 7.898 CMaj = 0.923 d = 9.69 cm

C) SECCIÓN d e l o s y u g o s

Co m u n m e n t e t a l s e c c i ó n s e h a c e t a n t o m a y o r c o m o s e p u e d a d e a q u e l l a d e LA COLUMNA. Si SE CONSIDERA UNA AMPLIFICACIÓN DEL 20* Y CONSIDERANDO - UN COEFICIENTE DE EMPAQUETAMIENTO IGUAL AL USADO PARA LA COLUMNA, SE - TIENE LA SECCIÓN GEOMÉTRICA

SY = 1.2 x 0.00833 = 0.009996 m2 = 99.96 Cm2

TAL SECCION SERA RECTANGULAR Y SU ANCHO SIMILAR A AQUEL DE LAS COLUMNAS, ES DECIR

h = 99^6. = 9>95 CM a 10.067

d) Al t u r a d e l a c o l u m n a y a n c h o d e l a v e n t a n a

To m a n d o e n c o n s i d e r a c i ó n l a s r e l a c i o n e s d e l a f i g u r a s i g u i e n t e c o m o m e DIDA DE ORIENTACIÓN

198 Fundamentos de cálculo de transformadora

I

c

T

J.e

T

•To m a n d o l o s r a n g o s i n d i c a d o s e n l a f i g u r a a n t e r i o r , l a a l t u r a d e l a c oL.UMNA SE PUEDE TOMAR COMO:

h = 3.5 a = 3.5 x 10.067 = 35.2H crt

HABIENDO SELECCIONADO LA RELACIÓN:

i - M

En FORMA SIMILAR, SI SE SELECCIONA EL ANCHO DE LA VENTANA ALREDEDOR DE 1.5a , SE OBTIENE:

b = 1.5 X 10.067 = 15.10 CM

Est o s v a l o r e s p u e d e n s u f r i r a l g u n a m o d i f i c a c i ó n a l ve r i f i c a r s e e n b a s eA LOS VALORES DE LOS AMPERE - ESPIRA/CM Y DEL ESPESOR RADIAL DE LOS DEVANADOS

Dimenstonamiento de los transformadores trifásicos 199

é) Número de espiras

DEVANADO PRIMARIO

En virt ud d e q ue este DEVANADO este DEVANADO ESTA cone ctado en d e l t a# LA TENSIÓN DE FASE Vpf ES LA MISMA QUE LA NOMINAL DE LÍNEA# DE MANERA QUE DE LA ECUACIÓN GENERAL:

E = A . M *M Npf SE OBTIENE:

N = -i O Q Q = 5 756 ESPIRASX 0.009 X 60

DE ESTA FORMA EL NÚMERO DE VOLTS/ESPIRA RESULTA COMO:13 800/5 756 = 2.90, q u e e s un valor a c e p t a b l e.

DEVANADO SECUNDARIO

Debido a que el d eva nado s e c u ndario se encuentra cone ctado en estrel l a# EL VALOR DEL VOLTAJE DE FASE ES:

V s f = = 259 VOLTS/»

El NÚMERO DE ESPIRAS EN ESTE DEVANADO RESULTA ENTONCES:

Ns = --------— ------ » 106 ESPIRASk M X 0.009 x 60

F) VALORES DE LAS CORRIENTES Y SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES PRIMARIO V SECUNDARIO

Del INCISO ( A ) SE DETERMINÓ QUE LAS CORRIENTES PRIMARIA Y SECUNDARIA DE FASE SON:


I P FASE =* 0.60 A

Is FASE = 32.80 A

SI SE CONSIDERA PARA ESTA CAPACIDAD QUE SE PUEDE CONSIDERAR UN TRANSFORMADOR CON ENFRIAMIENTO NATURAL POR AIRE* SE PUEDE TOMAR UNA DENSIDAD DE CORRIENTE DE 1.5A/MM2 CON LO QUE LAS SECCIONES DE LOS DEVANADOS RESULTAN:

Pa r a .el p r i m a r i o:

0.6/1.5 = 0.4 mm2

PARA EL SECUNDARIO:

32.8/1.5 = 21.9 mm2

Si se usa alambre comercial corresponde al devanado primario un No. - 21AWG ( REDONDO ) Y PARA EL SECUNDARIO UN CONDUCTOR DE SECCION RECTANGULAR DE 5 X 44 MM.

G) AMPERE - ESPIRA/CM Y VERIFICACION DE LA ALTURA DE LA COLUMNA

LOS AMPERE - ESPIRA DE UNA COLUMNA RESULTAN:

0.6 X 5 736 = 3 442 AMPERE - ESPIRA Y LA RELACIÓN CON RESPECTO A LA ALTURA DE LA COLUMNA QUE YA SE HA FIJA DO ES:

3 442735.21» =97.7 AMPERE - ESPIRA/CM

QUE RESULTA UN VALOR ACEPTABLE CONSIDERANDO LA POTENCIA Y EL TIPO DE - TRANSFORMADOR.

Dimensionainiento de los transformadores trifásicos 201

h) Dimensiones de los devanados

ALTO VOLTAJE

SE REQUIERE ESTABLECER AHORA LA ALTURA ( LONGITUD AXIAL ) DE LA BOBINA DE ALTA TENSIÓN# ESTE VALOR DEPENDE PRINCIPALMENTE DE LA TENSIÓN DE - CORTO CIRCUITO ( IMPEDANCIA PORCENTUAL DEL TRANSFORMADOR > Y TIENE LA LIMITANTE DE LA ALTURA DEL NÚCLEO. PARA FINES DE CÁLCULO PRELIMINAR# - SE PUEDE PARTIR DE UNA ALTURA DE BOBINA DE ALREDEDOR DE 3 A 9 VECES EL DIÁMETRO DEL NÚCLEO# EL VALOR MÁS EXACTO SE TOMA DE LOS RESULTADOS DEL CÁLCULO FINALES. I_A ALTURA DE LA VENTANA SE CÁLCULO EN EL INCISO ( D ) COMO d = 35.29 CM# Y EL DIÁMETRO DEL NÚCLEO RESULTÓ SER d =11.1 CM

Si SE TOMA UN VALOR DE 3.0# LA LONGITUD AXIAL DE LA BOBINA DE ALTA TEN SIÓN RESULTA SER;

i’AT = 3.0 x 11.1 = 33.3 CM

EL AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DEPENDE DE LA CLASE DE TENSIÓN DE - LOS DEVANADOS -Y POR CONSIDERACIONES DE RESISTENCIA MECÁNICA# DE LAS Di MENSIONES DEL CONDUCTOR MISMO. PARA EL CASO DEL DEVANADO DE ALTO VOLTA JE EN DONDE SE USA ALAMBRE# NORMALMENTE SE EMPLEA CONDUCTOR ESMALTADO ( CON ESMALTADO SENCILLO# DOBLE O TRIPLE SEGÚN SEA EL CASO ) O EVENTUALMENTE CON AISLAMIENTO DE PAPEL.

Pa r a el d eva nado de bajo volt a j e# en donde se empl ea conductor d e sección RECTANGULAR# EL AISLAMIENTO NORMALMENTE ES DE PAPEL APLICADO EN - TRES O CUATRO CAPAS.

Para nuestro ejemplo el devanado de alto voltaje tiene un conductor - CALIBRE No. 21 AWG# CON UN DIÁMETRO DE 0 .7 2 2 9 MM.

Con ESTOS DATOS# SE ESTÁ EN POSIBILIDAD DE ESTABLECER EL NÚMERO DE ESPIRAS POR CAPA# EL NÚMERO DE CAPAS Y LAS DIMENSIONES DE LA BOBINA DE - ALTA TENSIÓN.


Conviene por o t r a l a d o, tener presente que es conveniente que las dos últimas capas de la bobi na sean d e un núme ro de espiras similares a - LOS DE LAS ESPIRAS DE REGULACIÓN, DE ESTA MANERA LAS BOBINAS SUPERIORES O BIEN LA PARTE SUPERIOR DE LA BOBINA ( CUANDO ES HELICOIDAL ) SE PUEDE SOBREAISLAR INTERCALANDO EN EL BOBINADO ALAMBRE CON HILO DE ALGODÓN, CON ESTO SE SOPORTAN MEJOR LAS SOBRETENSIONES POR RAYO.

Si SE CONSIDERAN LAS ESPIRAS PARA LA REGULACIÓN DE VOLTAJE ( TAPS ) -QUE REPRESENTAN DE LOS DATOS DE PARTIDA EL 5% EE LAS ESPIRAS A TENSIÓN NOMINAL, SE TIENE UN NÚMERO DE ESPIRAS ADICIONAL DE:

= 288 ESPIRAS 100

Con esto el deva nado p rim ario tiene u n to t a l d e 5 756 + 288 = 6 044 esPIRAS.

Si SE ESTABLECE ( A CRITERIO ) TENER 5 CAPAS ( DOS AL INTERIOR Y 3 AL EXTERIOR ) DE 288 ESPIRAS CON AISLAMIENTO DE PAPEL ENTRE CAPA DE 0.4 MM Y SUPONIENDO UN COEFICIENTE DE DEVANADO DEL 55»' ( ESTE COEFICIENTE - SIGNIFICA UN SOBREDIMENSIONAMIENTO ) ESTAS CAPAS TIENEN UNA LONGITUD - AXIAL DE:

1.2 x 288 X 1.05 = 362.88 MM

FALTAN DE DEVANAR AHORA:

6 044 ESPIRAS - ( 5 X 288 ) = 4 604 ESPIRAS

QUE SIGNIFICAN 16 CAPAS DE 288 ESPIRAS ( EN REALIDAD 11 CAPAS DE 288 ■ ESPIRAS Y 5 CAPAS DE 287 ESPIRAS }.

Pa r a los efectos de l as dimensiones se co n s ideran las ca p a s d e 283 esp i r a s. La longitud a x i a l DE ÉSTAS RESULTA DE:

H = 1.0 X 288 X 1.05 = 302.4 MM

tSTA CANTIDAD REPRESENTA LA ALTURA DEFINITIVA DE LA BOBINA DE ALTA TEN SIÓN

Dimensionamienio de los transformadores trifásicos 203

CAP* JMT£RM«

DISPOSICION D EL OEVANADO

CSPiflAS 5756 ¿ 6 6 2&8TrnrrrrrrmmTTrrr

C A P AIN T E R N A

I CAPA E X TE R N A

S A LID A S D E T A P S

D IM E N S IO N E S E N M M

Pa r a e l e s p e s o r r a d i a l e s c o n v e n i e n t e t o m a r e n c o n s i d e r a c i ó n u n a i s l a m i e n t o ( ES DECIR UN AISLAMIENTO ENTRE CAPAS SUCESIVAS ), ESTO NATURAL MENTE INCREMENTA LAS DIMENSIONES QUE SE OBTIENEN SOLO CON LOS CONDUCTO RES. Si SE INTERCALAN CUATRO VUELTAS DE PAPEL DE 0.05 MM DE ESPESOR# - SE TIENE UN TOTAL DE 0.2 MM, DE MODO QUE EL ESPESOR RADIAL RESULTA:

5 x 1.2 + 16 x 1.0 + ( 16 + 5 - 1 ) x 0.2 = 26 MM

BAJO VO LTAJE

La s DIMENSIONES AXIALES DE LA BOBINA DE BAJA TENSIÓN SERÁN DE HECHO - IGUALES A LAS DE LA BOBINA DE ALTA. LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR SE DETER

MINÓ QUE ERA DE 21.9 MM2 CON SECCIÓN RECTANGULAR DE 2.032 X 10.16 MM.


D l M m m e d i o:

Radio d e l núcleo =+ DUCTO DE ACEITE CON SECCIO

NES AISLANTES DE CARTÓN

♦ Devanado de b a j a tensión

+ DUCTOS DE ACEITE CON TIRAS DE CARTÓN

+ CILINDROS DE CARTÓN BAQUELJ. ZADO

+ DUCTO DE ACEITE CON TIRAS DE CARTÓN

+ DEVANADO DE ALTA TENSIÓN

X RADIO EXTERNO DEL DEVANADO DE ALTA TENSIÓN

111/2 = 55.5

( DIÁMETRO MEDIO - DEL DUCTO ENTRE DE VANADOS )69 x 2 + 3 =

= 191 MM

57.5

I L S69.0

- L O72.0

75.0

78.0 -26^0109.0

X 2208.0 D iámetro externo del

DEVANADO DE ALTA TENSIÓN

Dimensionaimento de los transformadores trifásicos 207

\ NUCLEO

DEVANADO DE BAJA TEN SIO N

OEVANAOO DE A L TA TENSION

CILINDRO DE £/VRTON BAQUELIZADO

SECCION OE LOS NU C LEO S Y DE LOS DEVANADOS

La dist ancia entre las fases se puede tomar COMO 12 MM

La altura de l a columna del núcl eo Hc debe ser casi igual a la alturaDEL DEVANADO DE ALTA TENSIÓN, CONSIDERANDO LAS DOS DISTANCIAS DE AISLA MIENTO CON RESPECTO A LOS YUGOS. ESTAS DISTANCIAS SE FIJAN EN FUNCIÓN DE LAS TENSIONES DE PRUEBA, PERO COMO REGLA SIMPLIFICADA SE PUEDE CONSIDERAR 1 MM POR CADA KV DE PRUEBA A LA FRECUENCIA INDUSTRIAL ( PRUEBA DE POTENCIAL APLICADO ). EN ESTE CASO PARA UNA TENSIÓN DE PRUEBA DE -33 KV ( VALOR DE NORMA ) ES SUFICIENTE CONSIDERAR DOS DISTANCIAS ( SUPERIOR E INFERIOR ) DE 36 MM CADA UNA.

LA ALTURA DEL NÚCLEO ES ENTONCES 3G2.4 + 2 X 35 = 377.U MM, EN LA FIGU RA SIGUIENTE SE MUESTRAN LAS DIMENSIONES PRINCIPALES DEL NÚCLEO.

b = 151.0- t> = 151.0

DIM ENSIONES G ENER ALES DEL N U C L E O

j) Pe s o d e l nGc l e o

El p e s o d e l a s l a m i n a c i o n e s s e p u e d e o b t e n e r e n b a s e a l a s d i m e n s i o n e s PRINCIPALES; ALTURA DE LA COLUMNA/ DISTANCIA ENTRE EJES/ DIÁMETRO, SEQ C IONES DE LA COLUMNA Y DEL YUGO CON ALGUNAS IMPRECISIONES EN LAS ZONAS DE INTERSECCION. CONSIDERANDO GUE EL NÚCLEO SE HACE CON LAMINACION DE CRISTALES ORIENTADOS SE TIENE;

Gfe - ( 3 , He ♦ 4 b ♦ 2 ,0 5 <s ) . Sc X 7 .6 5 X 1C‘ *

E n ESTE CASO:

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos 209

He = 302.4 ( mm )

b = 151.0 ( MM )

La constante 7.65 x 10~* se expresa e n KG/DM3 Y REPRESENTA EL PESO ESPECÍFICO DE LA LAMINACIÓN

d - 111 ( MM )

SC = 9 8 C c m 2 )

G f e = ( 3 X '302.4 + 4 x 1 5 1 ♦ 2 . 0 5 X 1 1 1 ) x 98 X 7 . 6 5 x 10"'

Gfe = 1 3 0 .3 5 KG

DESOÍ L u e g o QUE ESTE VALOR ES APROXIMADO, EL PESO EXACTO SE PUEDE DETERMINAR A PARTIR DEL HOMERO Y DIMENSIONES EXACTAS DE LAS LAMINACIONES.

K) PÉRDIDAS EN VACÍO

Para el calculo de las pérdidas en vacío son importantes el tipo y l a CALIDAD DE LAS HOJAS DE LA LAMINACIÓN, LA PRECISIÓN DEL MONTAJE, LA - PRECISIÓN DEL CORTE, EL TRATAMIENTO QUE SE DA A LA LAMINACIÓN DURANTE EL ARMADO DEL NÚCLEO Y NATURALMENTE LA CALIDAD DE LA LAMINACIÓN. EL - PUNTO DE REFERENCIA SON LAS CURVAS DE LAS PÉRDIDAS EN FUNCIÓN DE LA INducciÓn . Dependiendo de la c a l i d a d d e l m a t e r i a l c o n el d i s e ñ o d e l -- -TRANSFORMADOR SE DEBEN TENER VALORES DE PÉRDIDAS EN VACIO TAN BAJAS CO MO SEA POSIBLE.

Por EJEMPLO EN ESTE EJEMPLO, SI SE USA LAMINACIÓN DE CRISTAL ORIENTADO A 60 HZ, CON UNA DENSIDAD DE 1.2 TESLA ( WEBER/M2 ) ( FlG. 4.1 » Y 0.35 MM DE ESPESOR, SE TIENE 1.0 WATTS/KG, DE MANERA QUE LAS PÉRDIDAS EN VACIO TOTALES SON DE:

Po = Gfe X P = 130.35 X 1.0 = 130.35 watts

l) Pe s o d e los deva nados y pérdidas en los mismos

El c á l c u l o d e l p e s o y d e l a s p é r d i d a s e n l o s d e v a n a d o s s e d e t e r m i n a d eLAS DIMENSIONES GEOMÉTRICAS DE LOS MISMOS. Si SE CONSIDERA QUE LOS DEVANADOS SON DE COBRE, QUE TIENE UN PESO ESPECÍFICO DE 8.9 KG/DM3; EL - PESO SE DETERMINA COMO:

Gcu - * Dra.Se.W X 3 X 8.9 X 10"*

Do n d e :Dra = DIÁMETRO MEDIO ( MM )

Se = SECCIÓN DEL CONDUCTOR EN MM2

N = N0MERO DE ESPIRAS TOTALES EN EL DEVANADO

DE LOS DATOS PARA LAS DIMENSIONES GENERALES DEL NÚCLEO EN EL PÁRRAFO -( I ) SE OBTIENE EL VALOR DEL DIÁMETRO MEDIO COMO:

Dm = 2 ( DIÁMETRO DEL NÚCLEO + DUCTO DE ACEITE CON SECCIONES AIS LANTES DE CARTÓN ) * DEVANADO DE BAJA TENSIÓN

Dm . = 2 ( 55.5 + 2 ) ♦ 11.5 = 126.5 mm

De MANERA QUE PARA EL DEVANADO DE BAJA TENSIÓN CON UN CONDUCTOR RECTAN GULAR DE 5.48 X 4.71 = 25.81 MM2 DE SECCIÓN, Ns = 106 ESPIRAS

GcubT = 3.1416 x 126.5 X 25.81 x 105 X 3 x 8.9 x 10'*

GcubT = 29.02 KG

Para el devanado de alta tensión con un conductor No. 21 AWG de sección 0.4 MM2 Y UN NÚMERO TOTAL DE ESPIRAS ( INCLUYENDO LOS TAPS ) DE.

NP = 6 044

El DIÁMETRO MEDIO SE OBTIENE TAMBIÉN DEL PÁRRAFO < I ) PARA LAS DIMENSIONES GENERALES DEL NÚCLEO COMO:

Dímensionam ¡ento de los transformadores trifásicos 21 1

Dr. = 2 X 78 + 26 = 182 MM

De manera que el peso de este devanado es¡

Gcuat * 3 .1 9 1 6 X 182 x o .t l x 6 099 X 3 x 8.9 x 1 0 "‘

Gcuat = 36.9 kg

LAS PÉRDIDAS EN EL COBRE PARA CADA DEVANADO SE DETERMINAN CON LA RELACION:

Pcu = 2 .9 i2 GCu

DONDE:

6 =ScbT

PCUBT “ 2 .9 x C — )2 X 2 9 .0 2 2 1 .9

PcuBT = 156.23 WATTS

Pa r a a l t a t e n s i Gm s e t o m a n e n c o n s i d e r a c i ó n l a s e s p i r a s a c t i v a s p a r a - LA RELACION DE TRANSFORMACION NOMINAL ( SIN TOMAR EN CONSIDERACION LOS TAPS ) Y QUE SON: 5 756: EN ESTE CASO:

i = -Í6T Sca'.

Pcu = 2.9 ( )2 X 36.5 - 199.26 w a t t s0.9

LAS PÉRDIDAS TOTALES SON:

Pcu = Pcubt ♦ Pcuat = 156.23 + 199.26 = 355.99 w


M) IMPEDANCIA DE CORTO CIRCUITO

Co m o s e s a b e l a i m p e d a n c i a d e l t r a n s f o r m a d o r e x p r e s a d a e n p o r c i e n t o ,REPRESENTA LA CAIDA DE TENSIÓN EN PORUENTO Y SE CONOCE COMO LA IMPE- DANC1A DE CORTO CIRCUITO. ESTA IMPEDANC1A TIENE DOS COMPONENTES, UNA RESISTIVA Y OTRA INDUCTIVA Y SU VALOR SE CALCULA COMO SIGUE:

Co m p o n e n t e r e s i s t i v a d e l a i m p e d a n c i a p o r c e n t u a l

E st e v a l o r s e c a l c u l a c o m o :

RZ =10 Pn

DONDE:

Pcu = PERDIDAS EN CORTO CIRCUITO

Pn = POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR EN kVA

Su s t i t u y e n d o v a l o r e s s e t i e n e :

R% = 3 5 5 ,4Í_ = U 2 S 10 X 25

LA COMPONENTE REACTIVA DE LA IMPEDANCIA SE DETERMINA COMO:

XZ = 0.124} 2 L . ÜL ( Sa._D.ma + S.b. Dmb Sc dmc ) — x 10"'100 Hc 3 3 v

DONDE:

f = FRECUENCIA EN HERTZ

N = NÜMERO DE ESPIRAS DEL DEVANADO CONSIDERADO

I = CORRIENTE ( EN AMPERES ) DEL DEVANADO CONSIDERADO

Dímensionainiento de los transformadores trifásicos 213

SA DMA = ESPESOR RADIAL Y DIÁMETRO MEDIO DEL DEVANADO DE ALTA TENSIÓN ( EXPRESADO EN MM '

SB DMB = ESPESOR RADIAL Y DIÁMETRO MEDIO DEL DEVANADO DE BAJA TENSIÓN ( EXPRESADO EN MM )

K = COEFICIENTE DE REDUCCIÓN QUE TIENE EN CONSIDERACIÓN LA FORMA -NO EXACTAMENTE AXIAL DE LAS LINEAS DEL FLUJO DE DISPERSIÓN, PfiRA ESTE TIPO DE TRANSFORMADORES SE PUEDE TOMAR COMO ( 0.95 )

H = ALTURA AXIAL DE LOS DEVANADOS ( MM )

V = VOLTS/ESPIRA DEL TRANSFORMADOR

EN LA FIGURA ANTERIOR SE PUEDEN INTRODUCIR INDISTINTAMENTE LAS ESPIRAS Y LA CORRIENTE DE CUALQUIERA DE LOS DEVANADOS DEBIDO A QUE SIEMPRE SE CUMPLE LA RELACIÓN:

Np l P = NS h

Pa r a e l c a s o d e este ejem p l o, si s e sustituyen los d a t o s se tiene que LA REACTANCIA INDUCTIVA ES:

XZ = 0 12*i X 2 x 60 x 106 x 3 2 -80 • ( 1 2 6 -5 x 1 1 .5 + 182 x 2 6 + .100 302.1» 3 3

+ 9 x I K l ) x x 10 ''* = 3.61% 1 .5

LA IMPEDANC1A DE CORTO CIRCUITO ES ENTONCES:

1% = / ( R% >2 + { x% )2 = /Ti.¡a >2 + ( 3 .6 1 >2 = 3 .88%

EJEflPLO 4 .2

Calcular las dimensiones totales aproximadas para un transformador trí FÁSICO TIPO NÚCLEO ( DE COLUMNAS ) DE 200 KV fi, 6 600/I»l»0 VOLTS, 60 HZ, SUPONIENDO QUE SE ADOPTAN LOS SIGUIENTES DATOS DE DISEÑO

e = 10 VOLTS/ESPIRA ( VOLTAJE POR ESPIRA )

Bm = 1.3 WEBER/M2 ( DENSIDAD DE FLUJO )

« = 2 . 5 A M P E R E S / M M 2 ( DENSIDAD de corriente )

Factor d e e s p a c i o d e v e n t a n a = 0.3

Altura t o t a l = Ancho total

Factor de empaquetamiento para el nOcleo = 0.9

SE puedf. suponer que se usa u n nOcleo e s c a lonado d e 3 pasos o e s c a l ones

SOLUCION

El Area neta d e l núcleo se puede calc ular c o m o:

Sw = ----------= 12------= 0.02887 m2M 4.4<4 f Bm X 60 X 1.3

SN = 288.7 cm2

Suponiendo un n ú c l e o escalonado de 3 escalones

Dimensionamicnto de los transformadores trifásicos 215T v T T T T m T

u ---------- a----------• i

Para un núcleo de 3 escalones

SN = 0.6 d2 ; a = 0.9 <j

El diámetro del círculo que circunscribe al núcleo ES:

d = / M j Z = 1 9 i 5 2 CM

0 .6

EL ANCHO DEL PAQUETE MAYOR DE LAMINACIÓN DE ACUERDO CON LA FIGURA ANTE RIOR ES:

a = 0.9 d = 17.568 CM

LA ALTURA DEL YUGO SE PUEDE TOMAR COMO:


hy = b = 17.568 CM

El a n c h o o profundidad d e l y u g o es ahora

D = 17.568 CM

Por o t r o l a d o, l a pote ncia de u n transformador EN FUNCION d e l a s dimenSIONES DE VENTANA ESTA EXPRESADA ( CONSIDERANDO LA DENSIDAD DE CORRIEN TE ) COMO:

P = 3.33 f Bm KK 6 Aw SN X 10"* ( kVA >

Do n d e:

P = POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR EXPRESADA EN KVA

f = FRECUENCIA EN HERTZ

B,, = DENSIDAD DE FLUJO EN WEBER/r2

KW = FACTOR DE ESPACIO PARA LA VENTANA

Ah = Ar ea d e l a vent a n a en m2

SN = SECClfiN n e t a d e l núcl eo en M2

6 = DENSIDAD DE CORRIENTE EN AMP/MM2

Despejando el Area d e la ventana

Ah P x lo 3

3.33 f B Kw i Sn

SUSTITUYENDO VALORES

= -------------- 2 I & J U C 23.33 X 60 x 1.3 X 0.3 X 2.5 X 10^ X 0.0283

Aví = 0.0356 m2

Aw = 356 c h 2

Hw x W* - 556 cm2

LA CONDICION DADA ES QUE; ALTURA TOTAL = ANCHO TOTAL

H = W

LAS DIMENSIONES GENERALES SE MUESTRAN EN LA FIGURA SIGUIENTE:

Dimensionarraento de los transformadores trifásicos 217


De acuerdo con la figura anterior

H =.Hw t 2 = Hw + 2 X 17.568 = Hw + 35.13

W = 2D + a = 2 ( W w + d ) + a = 2Ww + 2 X 19.52 * 17.568

W = 2Ww + 56.61

Como H = K se t i e n e:

Hw + 2 a = 2WW + 56.61

Hw + 2 x 17.568 = 2Ww + 56.61

Hw + 35.19 = 2Ww f 56.61

Hw = 2Ww + 21.97

SE DEBE CUMPLIR TAMBIÉN QUE: HW WW = AW

( 2Ww + 21.97 ) Ww = 356

2WW2 f 21.97 Ww - 356 = 0

Ww2 f ic.73 Ww - 178 = 0

Resolviendo la ecuaciCn de 2-. grado:

Ww = 9.01 cm

LA ALTURA DE LA VENTANA ES:

Hw = AW = 356. = 39)51 CM Ww 9.01

Las dimensiones d e l nCicleo son e n t o n c e s:

Dimensionanüento de los transformadores trifásicos 219

D i s t a n c i a e n t r e c e n t r o s a d y a c e n t e s d e l n ú c l e o

D = Ww + d = 9.01 + 19.52 = 28.53 CM

A l t u r a t o t a l :

H = Hw +.2 b = 39.51 + 2 X 17.568 = 7*J.646 CM

Ancho total:

W = 2 D + a = 2 x 28.53 + 17.568 = 79.628 cm

EJ E M P L O 9.3

Determinar las principales dimensiones del núcl eo, e l núme ro de espiras Y LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LOS CONDUCTORES DE UN TRANSFORMADOR MO NOFÁSICO DE 5 kVA, 11 000/900 VOLTS, 60 HZ, CON NÚCLEO TIPO COLUMNAS, PARA USO EN DISTRIBUCIÓN. COMO DATOS RELATIVOS AL DISEÑO SE SABE QUE - EL ÁREA NETA DEL COBRE EN LA VENTANA ES 0.6 VECES LA SECCIÓN NETA DEL FIERRO EN EL NÚCLEO. Sí SE SUPONE QUE EL NÚCLEO TIENE UNA SECCIÓN CUADRADA, LA DENSIDAD DE FLUJO ES DE 1 WEBER/M2, LA DENSIDAD DE CORRIENTE ES 1.9 AMP/MM2 Y EL FACTOR DE ESPACIO EN LA VENTANA DE 0.2.

LA ALTURA DE LA VENTANA SE CONSIDERA COMO TRES VECES SU ANCHO.

SOLUCION

A PARTIR DE LAS RELACIONES DADAS PARA LAS ÁREAS DEL COBRE Y EL FIERRO.

Area neta del cobre= 0 .6 área neta del fierro

Kw Aw = 0 .6 Sn

Sn = ÁREA n e t a d e l n ú c l e o


Aw = Ar e a n e t a c e l a v e n t a n a

Kw = FACTOR DE ESPACIO DE LA VENTANA

Aw = ° ’ 6 Sn » ° - 6 S n = 3 Sn Kw 0 .2

Pa r a u n i r a n s f o r m a d o r m o n o f á s i c o l a p o t e n c i a s e p u e d e e x p r e s a r c o m o

P = 2 .2 2 f Brn 6 Kw Aw Sn x 1 0 " 3 ( kVA )

DE DONDE LA SECCIÓN NETA DEL NÚCLEO ES:

Sn = ---------- -------------- 52 .2 2 f Bm 5 KW Aw X 10"

COMO:Aw = 3 Sn

Sn2 .2 2 f E « « Kw . 5 Sn x 1 0 "3

Sn2 =2.22 f Bn « KW . 3 X 10'3

SN = / 5 X 10:2 .2 2 X 60 X 1 .0 X l . i » X 0 .2 x 3 X 1CB

Sn = 6 6 .8 4 x 1 0 "" M2 » 6 6 .8 4 cm2

El Arla t o t a l d e l n ú c l e o es:

Sn = 6 6 ^ = 7iJi26 cm20.9

COMO SE SUPONE QUE EL NÚCLEO TIENE UNA SECCIÓN CUADRADA. EL ANCHO ES

a = * ~ & T * / 74.26 = 8.61 CM

• •

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos 221

El Area de la v ent a n a e s :

Ah = 3 X 74.26 = 222.78 cm2

LA ALTURA DE LA VcNTAÍÍ?. ES:

HW = 3 Ww%

PERO:

Ww 8.61/

El yugo i i f.ne la misma Area total que el nücleo o sea

Ay = Sn = 7 4 .2 6 CM2

EL ANCHO DEL YUGO ES:

Dy = « = 8.61 cm

LA ALTURA DEL YUGO ES:

HY = ^

3 Ww2 = 222.78 ;3

c o m o :

Hw Ww = Aw

Hw = Aw _ 2 2 2 .7 8 m 25.S5 CM

DV

Hy = = 3.6i cm8 .6 1

El FLUJO ES:


«n = Bm SN = 1.0 X 714.26 X 10 ** = 7.1426 X 10-3 WEBER

El voltaje POR ESPIRA ES:

E t = 4.44 f ♦ IB = 4.44 X 60 x 7.426 X 1 0 " ’

E t = 1.978 VOLTS

El número de espiras en el DEVANADO PRIMARIO ES:

„ Vp , 11000 , 5562Et 1.978

EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO SECUNDARIO

= Vs = HOQ =Et 1.978

LA CORRIENTE EN EL DEVANADO PRIMARIO

Ip - ^202- = 0.455 A11000

LA SECCION DEL CONDUCTOR DEL DEVANADO PRIMARIO

= 0.384 MM2

EL DIÁMETRO DEL CONDUCTOR PRIMARIO:

Ú = / O J g Ü jLjT. 0,642 MM- 0.642 MM3.1416

La CORRIENTE EN EL DEVANADO SECUNDARIO

l a s e c c i Cn d e l c o n d u c t o r s e c u n d a r i o

aS = h. = H J j = g g3 m 2 « 1.1»

SE PUEDE USAR CONDUCTOR DE SECCIÓN CUADRADA DE 3 X 3 MM2

LAS DIMENSIONES GENERALES DEL NÚCLEO SE DETERMINAN DE LA FIGURA SIGUIENTE:

DimensioFiamienta de los transformadores trifásicos 223

LA DISTANCIA ENTRE CENTROS DEL NÚCLEO

D = a + Ww = 8.61 + 8.61 = 17.22 CM

LA LONGITUD DEL MARCO ( NÚCLEO )

W = D + a = 17.22 + 8.61 = 25.83 CM


A l t u r a d e l m a r c o ( n ú c l e o )

H = HW + 2 Hy = 25.85 + 2 X S.61 = 413.07 CM

5V3IÜ1W

SftOVUNfl tfQHINS

WM

IÍW) OOVIlVW

tl OQNOQll

OiiNOVW

1MW

V1V

Dúncosionamieuto de los transformadores trifásicos 225

Si<L

s!<2«*U¡

OO85<15

O „ fl o 6

n

p

n i «l | | £

2 S i

nc £

i ! üJ i p e

S UI IT J O ’ » I S f O n CS O n — r-in nr: ©ocio coo>oo o — c® to — 4d O C’ •S'i <7> r 'N O ’f VliDn0l ps D

CO m — O rx »n « n o r » — — —o e c o

C 3 « O CO — ifi c¡: « r — i n t o o i -»P — tft'%3i v Q O*o*n <hcof»r^* r -•*'< — O O M M Í I v O P l n

o o o o O O O

S io o o o

" W w o « í * - e s s o n£ £8858 £ 8 Só cío o o O d ó

n u jo p - n o iD ip «3in— es r» id —n i N r - Q )Ci.ni

( O Q n q t ^ — en C o > k k i ÔPJtí * C m -. Ovolin —o*'»

; c » n c o t t — ¿ S i ^ w c p »Re** — i — crir* *n W ór» d —— —o o ó d ó d o o o d d o d

co c i m s n r - c a n en'r"Wí:- ££££! PFS2 PJ S wOrs . Ccál* — oi'Si «ñrvn —1 r<« —• w ^ci e£«<*«b ^ •'din cott — ai r - w r » roo— — —o o o o o o o o

2S?SD£S S ° ° G o<np «rn «^wr«rv «<»«■* myqoi c h ú v a>CO 0 <7> O IXIIN-Oo CO*T — O O l f f l - * r- — vu— r - c l o i s * A 3 rs l a i r t r - O Q O Í - 50r . Q B v — o i r - i n n o —ep o r r - u ) m u i r r l o n n c i o o — — — — — — —S S o ©p i n r j ^ o — — — — — — <£> p o c e O O O O O O O O O O O O o o o o o o o o

— ©<p xj — — «o *0 — 0r--►» rsMfir' *■*#»•O O O O O O O O< 5 '5*2— m ® r » — — K a n o a m n O D c o m c n o o oiRj2 ¡C*Í 1 S S 1 « r « « n P i f - c r . i s n — - -o o o c o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o c

o o o o o o o o o o o o o o o o o d o o o o o o o o o o d e d o OOOO

§iSioD5

bJ

, o fS■ -x i

r«o n j£>r.y roOocfl OO —n — m —215 ” 2 2 ! ; «m lOM ift rimes(SCO r * n n o o — o n —COTT — dîri TrdfÑn

i£*£'*E'E «oowco iDríSn COco —en p>o iv « oitv — — —-o o o o o o o o— — — o o c ia n b e d d o o o o o o o o —1

o £ -f | S E£ 5 o E“ T T« l ef i l í

llf C

n o o ® o < - o i o r < — « o i u s u p « < « — i d d m r s ( s o > « « « i n a i —3 S R R S 8 S S J s Í ^ - 5 Í S g g 8— — — — — o O O O O o d d ó o o o o o c io o o o o o o o o o o

— CO O O O O O COCO® ® « « O O c o a i O a i r n o O I« n n n n n rjp<rvr. nniN(\ r*— — — — — — — — <O o O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O Oo o d e d o o d d c d d o d d o d d ó d o d o o o o d c o o 8d

o cc -

I s

OinrîT escomen rsv n — - o r n o cvww? — n ^ ñ 2 nScc — 8S S S ! ; **?r ¡r *c* « > » » « - g £ 8 3 S o o 5£ £ £ « R R £ 2 o d o d d O o o o o o o o d d d d §

S Eco • «o >¡o e■ rj ia o o

a Q N * — lO®«n rg —' nnuinw (n c o « «oír» n « Ñ n « a i c o c o o ' c i d — d n —no d i o — <s n — m a s u a i o ) - r i o o o in i k i ' Q d q o o o o o o o— — n n n « t n u o o m ® -ip omnee s r w j —•— — — i n c o o n < ¿ r - h ¿ n r o £— — — n n r > ^ i r > r - oo

< c E

— — f-f'Mn nS r - r - — « 0 — 0* í ' n — cn cflct — 5 o•* o o r^ iD O U i ín o co «d f l n n r j pj» S R - n í 3 8 S « 8 3 8 8 3 1 = 3 8 8 S 8 3 S S 5 5 5 8 8 8 8 8 8 8(v d u ir « n n — — — d o d o d d o d d d d o d d o o o o d o d d d d d d o

8

IklC£IDZ<

EEXu0

5u1s5

i d n o c D o o y « 3 < n r > c o i o a > n o r - B n r i c r o i « Q n m o «

5 8 S 3 S R S S 5 « R K K S Í S J 5 - 2 8 8 S 8 S 8— ---------------------- d d d d o o d d d d

n — — o c o n o (Noncnn iN r ír i n — — — — — —

íNOiajo Q - « r « « f r } * » - « « » ■ - c r - « u o c q « f - r o o í i - t w —a o d o « « n i n d i n r* — — m O O f t o j p n O c c w r n — 0 4 Koeniño O n u r n - O d » ionoia ir>-*«rn o o r»r» «s — — — — — *-0 o o o o oo « s « «N « — — — — — — o o o o o O O O O O I o o o o o o o o o o o o o o

c “ 3 í S - 2 * “ S 2 S 8 S 8 S 3 5 5 5 5 S 3 S R - gN a i J i n o o o * » n — o 0 ¡ <£ p.a>ií< i n i . r n « « « n « ch — — — — — opíritsft n — — — — — — o d o d d d e d o o o o o o o o o o o o o

w o —n «o0Í 8S 8d d d d d

c o c o — c i p u t i d f f l r - 0 0 1 o — n « f « © t C J C i o — r ¡ 2 s ¡ £ ¡ £ t £ 2 S5 S - 2 2— — — — — — — — — — Kr*«-«ri iSrîNCN n n « « n r n n n n n n « « « «

TA

BL

A

4 7


8

«3 “

5 Stu

0 .

i » » * > - ■ < » • ■ « p n « » p » r ' «-> — b o

i l e

i i £* P § S 5 I S I s S S = s I l l 5 § 5 E S 5 Ü

* ' * * > • ' r . p . P ¿ ------- -------- --------------- O Ó O O O Ó Ó O O Ó

u

2 kl« í r tw

S 8 |

S í l

£ « ? s S - s r s s s S S S— — o o o

• “

5 i 8

d £

s í £ * S " s P * - - S = | 5 s• • « p » i cv — o— — ----------- o O ó o o o r i o o o

X01 uj

* 3

5 1 * 1 fflJ f c J<

2 S í

M Í

j S 5 * « = 2 £ £ S S § 2 S S 5 S 5 = £ 5 2 5n R S S Í r * K # ’ r " " — — O O O O

J j i

S 2 s 3 = | I 5 S S S s g S 2 5 S K s = 3 5 5K p p - r - - p p o b t í d o b o o o o r .

! K f í

M Í 6

s j j j • “ < * * * * * « * » * • » « » « « « « 4 «

s ? S 5 ^ 5 5 5 r b r r ro ó o « S t i O d o o d ó ó o f i P C c ú u

oo

¡ I

fci

s j l

M ?

S l í = E S í = « * * = * s * T * = s s s S SJ J « S K Í í ñ n N a > « — O O O O

5 1 c

U 6

? 5 s 5 S Í 5 5 H U Í £ = á = S = 5 5 = 5" " * • ' • • • C í P p p - - P O o d p o O O O O O O

o q o q

i *

n c o j í e

c . o5 3 2 5 * 8 5 S 3 5 S S o £ I £ Sj j - d p « * n ñ f i - - • O o f i e

M i

* » 0 - K ® P ( V « n ^ o -* 5 5 S ~ S ¿ s e s S S— — ------- — — O 0 0 0 6 0 O O o o O

zu y

l ¿

| í

<

H i

2 5 8 5 2 3 5 S 5 E 5 S 5 £ E S S S S R Í S c S * £ 5 5 f c S R 5 2 " > '• “ — - o o o o

. f ! 5 €

í ! £

5 2 = = ? s = 5 § s = I = S S s i S 5 5 5 5 5r ¿ P . — — — - - — — — t í O O O O O O O O O O

TU •JJ D O O O C O C O O O COo(l>|SS sasss íissi iissi £Si32iO O 0 O 0 Ó Ó o c é c e ó f i o g c u p j y r

5?l*?•: ti ií*5í ■ i* O „

!

=1=55- o ó o o

¿§5 - r i X S < n o O '* l" » n « nr‘*’ — n «’ * r— --hM" * 5? = «

I"inft i> r -¿ «o► - O H " — i *** — - f ' í 'o c « o in f X

n o » ® " t r n « r , < - - - O O P-<-000 qo cc c ng pp o

Cf

t

a§5! 5S225

f > » i - ► —

« e o p t e» p « — *-t « - o * » •----------: ó o

• 6 » > n r . ►* « « t v t vO c ó d d

fssfSo n ó o 0

*•

?19

i! ífS ¿Sí 55 C — » P r t5 * 1 5 - '

— -------o c

p « K _ > n ► « < ¡ « ) «O O D O D

3*5s=O Ó O O O

m siíiS 5*S§£ 533SS IS'Rám r « « . ► " < - » ■ - — — — O C o o o c o o b é o o

í I• * « ••»«»*** « r > a » e n r f d o— — -a K<inna nofinri

Dimensionamiento de los transformadores trifásicos 227T A B L A 4 . 8

ALAMBRE M AGNETO RECTANGULAR UN A CAPA OC ALGODON

ANCHO D£l AíAM BBt DESNUDO EN MILIMETROS

2 032 j 2 286 2 3*0 7 644 3 175 3 556 * 0 6- 4 57? *■— — — J

*n M f.rr.»» ot •NCREVtNTO EN Ei cSFE«3» C í l « i a v P.*

C 635 0 203 0203 0.203 0 203 020 3 0 2 0 3 0 233 02030 762 CJ203 0 203 0 203 0-203 0 203 0 203 020 3 02030 889 0203 0 203 0.203 0.203 0 203 0203 0 203 02031 016 0.203 0 203 0.203 0203 0203 0 203 0 203 02031 143 0.203 0203 0.203 0.203 0 203 0 203 0 203 02031 270 0.203 0 203 C 203 0203 020 3 0203 0 203 02031 397 0.203 0.203 0.203 0.203 0203 0 203 0 203 C 2031624 0203 0 203 0203 0203 0203 1.203 0 203 0 2031661 0203 0203 0203 0203 0203 0 203 0 203 02031778 0 203 0203 G 203 0.203 0 203 0203 0.203 0.2031.905 0.203 0 203 0.203 0.203 0 203 0 203 0 203 02032 032 0203 0.203 0.203 0 203 0 203 0.203 0 203 0.2032 286 0.203 0.203 0.203 0 203 0203 0 203 0 2292 640 0 203 0203 0 203 0 203 0 203 0 2292.845 0.203 0.203 0 203 0 229 0.2293 175 0 229 0 229 0254 0 2543*56 0229 0 254 02544064 0254 0.2544 672 C?5450805 7156350

ALAMBRE M AGNETO RECTANGULAR UNA CAPA DE ALGODON

A'¡"H O Z£ :i c ? fc* ••

•

1 %. 1 I

• •

0.C25 coca 0 008 o coa 0.006 0.008 0 006 o.oce 0.006o.cw 0.008 0.C08 0 008 0 006 00C8 oooe coca C 0000.035 0 008 0.C06 coca 0.006 oooa C 008 0 008 0CC80.040 0.008 0.008 0 008 0.008 0 008 0 008 0.008 00080043 0 008 0.008 0CC8 o.ooe o.üoa 0008 0.008 0.0080.030 0.008 0.008 0.C08 0008 0008 0.008 0.008 O.OOB0.055 0.008 0.008 0.008 0008 0.008 0008 O.OOB 0.0000.060 0.008 0.008 0.008 O.OOB o.ooe 0.008 0008 oooa0.063 0.008 0.008 0.008 O 008 0008 0.008 0.000 0 0000.070 0 008 0008 0 008 O.OOB 0.008 0 008 0.008 00060.073 0.008 0.008 0C08 O.OOB 0.008 0 008 0 008 0.006C.080 0008 0.008 CC08 0.008 ooOs C 008 0008 0 0080.090 0.008 0.008 O.OOB 0 008 OOC8 0008 0.0080.100 0 008 0.008 0 008 0.008 0008 0.0080.112 OOOB oooe 0 008 0.009 00090.123 0.009 0.009 0.010 0.0100140 OC09 0010 OCIO0.160 0 010 ooro0.180 0 0100.2000.2250.230

1

228 Fundamentos de cálculo de transformadoresT A B L A 4 . 9 U N B A D Ü MCT1ÍCAS

A N C H O Dfcl A lA M lW DESNUDO EN m u i m FTPOS

1 * " t 11 1[ 4.350 || 7 1’ 3 | S C O - 1 9 0 , -

r o , ‘ 11 - 1b 2 '

Dt*DZ n S t CAPA DE A . ¿ O D O N

0229 0.229 0.254 0.254 0.254 0 - 2 » 0 2 7 9 0 2 7 9 0 2 »0.229 0229 0.254 0.254 0.254 0 7 » 0 2 7 9 0 2 7 9 0 . 7 »0 229 0.229 0.254 0.254 0 2 5 4 0.279 0 2 7 9 0 2 » 0 7 »0.229 0 2 2 9 0.254 0.254 0.254 0.279 0 279 0 2 » 0 . 2 »0229 0229 0.254 0254 0254 0 2 » 0279 0 2 » 0 . 2 »0.229 0229 0.254 0 2 5 4 0.254 0.779 0.279 0 2 » 0 2 / 90.229 0229 025 4 0 254 0254 0.279 0 2 / 9 0 779 0 2 7 90229 0229 0.254 0 254 0.254 0.279 0279 0 2 » 0.2790729 0.229 0 2 5 4 0 254 0 2 5 4 0 2 7 9 0 2 7 9 0 279 0.2790.229 0229 0 ^ 5 4 € 2 5 4 0 2 5 4 0 2 » 0279 0 2 » 02790.229 0229 0.254 0.254 0.254 DJ779 0279 0 2 » 0.2790.729 0 7 7 » 0.254 0 7 5 4 0.254 0 2 7 9 0.279 0 2 7 9 0.2790 229 0 7 2 » 0254 C.2S4 0.254 0 2 » 0 2 7 9 0 2 » 02790.254 0.25* 0254 0.254 0 . 7 » 0 2 7 » 0279 0 2 7 9 0.2790254 0.254 0.254 0254 0 2 7 9 0 7 7 9 0 279 0.279 0 2/90204 0 2 5 4 0.279 0.279 0 2 » 02306 0.306 0.305 0 3050254 0.254 0.279 0 7 7 9 0 3 0 5 0 3 0 5 0.306 0.305 0 3 0 50.279 0 . 7 » 0.279 0279 0.305 0.330 0.330 0-330 0.3300279 0.779 0.279 0 2 7 9 Q.305 0 3 3 0 0.330 0.330 0.3300.279 0 7 / 9 0.305 0 305 0.305 0 330 0 3 3 0 0.330 0 3 3 0

0.279 0 305 0.330 0 3 3 0 0.330 0 330 0.356 0.3SB0.305 0-330 0 3 3 0 0.330 0 330 0 3 5 6 0 2 5 6

_ y

UNIDADES M G IISA S

A N C H O O fl A lA M M C DESNUDO EN PULGADAS

| e r a 0 223 0i250 0 7 6 0 0.115 0355 0.400 0 ASO 0.500

016*00 A IA ADICION DE UNA CAPA DE AlG O O O N

0.009 0009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 0.0110.009 0.009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 0.0110.009 0 009 0.010 0.010 0.010 O O ll 0.011 0.011 0.0110.009 0 009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 0.0110.009 0009 O.OlO 0.010 0 0 1 0 0.011 0.011 0.011 0.0110.009 0009 0.010 o.ovo 0.010 0.011 0.011 0.011 0.0110.009 0009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 o .o u0.009 0.009 0.010 O.OlO 0.010 0.011 0:011 O.Oll 0 0110.009 0.009 0.010 0 0 1 0 0.010 0.011 0011 0.01 V 0.0110.009 0.009 O.OlO 0.010 0.010 0.011 0.011 0.01 V 0.01»0.009 0.009 0.010 0 0 1 0 0.010 0.011 O .O ll 0.011 0.01»0.009 0.009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 0 0110.009 0.009 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.01 T 0.0110.009 0.009 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 O.Oll 0.0110.010 0.010 0.010 0.010 0.011 0.011 0.011 0.011 0.0110010 0.010 o .o u 0 011 0.011 0.012 0.012 0.012 0.0120.010 0.010 0.011 0.011 0.012 0.012 0.012 0.012 0.0120.011 0.011 o .o u 0.011 0.012 0.013 0013 0.013 0.013O.Oll 0.011 0.011 0.011 0.012 0.013 0 0 1 3 0.013 0.013o o »! 0.011 0.012 0.012 0.013 0.013 0 0 1 3 0 013 0.013

o .o u 0.012 0.013 0 0 1 3 0.013 0.013 0.014 0.0140.012 0.013 0 0 1 3 0.013 0.013 0.014 0.014

----------

C A P I T U L O 5

P R IN C IP A L E S C O N E X IO N E S D E LO S T R A N S F O R M A D O R E S

Cft.PJ.TULO 5

PRINCIPALES CONEXIONES L l LOS TRANSFORMfinORFS

5.1. INTRODUCCION.

Dependiendo del propósito de la inst alació n, un transformador-

SE PUEDE CONECTAR DE DISTINTAS FORMAS. En EL CASO DE LOS - -

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS. HAY DISTINTAS FORMAS CE CONECTARLOS

A LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN Y A LA CARGA. DOS O MÁS TRANSFOR

MADORES SE PUEDEN CONECTAR EN DISTINTAS FORMAS PARA CUMPLIR —

CON DISTINTOS REQUERIMIENTOS.

5.1.1. 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 DE UN TRANSFORMADOR. Se DEVANAN ALREDEDOR

DEL NUCLEO. 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 fe A fi, LA DIRECCIÓN DEL VOL

TAJE EN EL SECUNDARIO SERÁ DE C A D Ó DE D A C. DEPEN —

DIENDO DE LA DIRECCIÓN RELATIVA DE LOS DEVANADOS.

231

232 Principales conexiones de los transformadores

P r i m a r i o S e c u n d a r io

EDIARICAD EN UN TRANSFORMADOR

a ) Po l a r i d a d a d i t i v a .

b ) Po l a r i d a d s u s t r a c t i v a .

Da d o g u e e s i m p o r t a n t e , c u a n d o d o s o m á s t r a n s f o r m a d o -

RES SE CONECTAN JUNTOS, CONOCER LA DIRECCIÓN RELATIVA -

DEL VOLTAJE DE CADA TRANSFORMADOR. SE HAN ESTABLECIDO -

CIERTAS CONVENCIONES PARA DESIGNAR LA LLAMADA POLARIDAD

DE UN TRANSFORMADOR. ESTA DESIGNACIÓN DE POLARIDAD SE-

PUEDE OBTENER DE LA FIGURA ANTERIOR.

Si UNA DE LAS TERMINALES DEL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE -

SE CONECTA AL LADO ADYACENTE OPUESTO DEL DEVANADO DE BA

JO VOLTAJE (POR EJEMPLO DE A A q), EL VOLTAJE EN LAS —

TERMINALES RESTANTES ES. O LA SUMA O LA DIFEREÜ

CIA 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 TRANSFORMA

DOR TIENE POLARIDAD ADITIVA V SI ES LA DIFERENCIA. EN -

Introducción 233

TONCES SE DICE QUE TIENE POLARIDAD SUSTRACTIVA.

Para indicar cuando un transformador tiene polaridad -

ADITIVA O SUSTRACTIVA, SE MARCAN LOS CONDUCTORES COMO

SE MUESTRA EN LA FIGURA SIGUIENTE:

Xi

H l H z

Xz *3 *«SECUNDARIO

> Hi h2

XXX liAAAUTYV* 1

I

)

P O L A R ID A D 5 U S Tf? A C T| V A

^POLARIDADX , X z X3 X.»

Si los devanados de los lados de alto y bajo voltaje es

tán en direcciones opuestas, los voltajes aplicado e in

ducido tendrán direcciones opuestas y se dice gue el —

transformador tiene "polaridad sustractiva". Las termí

NALES Hl Y Xl ESTARAN DEL LADO IZQUIERDO CUANDO SE "VE"

AL TRANSFORMADOR DEL LADO DE BAJO VOLTAJE HACIA EL LADO

DE ALTO VOLTAJE.

Si los devanados de los lados de a l t o y b a j o voltaje es

tán EN LA MISMA DIRECCIÓN. LOS VOLTAJES APLICADO E INDU

CIDO TENDRÁN LA MISMA DIRECCIÓN Y SE DICE ENTONCES QUE~

EL TRANSFORMADOR TIENE "POLARIDAD ADITIVA". LA TERMINAL


Xl SE ENCONTRARÁ DEL LADO DERLCHO CUANDO SE "VE" AL - -

TRANSFORMADOR DEL LADO DE BAJO VOLTAJE HACIA EL LADO DE

ALTO VOLTAJE.

Cuando se desea cone ctar e n paralelo los secundarios de

dos (o m á s) tra n s f o r m a d o r e s# se conectan en forma simi

l a r,las TERMINALES QUE TIENE LA MISMA MARCA. DE POLARI -

DAD.

Cuando en un transformador no está especificada la pola

RIDAD O SE DESCONOCE# SE PUEDE DETERMINAR POR UNA SIM -

PLE MEDICIÓN DE VOLTAJE COMO SE INDICA A CONTINUACIÓN.

1. Hacer una cone xión entre la*: terminales de alto v o l

taje Y BAJO VOLTAJE DEL LADO DERECHO CUANDO SE VE AL

TRANSFORMADOR DESDE EL LADO DE LAS BOQUILLAS Y DE BA

JO VOLTAJE.

2. Aplicar un voltaje b a j o# por ejemplo 120 volts a las

TERMINALES DE ALTO VOLTAJE Y MEDIR ESTE VOLTAJE CON-

UN VÓL7METRO.

3. Medir e l voltaje de la term inal del lado izquierdo -

DEL LADO DE ALTO VOLTAJE A LA TERMINAL DEL LADO IZ -

GU1ERDO DE BAJO VOLTAJE..

Si e l v o l t a j e a n t e r i o r e s m e n o r q u e e l v o l t a j e a t r a

v é s DE LAS TERMINALES DE ALTO VOLTAJE. EL TRANSFORMA

DOR TIENE POLARIDAD SUSTRACTIVA. Si ESTE VOLTAJE ES-

MAYOR. ENTONCES LA POLARIDAD ES ADITIVA.

5.2. CONEXION DE LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS.

La CONEXIÓN MAS SIMPLE DE LAS CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADO -

RES ES LA CONEXIÓN MONOFASICA.

ÜN MÉTODO SENCILLO DE LLEVAR LAS TERMINALES DE LOS DEVANADOS -

PRIMARIO Y SECUNDARIO A LAS BOQUILLAS QUE LLEVAN AL EXTERIOR -

DEL TANQUE DEL TRANSFORMADOR SE INDICÓ EN LA FIGURA ANTERIOR.

Pa r a p r o p o r c i o n a r f l e x i b i l i d a d e n la s c o n e x i o n e s , l a s b o b i n a s -

DE LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO, SE ARREGLAN EN DOS SEC

CIONES, CADA SECCIÓN DE UNA BOBINA TIENE EL MISMO NÚMERO DE ES

PIRAS, Y POR LO TANTO, GENERA EL MISMO VOLTAJE. LAS DOS PRIME

RAS SECCIONES SE CONECTAN POR LO GENERAL JUNTAS. DENTRO DEL —

TANQUE Y ÚNICAMENTE DOS SON LLEVADAS AL EXTERIOR DEL TANQUE A~

TRAVÉS DE LAS BOQUILLAS, LAS CUALES LAS AISLAN DE LA TAPA.

Se p u e d e n s a c a r c u a t r o c o n d u c t o r e s s e c u n d a r i o s d e c a d a b o b i n a -

DEL SECUNDARIO, CON LOS DOS CONDUCTORES O TERMINALES TRANSPUES

TOS DEL INTERIOR, ANTES DE SER LLEVADOS AL EXTERIOR. En TRANS

FORMADORES NUEVOS DEL TIPO DISTRIBUCIÓN, ES PRÁCTICA COMÚN ES

TAS DOS TERMINALES TRANSPUESTAS. SE CONECTAN DENTRO DEL TANQUE

Y SÓLO UN CONDUCTOR COMÚN SE LLEVA AL EXTERIOR.

Conexión de los transformadores monofásicos 235


La b o q u i l l a s e c u n d a r i a c e n t r a l s e l e d e n o m i n a p o r l o g e n e r a l -

"Bo q u i l l a d e l n e u t r o " y e n m u c h o s c a s o s e s u n a t u e r c a q u e c o -

NECTA TAMBIÉN A LA PARED DEL TANQUE PROPORCIONANDO UN MEDIO DE

CONEXIÓN A TIERRA AL TANQUE DEL TRANSFORMADOR. TRES DISTINTAS

FORMAS DE CONEXIÓN SE MUESTRAN EN l_A SIGUIENTE FIGURA:

PRIMARIO P R I M A R I O

H i

A A A A

H2

X , X* X3

S E C U N D A R IOS E C U N D A R IO

P R IM A R IO

i': Hz

Luaaaaaaj.-rryyj

*2

S E C U N D A R IO

5.2.1. SISTEflftS POLIFASICOS.

Co m o se s a b e , e n c o r r i e n t e a l t e r n a h a y d o s t i p o s d e -

CIRCUITOS: LOS DENOMINADOS CIRCUITOS MONOFASICOS Y —

LOS CIRCUITOS POLIFÁSICOS (LOS MÁS COMUNES SON LOS —

TRIFÁSICOS). En LOS CIRCUITOS MONOFÁSICOS SÓLO UNA -

FASE O CONJUNTO DE VOLTAJES DE ONDA DE FORMA SENOIDAL

SE APLICAN A LOS CIRCUITOS Y ÚNICAMENTE EN UNA FASE -

CIRCULA CORRIENTE SENOIDAL.

En u n s i s t e m a * p o l i f á s i c o s e a p l i c a n d o s a m á s v o l t a -

JES SENOIDALES A LAS DIFERENTES PARTES DEL CIRCUITO Y

CIRCULAN EN LAS MISMAS PARTES LAS CORRESPONDI ENTES Cfi

RRI ENTES SENOIDALES..

Cada parte del sistema polifásico se conoce como "fa

se1" Y PRÁCTICAMENTE SE DENOMINAN FASE A» FASE B Y FA

SE C Y EN LA MISMA forma SE DESIGNAN LOS VOLTAJES IN

DICANDO "voltajes de la fase A", "voltaje de la fase-

“B". ETC. Y LAS CORRIENTES,- CORRIENTE DE LA FASE A, -

CORRIENTE DE LA FASE B- ETC.

LOS VOLTAJES APLICADOS A UN SISTEMA POLIFÁSICO SE OB

TIENEN DE UNA FUENTE DE SUMINISTRO POLIFÁSICA, TAM- -

BIÉN, DE MANERA QUE CADA FASE ESTÁ SIEMPRE SEPARADA .

POR EJEMPLO, EN UN SISTEMA TRIFÁSICO SE TIENEN TRES -

FASES SEPARADAS. Los MÉTODOS MÁS COMUNES DE CONECTAR LOS DEVANADOS DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA TRIFÁSICA SON-

EN DELTA Y EN ESTRELLA, COMO SE MUESTRA A CONTINUA- -

c i ó n :

Cc

G

C O N E X IO N E S TR IF A S IC A S


a ) Co n e x i ó n De l t a .

b ) Co n e x i ó n Es t r e l l a .

c) Ve c t o r e s d e v o l t a j e .

Se puede observar que en tanto los voltajes en las —

TERMINALES fi, B y C, son los mismos para las conexio

nes delta y estrella.

Los VOLTAJES A TRAVÉS DE LOS DEVANADOS 1. 2 Y 3 EN -

LOS DOS SISTEMAS, NO SÓLO SON DE DIFERENTE MAGNITUD ,

TAMBIÉN SE OBSERVA QUE SUS DIRECCIONES NO COINCIDEN .

Este hecho es importante en la conexión de transforma

DORES. YA QUE PUEDE PROVOCAR DIFICULTADES EN LA CONE

XIÓN DE TRANSFORMADORES CUANDO NO SE TIENE CUIDADO EN

ESTO.

5.2.2. CONEXION TRIFASICA DE TRANSFORMADORES.

LA TRANSFORMACIÓN TRIFÁSICA SE PUEDE REALIZAR POR ME

DIO DE TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN CONEXIÓN -

TRIFÁSICA O POR MEDIO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS .

LOS MÉTODOS DE CONEXIÓN DE LOS DEVANADOS PARA LA CO

NEXIÓN TRIFÁSICA SON LOS MISMOS, YA SEA QUE SE USEN -

TRES DEVANADOS EN UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO. O BIEN-

TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS POR SEPARADO, EN CO

NEXIÓN TRIFÁSICA. Las CONEXIONES TRIFÁSICAS MÁS CO -

MUÑES SON LAS DENOMINADAS DELTA Y ESTRELLA;


Conexión DELTA-DELTA.

Esta c one xión se usa con frecuencia para alimentar cAg

GAS DE ALUMBRADO PEGUENAS Y CARGAS TRIFÁSICAS SIMULTÁ

NEAMENTE. Pa r a esto se puede localizar una derivación

o Tap en el punto medio del devanado secundario d e uno

DE LOS TRANSFORMADORES, CONECTÁNDOSE A TIERRA Y SE CO

NECTA TAMBIÉN AL NEUTRO DEL SECUNDARIO. De ESTA MANE

RA. LAS CARGAS MONOFÁSICAS SE CONECTAN ENTRE LOS CON -

DUCTORES DE FASE Y NEUTRO. POR LO TANTO, EL TRANSFOR -

MADOR CON LA DERIVACIÓN EN EL PUNTO MEDIO TOMA DOS TER

CERAS PARTES DE LA CARGA MONOFÁSICA Y UNA TERCERA PAR

TE DE LA CARGA TRIFÁSICA. LOS OTROS DOS TRANSFORMADO

RES CADA UNO TOMA UN TERCIO DE LAS CARGAS MONOFÁSICAS-

Y TRIFÁSICA.

Para poder cargar al banco trifásico en forma balancea*

DA, SE DEBEN CUMPLIR CON LAS SIGUIENTES CONDICIONES:

1. Todos los transformadores deben tener idéntica r e

lación DE TRANSFORMACIÓN.

2. Todos los transformadores deben tener el mi s m o v a

lor DE 1MPEDANCIA .

3. To d o s l os tran sforma dores deben cone ctar e n e l mis.

MO TAP O DERIVACIÓN.

2 4 0 Principak» conexiones d e los transformadores

c-6-

A -H, N¡> H. He

PRIMARIO

C-

BA-

w w p r v “Yin

X2 X , X 3 X* X t x 3 *x* X,SECUNDAR»

NÜÜTRO

Desplazamiento a n g u l a rCERO CRABOS

S E C U N C A R r C

Tr e s t r a n s f o r m a d o r e s m o n o f á s i c o s e n c o n e x i ó nT R IF A S IC A , P O L A R ID A D A D IT IV A , C O N E X IÓ N D E L T A - D E L T A .


Co n e x i ó n d e l t a a b i e r t a -d e l t a a b i e r t a .

La CONEXIÓN DELTA-DELTA REPRESENTA EN CIERTO MODO LA-

MÁS FLEXIBLE DE LAS CONEXIONES TRIFASICAS. UNA DE —

LAS VENTAJAS DE ESTA CONEXIÓN. ES QUE SI UNO DE LOS -

TRANSFORMADORES SE DAÑA O SE RETIRA DE SERVICIO, LOS-

OTROS DOS PUEDEN CONTINUAR OPERANDO EN LA LLAMADA CO

NEXIÓN "d e l t a -a b i e r t a " o "V". Co n e s t a c o n e x i ó n s e -

SUMINISTRA APROXIMADAMENTE EL 58% DE LA POTENCIA QUE-

ENTREGA UN BANCO EN CONEXIÓN DELTA-DELTA.

EN LA CONEXIÓN DELTA ABIERTA, LAS IMPEDANCIAS DE LOS-

TRANSFORMADORES NO NECESITAN SER IGUALES NECESARIAMEN

TE. AUNQUE ESTA SITUACIÓN ES PREFERIBLE CUANDO ES NE

CESARIO CERRAR LA DELTA CON UN TERCER TRANSFORMADOR.

La CONEXIÓN DELTA ABIERTA, SE USA NORMALMENTE PARA —

CONDICIONES DE EMERGENCIA, CUANDO EN UNA CONEXIÓN DEL

TA-DELTA UNO DE LOS TRANSFORMADORES DEL BANCO SE 'DES

CONECTA POR ALGUNA RA7ÓN. En FORMA SIMILAR A LA CO -

NEXIÓN DELTA-DELTA, DEL PUNTO MEDIO DEL SECUNDARIO DE

UNO DE LOS TRANSFORMADORES SE PUEDE TOMAR UNA DERIVA

CIÓN PARA ALIMENTAR PEQUEÑAS CARGAS DE ALUMBRADO O —

BIEN OTROS TIPOS DE CARGAS


DOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN CONEXION DELTA ABIERTA

EJEflPLO 5.1

Se tienen TRES TRANSFORMADORES MONOFASICOS en cone -

XIÓN DELTA-DELTA PARA REDUCIR UN VOLTAJE DE 115 KV A

9160 VOLTS. La CARGA GUE ALIMENTAN DEMANDA UNA PO -

TENCIA DE 20 MW A UN FACTOR DE POTENCIA DE 0.9 ATRA

SADO

Ca l c u l a r .

a ) La POTENCIA APARENTE QUE DEMANDA LA CARGA.

B> La POTENCIA APARENTE QUE SE SUMINISTRA AL DEVANA

DO DE ALTA TENSIÓN.

c) La CORRIENTE EN LA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN DE ALTA

TENSIÓN.


d) La corriente en las líneas d e b a j a tens i ó n a l a -

CARGA.

e) La s corrientes en los devanados primario y secunda

RIO del t r a n sforma dor.

f) La carga oue toma c a d a t r a n s f o r m a d o r.

S J L U J C I o n

a ) La potencia aparente que demanda la carga e s :

JL = 2Q_ _ 22.22 UVA.Cose 0.9

b ) La potencia apar ente que se suministra a l devana

do DE ALTO VOLTAJE ES PRÁCTICAMENTE LA MISMA QUE-

DEMANDA AL TRANSFORMADOR, SI SE CONSIDERAN DESPREy

CIABLES LAS PÉRDIDAS RI¿ Y LAS PÉRDIDAS DE VACÍO,

POR LO TANTO, LA LlNEA DE ALIMENTACIÓN TRANSPORTA

UNA POTENCIA DE 22.22 MVA:

C) La CORRIENTE EN CADA LÍNEA DEL LADO DE ALTA TEN -

SIÓN SE CALCULA COMO SIGUE:


1A - S/ / T E p

1j = 22.22 x 106/ T 5 x 115000 - 111.55 A

d ) La corriente en las líneas del lado de baja ten -

SIÓN ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LOS VOLTAJES-

ES d e c i r:

i = Ü — El = 111,55 -X 115000 = 3083 g A¿ E2 'íleo

e ) Las corrientes en los devanados primario y secun

dario DEL TRANSFORMADOR

Ip = i A k p = b*í.37 A

i = M I . 1780.^3 As V 3

Debido a que la c a r g a es b a l a n c e a d a, c a d a transforma

dor TOMA UNA TERCERA PARTE DE LA CARGA. ES DECIR:

22.22 / 3 = 7.^06 MVA


La carga del transformador se puede obtener también -

COMO EL producto del voltaje primario Y LA corrí e n t e-

PRIMARIA.

s “ Eplp = 115000 x 64.37 = 7.402 UVA

EJEMPLO 5.2.

Dos transformadores monofásicos de 150 kVA, 7200/440V

se conectan en delta abierta. Calcular la máxima po

tencia QUE PUEDEN ENTREGAR.

ls

A H. X i

B 2

H i X ,C *2 3


Aún cuando los dos transformadores tienen una poten -

CIA DE 150 KVA CADA UNO, LOS DOS JUNTOS NO PUEDEN EN

TREGAR UNA CARGA DE 300 KVA, POR LO SIGUIENTE:

La CORRIENTE NOMINAL SECUNDARIA DE CADA TRANSFORMADOR

e s :

Is - 150/440 = 150000/440 - 540.0 A

U CORRIENTE EN LAS LINEAS 1, 2 Y 3 NO PUEDE POR LO -

TANTO EXCEDER A 340.9 A, POR LO QUE LA MÁXIMA CARGA -

ES:

S - 1.73 El = 1.73 x 440 x 340.9 = 259493 VA

S = 259.49 KVA

QUE REPRESENTA: carGACapacidad instalada de transformador

= = 86.49%300

Conexión Delta-Es t r e l l a.

Este t i p o de cone xión se hace frecuentemente p a r a ali

ment ar en forma co m b i n a d a, cargas trifásicas y cargas

MONOFÁSICAS EN DONDE LAS CARGAS MONOFÁSICAS PUEDEN — ■

SER COMPARATIVAMENTE GRANDES. LOS DEVANADOS SECUNDA

RIOS PUEDEN TENER UNA DERIVACIÓN O TAP, PARA OBTENER-

VALORES DE VOLTAJE DISTINTOS.


En transformadores de gran p o t e n c i a, la conexión delta

-ESTRELLA, SE USA FRECUENTEMENTE PARA ELEVAR VOLTAJE,-

COMO ES EL CASO DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS. 1_A CO —

NEXIÓN EN ESTRELLA PERMITE LA FACILIDAD DE DISPONER —

DE UN NEUTRO PARA CONEXIÓN A TIERRA. TlENE EL INCONV£

NI ENTE DE GUE CUANDO SE CONECTAN EN PARALELO TRANSFOR

MADORES TRIFASICOS EN CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA, SE DEBE

TOMAR EN CONSIDERACIÓN EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR ENTRE

LA DELTA Y LA ESTRELLA

C O N E X IO N D E L T A - E S T R E L L A D E T R E S TR A N S F O R M A D O R E S M O N O FA SIC O S


L i E B E U m

Se tienen tres transformadores monofásicos de 40,000

KVA QUE SE USAN COMO ELEVADORES EN CONEXIÓN DELTA/ES-

trella y CON RELACIÓN DE 13.2/66.4 kV si alimentan —

UNA CARGA DE 90 MVA CALCULAR:

a ) El voltaje d e l Inea se c u ndario,

b) L a corriente en los devanados de los transformado

RES.

c) Las corrientes en los cond uctore s de entr a d a y s&

LIDA A LOS TRANSFORMADORES.

S O L U C I O N

La forma simple de resolver este problema es cons i d e

rar SÓLO UNA FASE a LA VEZ


A.l. El voltaje a través de cada devanado primario es-

13.2 kV.

a .2. El voltaje e n el devanado secundario d e cada - -

TRANSFORMADOR ES 66.4 *V.

a .3. El voltaje SECUNDARIO entre FASES o ENTRE LINEAS

1-2, 2-3. 1-3 ES ENTONCES;

Es = \ T J x 66.4 = 115 kV.

B) La POTENCIA GUE TRANSPORTA CADA TRANSFORMADOR ES:

90/3 « 30 m

La CORRIENTE EN CADA DEVANADO PRIMARIO ES:

lp = 300GO/13.2 = 22/2.7 A

La CORRIENTE EN CADA DEVANADO SECUNDARIO ES:

ls - 30000/66.4 = 451.8 A

C.l La CORRIENTE EN CADA LÍNEA DE ALIMENTACIÓN LEI LADO

DE 13.2 KV

*A = *B = l C ~ ^ * 2 2 7 2 J = 5956‘íí A

c.2 La corriente en cada línea de salida a la carga-

EN EL LADO DE 115 kV.

Il = í2 = í3 = 451.8 A

n


Co n e x i ó n Es t r e l l a-De l t a .

Est a c o n e x i ó n s e u s a c o n f r e c u e n c i a p a r a a l i m e n t a r c a r

GAS TRIFASICAS GRANDES DE UN SISTEMA TRIFASICO DE ALI

MENTACIÓN CONECTADO EN ESTRELLA. TlENE LA LIMITANTE -

DE QUE PARA ALIMENTAR CARGAS MONOFASICAS V TRIFASICAS

EN FORMA SIMULTÁNEA, NO DISPONE DEL NEUTRO.

Po r o t r a p a r t e , t i e n e l a v e n t a j a r e l a t i v a d e q u e l a -

IMPEDANCIA DE LOS TRES TRANSFORMADORES NO NECESITA —

SER LA MISMA EN ESTA CONEXIÓN.

La s RELACIONES ENTRE CORRIENTES Y VOLTAJES DE FASE DE

LlNEA A LlNEA PARA LA CONEXIÓN ESTRELLA DELTA, SON —

LAS MISMAS QUE SE TIENEN EN LA CONEXIÓN DELTA/ESTRE -

LLA ESTUDIADA EN EL PÁRRAFO ANTERIOR.


CONEXJ 6tl f STRELLfciESIBELkfi

Es t a c o n e x i ó n se u s a c u a n d o s e r e q u i e r e a l i m e n t a r g r a n d e s

CARGAS MONOFASICAS EN FORMA SIMULTÁNEA CON CARGAS TRIFÁSL

c a s . Ta m b i é n se u s a s ó l o si e l n e u t r o e e l p r i m a r i o s e —

PUEDE CONECTAR SÓLIDAMENTE AL NEUTRO DE LA FUENTE DE ALI

MENTACIÓN YA SEA CON UN NEUTRO COMÚN O A TRAVÉS DE TIERRA

Cu a n d o l o s n e u t r o s d e a m b o s l a d o s d e l b a n c o d e t r a n s f o r m a

DORES NO SE UNEN, EL VOLTAJE DE LlNEA A NEUTRO TIENDE A -

DISTORSIONARSE (NO ES SENOIDAL). La CONEXIÓN ESTRELLA-ES

TRELLA, SE PUEDE USAR TAMBIÉN SIN UNIR LOS NEUTROS, A CON

DICIÓN DE QUE CADA TRANSFORMADOR TENGA UN TERCER DEVANADO

QUE SE CONOCE COMO "DEVANADO TERCIARIO." ESTE DEVANADO -

TERCIARIO ESTÁ SIEMPRE CONECTADO EN DELTA.

Co n FRECUENCIA, EL DEVANADO TERCIARIO SE USA PARA ALIMEN

TAR LOS SERVICIOS DE LA SUBESTACIÓN.

SECUNDARIO

C O N E X IO N E S T R E L L A -E S T R E L L A


C O N E X IO N E S T R E L L A -E S T R E L L A C O N D E V A N A D O T E R C IA R IO

T r a n s f o r m a d o r e s d e u n a s o l a b o q u i l l a .

En l a c o n e x i ó n e s t r e l l a -e s t r e l l a , l o s t r a n s f o r m a d o r e s

QUE TIENEN SÓLO LA BOQUILLA DE ALTA TENSIÓN O PRIMA -

RIA- ESTA BOQUILLA SE CONECTA A LA LfNEA DE ALIMENTA

CIÓN. La CONEXIÓN ESPECIAL EN LA PARTE EXTERNA DEL -

TANQUE DEL TRANSFORMADOR, TOMA EL LUGAR DE LA SEGUNDA

BOQUILLA DE ALTA TENSIÓN Y SE DEBE CONECTAR ENTRE LOS

TRES TRANSFORMADORES Y AL HILO DE NEUTRO O TIERRA.

LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN TIENEN UNA CONE -

XIÓN INSTALADA ENTRE LA BOQUILLA DE BAJO VOLTAJE DEL-

NEUTRO Y EL TANQUE.

Conexión de transformadores en paralelo 253

Tr a n s f o r m a d o r e s T r i f á s i c o s .

En TÉRMINOS GENERALES, UN BANCO FORMADO POR TRES TRAN£

FORMADORES MONOFÁSICOS, SE PUEDE REEMPLAZAR POR UN -

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO. ESTOS TRANSFORMADORES TRIFA

SICOS, COMO SE HA DESCRITO EN CAPITULOS ANTERIORES, -

TIENEN UN NÚCLEO MAGNÉTICO CON TRES PIERNAS, EN DONDE

SE ALOJAN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO DE CADA

UNA DE LAS FASES. LOS DEVANADOS SE CONECTAN INTERNA

MENTE, EN FORMA SIMILAR A LOS BANCOS DE TRANSFORMADO

RES MONOFÁSICOS, EN CUALQUIERA DE LAS CONEXIONES TRI

FÁSICAS, ES DECIR, ESTRELLA-DELTA, DELTA ABIERTA, ETC.

Pa r a u n a c a p a c i d a d d a d a , u n t r a n s f o r m a d o r t r i f á s i c o -

ES SIEMPRE DE MENOR TAMAÑO Y MÁS BARATO QUE UN BANCO

FORMADO POR TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS CON LA-

MISMA CAPACIDAD, E(I ALGUNAS OCASIONES. AÚN CON LO -

MENCIONADO ANTES, SE PREFIERE EL USO DE BANCOS DE “

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS. ESPECIALMENTE CUANQO —

POR MANTENIMIENTO Y CONFIABILIDAD RESULTA IMPORTANTE

LA FACILIDAD PARA REEMPLAZAR A UNA DE LAS UNIDADES.

5.3. CONEXION DE TRANSFORMADORES EN PARALELO.

LOS TRANSFORMADORES SE PUEDEN CONECTAR EN PARALELO POR DISTIN

TAS RAZONES, U S PRINCIPALES ESTÁN REUCIONADAS CON PROBLEMAS

DE CONFIABILIDAD Y DE INCREMENTO EN LA DEMANDA. CUANDO SE ---

EXCEDE O SE ESTÁ A PUNTO DE EXCEDER U CAPACIDAD DE UN TRANS

FORMADOR YA EN OPERACIÓN.

Principales conexiones de los transformadores

Pa r a c o n e c t a r l o s t r a n s f o r m a d o r e s e n p a r a l e l o y g a r a n t i z a r s u -

CORRECTA OPERACIÓN, SE DEBEN CUMPLIR CIERTAS CONDICIONES COMO-

SON:

a ) De b e n t e n e r l o s m i s m o s v o l t a j e s p r i m a r i o s y s e c u n d a r i o s .

b ) De b e n t e n e r e l m i s m o v a l o r d e i m p e d a n c i a e x p r e s a d o e n po r

c i e n t o o e n p o r u n i d a d .

c) Se debe verificar que la polaridad de los transformadores

sea la misma.

C O N E X IO N E N P A R A LE L O D E TR A N SFO R M A D O R ES

PARA A L IM E N T A R A U N A C A R G A

EJEMPLO 5.<i.

Se tiene un transformador de 250 KVA, 7200/220 volts con una

IMPEDANCIA DEL 6%, QUE DEBE ALIMENTAR A UNA CARGA DE 530 KVfl-

Y PARA LO CUAL SE CONECTA EN PARALELO UN TRANSFORMADOR DE - -

100 KVA, 7200/220 volts con una impedancia del 0%. Se desea-

CALCULAR:

Conexión de transformadores en paralelo 2S5

a ) La c o r r i e n t e n o m in a l p r im a r ia de ca d a t r a n s f o rm a d o r .

b ) La im p e d a n cia e q u iv a le n t e a l a c a rg a r e f e r i d a a l la d o p r i

m a rio .

c) La im p e d a n cia in t e r n a de cada tra n s fo rm a d o r REFERIDAS a l -

% LADO PRIM ARIO.

d) L a c o r r i e n t e r e a l e n e l PRIMARIO d e c a d a t r a n s f o r m a d o r

S-0 L U C..1 p_il

A . l . La c o r r i e n t e NOMINAL e n e l p r i m a r i o d e l t r a n s f o r m a d o r d e

250 KVA ES:

Inj| = 250,000/7200 = 34.7 A

A.2 La c o r r i e n t e n o m in a l en e l primario d e l transformador d e

100 KVA es:

In 2 = 100,000/7200 = 13.9 A

b ) Pa r a o b t e n e r e l v a l o r d e l a i m p e d a n c i a e q u i v a l e n t e d e l a

CARGA REFERIDA A L LADO PR IM AR IO , SE PUEDE RECURRIR AL C IR

C U ITO EQUIVALENTE DE LOS DOS TRANSFORMADORES CON LA CARGA.

256 Principales conexiones de los transfoimadores

2 5 0 kVA

LA IMPEDANCIA DE LA CARGA REFERIDA AL LADO PRIMARIO

e s :

Zc-Ep2/Pcarga=(72CO)2/33C.000 = 157 ohms

La c o r r i e n t e en l a c a rg a ( a l p r im a r io )

I c - Pc a r g a /E p = 33 0 . 0 0 0 / 7 2 0 0 = 06A

C) LA IMPEDANCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR DE 250 KVA R

FER ID A AL PRIMARIO E S :

Zp1 - Ep2/KVA1 = (72ÜG)2/250.ÜOO - 207 ohms

La im p e d a n cia in t e r n a r e f e r i d a a l la d o p r im a r io e s :

Zp1 = 0.06 x 207 = 12.il ohms

La im p edancia n o m in a l d e l tra n s fo rm a d o r de 100 KVA se


CALCULA EN FORMA ANÁLOGA COMO:

Zp2 = E p2/KVA 2 = 7200/100,000 = 518 ohms

La impedancia interna referida al lado primario es en

TONCES:

Zp2 = 0.04 x 518 = 20.7 ohms

El circuito correspondiente a estas cond icione s es el

S IG U IE N T E :

Ic= 46A

Las corrientes se distribuyen c o m o sigue:

= lc x Z p 2 / (Zp I ♦ Zp 2)

Ix = 46 x 20.7 / (12.4 + 20.7) = 28.8A

I2 = Ic - li = 46.0 - 28.8 = 17.2 A

Se observa q u e e l transformador 2 e s t á sobrecargado ya

QUE LA CORRIENTE QUE CIRCULARÁ A TRAVÉS DEL MISMO ES -

I 2 = 1 7 .2A QUE ES SUPERIOR A SU CORRIENTE NOMINAL ---------


In2 = 1 3 .9 A ., esto s e debe a que tiene menor impedan-CIA QUE EL TRANSFORMADOR 1 Y LA CORRIENTE TIENDE A —

CIRCULAR POR LA RAMA DE MENOR IMPEDANCIA.

DOS TRANSFORMADORES DE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS

SE CONECTAN EN PARALELO

1 0 KVA. 9 6 0 0 /2 3 0 Volts 7 .5 KVA 9 9 8 5 /2 3 0 Volts

Calcu l a r la corriente d e circ ulació n e n e l se c u ndario.

DEBIDO A QUE NO TIENEN LA MISMA RELACIÓN DE TRANSFOR

MACIÓN CONSIDERANDO QUE OPERAN EN VACÍO.

S O L U C I O N

El diagrama correspondiente

EJEMPLO 5 .5 .

Ze = 0,16 EN TÉRMINOS

DEL SECUNDARIO

Ze = 0.22 EN TÉRMINOS

DEL SECUNDARIO


Com o s e t i e n e d i f e r e n t e v o l t a j e e n e l p r i m a r i o , d a c o

MO RESULTADO UNA CORRIENTE C IR C U LA N TE, CUYO VALOR E S :

1c Ep tI ~ Ept2

ZE + hPTl PT2

L a r e l a c i ó n d e t r a n s f o r m a c ió n d e c a d a t r a n s f o r m a d o r e s

A = Í16QQ = 201 230

9485 - 230

a2 = 7^ = 19.5

L a im p e d a n c i a d e c a d a t r a n s f o r m a d o r , r e f e r i d a a l p r l

MARIO V IE N E DADA POR LA EXPRESIÓN

7 = ZEP * ¿ ES

Zep^ = 20z x 0.16 = 64 ohms

Zep-j = 19.5^ x 0.22 = 83.66 ohms

Po r l o t a n t o :

, = SSQQ - -4.43.5 = 0.782 AMPERES.c 64 + 83.65

L o a n d o e s t á o p e r a n d o e n v a c I o . l a ú n i c a c o r r i e n t e q u e

CIRCULA ES LA CIRCULANTE (PARA ESTE C A S O ).

• •

2 6 0 Principales conexiones de los transformadores

FJfflPLQ 5.6

ÜOS TRANSFORM ADORES CON L A S C A R A C T E R ÍS T IC A S S IG U IE N -

T E S :

Transformador 1

75 KVA. 2400/240 volts

Ze = 2.22 EN TÉR M IN O S

D E L S EC U N D A R IO

Trans formad or 2

50 KVA. 2400/2*10 volts

Ze = 4.15 en términos

D E L S EC U N D A R IO

Operan en paralelo y se desea calcular los KVA que e n

TR E G A CAD A TRANSFORMADOR CUANDO A L IM E N T A N A UNA CAR

GA DE 125 KVA.

S-Q L U C I 0 N

Ep

A -U -L A .

Y Y Y W Y Y W

CAftGA

E »


L a c o r r i e n t e e n l a c a r g a e s :

l e = — = 521 AMPERES KV 0 . 24

La C O R R IE N TE D E TR A N SFO R M ACIÓ N E S '

A = 2 m _ JOEs 240

L a c o r r i e n t e d e c a d a t r a n s f o r m a d o r e s :

i = — — - i 10x4*15x521_____ 57QA1 a Zi + a Z2 c 1 0 x2 .2 2 + 1 0x4 .15

l2 = lc ~ ll = 521 " 339>íí = ü B1.6A)

Los KVA CON QUE CAD A TRANSFORMADOR C O N T R IB U Y E S O N :

KVAj = Ix KVj = 3 3 9 .4 x 0 .2 4 = 8 1 .4 6

KVA2 = I 2 KV2 = 1 8 1 .6 x 0 .2 4 = 4 3 .5 7

EJEMPLO 5 .7

Se d a n l o s s i g u i e n t e s d a t o s p a r a d o s t r a n s f o r m a d o r e s -

m o n o f á s i c o s d e l lü ü ü /2 3 0 0 v o l t s . 60 c . p . s .

TRANSFORMADOR CAPACIDAD Vcc le e Pee

1 100 KVA 265 V o l t s 9.1 a m p . 1000 w a t t s

2 500 KVA 345 V o l t s 4 5 .5 * 3370 w a t t s


a ) Cu á l e s l a m á x i m a c a r g a e n KVA q u e p u e d e n s u w n i s .

TRAR EL BANCO DE TRANSFORMADORES SIN CAUSAR CAf -

DAS DE VOLTAJE EN EL SECUNDARIO MAYORES DÉ 50 - -

VOLTS.

B> A ESTA CARGA TOTAL# CUÁNTOS KVA ENTREGARÁ CADA —

TRANSFORMADOR.

S 0 I. ü C 1 0 N

a ) La IMPEDANCIA d e CADA TRANSFORMADOR SE CALCULA CON

LOS DATOS DE CORTO CIRCUITO.

1

“ 29.12 OHMS

= 7.58 o h m s

La IMPEDANCIA EQUIVALENTE EN PARALELO ES:

Zl+ Z 2 29.12 + 7.586 OHMS

La r e l a c i ó n d e t r a n s f o r m a c i ó n e s :

V,11QQQ = q.78 2300


La i m p e d a n c i a t o t a l r e f e r i d a a l s e c u n d a r i o e s :

Zj. = = 8 z = 0.26 OHMSs a 2 (4 .7 8 )

Como l a máxima caída de voltaje permisible es de

50 VOLTS, l a corr iente q u e provocará d i c h a caída

E S :

'■= = t * 0^26 192-5 " r a E S

Po r t a n t o , l a c a r g a m á x i m a q u e s e p u e d e a l i m e n t a r ,

S IN EX C ED ER S E D E LO S 50 V O L T S D E C A ID A E S :

P = VI eos 0 = 2300 x 192.50 x 0.8 = 351 kW.

La CORRIENTE Dt la larga REFERIDA AL PRIMARIO ES:

lr = ^ = l¿0 f(| amperescp A 4.78

#

En e s t a f o r m a , l a c o r r i e n t e c o n q u e c a d a t r a n s f o r

MADOR C O N T R IB U Y E . E S :

■ i = z r | ^ - z á f e * ™

m l = ! 1 ^ l = 8 , 3 x 1 1 = 9 1 - 3

*2 = *C “ *1 = " 8,3 = 3^ ’ APERES

. KVA2 = I2 KV2 = 32.1 x 11 = 353.1


C A P I T U L O 6

P R U E B A S A T R A N S F O R M A D O R E S

CAPITULO €

PRUEBAS A TRANSFORMADORES

6.1. INTRODUCCION

La s p r u e b a s s e h a c e n e n l o s t r a n s f o r m a d o r e s v s u s a c c e s o r i o s p o r d i s t i n t a s RAZONES, DURANTE SU FABRICACION, PARA VERIFICAR LA CONDICION DE SUS COMPONENTES, DURANTE LA ENTREGA, DURANTE SU OPERACION COMO PARTE - DEL MANTENIMIENTO, DESPUÉS DE SU REPARACION, ETC.

Algunas de las pruebas que se hacen en los transformadores se consideran COMO BÁSICAS V ALGUNAS OTRAS VARIAN DE ACUERDO A LA CONDICION INDI VIDUAL DE LOS TRANSFORMADORES Y PUEDEN CAMBIAR DE ACUERDO AL TIPO DE - TRANSFORMADOR, POR LO QUE EXISTEN DISTINTAS FORMAS DE CLASIFICACIÓN DE LAS PRUEBAS A TRANSFORMADORES, POR EJEMPLO ALGUNOS LAS CLASIFICAN £N - PRUEBAS DE BAJA TENSIÓN Y PRUEBAS DE ALTA TENSIÓN. TAMBIÉN SE PUEDEN - AGRUPAR COMO PRUEBAS PRELIMINARES, INTERMEDIAS V DE VERIFICACIÓN ( FINALES ),

La s pruebas preliminares se r eal izan CUANDO u n transformador s e h a - - PUESTO FUERA DE SERVICIO PARA MANTENIMIENTO PROGRAMADO O PARA REVISIÓN PROGRAMADA O BIEN HA TENIDO ALGUNA FALLA. LAS PRUEBAS SE REALIZAN ANTES DE "ABRIR" EL TRANSFORMADOR Y TIENEN EL PROPÓSITO GENERAL DE ENCOH TRAR EL TIPO Y NATURALEZA DE LA FALLA. LAS LLAMADAS PRUEBAS PRELIMINARES INCLUYEN:

1) Pr u e b a a l a c e i t e d el transformador

2) Medición d e l a resistencia de aisl a m i e n t o d e los devanados

3) Medición d e l a resistencia ohmi ca d e los devanados

í)> Determinación d e las características d e l aisl amient o

267

268 Pruebas a transformadores

Las llamadas prucbas interm e d i a s, como su nombre lo indican se realizan DURANTE EL TRANSCURSO DE UNA REPARACION O BIEN EN LAS ETAPAS INTER MEDIAS DE LA FABRICACION. CUANDO EL TRANSFORMADOR ESTA EN PROCESO DE - ARMADO O BIEN DESARMADO ( SEGÚN SEA EL CASO ) Y EL TIPO-DE PRUEBAS DEPENDE DEL PROPOSITO DE LA REPARACION O LA ETAPA DE FABRICACION. POR LO - GENERAL SE HACEN CUANDO LAS BOBINAS NO HAN SIDO MONTADAS O -DESMONTADAS < SEGÚN SEA EL CASO ) Y SON PRINCIPALMENTE LAS SIGUIENTES:

1) Medición d e l a resi stenci a de aisl amient o de tornillos y herrajesCONTRA EL NÚCLEO

2) Prueba d e la resistencia de aislamiento de tornillos y herrajes POR VOLTAJE aplicado

3) Prueba de las boquillas por me d i o de voltaje aplicado

Cuando se han desmontado las bobi n a s dura n t e un trab a j o d e reparación, entonces las pruebas se incr e m e n t a n.

Las pruebas finales s e hacen sobre tran sforma dores terminados d e fabriCACIOn o ARMADOS TOTALMENTE DESPUÉS DE UNA REPARACION E INCLUYEN LAS - SIGUIENTES:

1) Prueba al aceite del transformador

2) MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

3 ¡ Prueba de relación de transformación

4) Determinación del desp lazamiento de fase de los grupos d e bobinas

5) Determinación de las características d e l aislamiento

6 ) Pr u e b a d e l a i s l a m i e n t o p o r v o l t a j e a p l i c a d o


7) Pruebas para la determinación de las pérdidas e n vacio y e n corto CIRCUITO ( DETERMINACIÓN DE IMPEDANCIA >

8) Prueba del aisl amient o entre espiras por volt a j e inducido

9) Medición de la corriente de vacio y la corriente de excitación

El orden de las pruebas no es necesariamente el MENCIONADO ANTERIORMECÍ TE. Y DE HECHO EXISTEN NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES QUE RECOMIENDAN QUE PRUEBAS Y EN QUE ORDEN SE DEBEN REALIZAR. ASÍ COMO CUANDO SE DEBEN EFECTUAR

6 .2 . PRUEBAS AL ACEIT E D a TRANSFORMADOR

El ACEITE DE LOS TRANSFORMADORES se somete por l o general a pruebas de RIGIDEZ DIELÉCTRICA. PRUEBA DE PÉRDIDAS DIELÉCTRICAS Y EVENTUALMENTE - ANALISIS QUÍMICO.

Cuando se t r a t a d e pruebas d e campo, la condición d e l a c e i t e se puedeDETERMINAR POR DOS PRUEBAS RELATIVAMENTE SIMPLES. UNA QUE COMPARA EL * COLOR DE UNA MUESTRA DE ACEITE DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA. C-ON UN - CONJUNTO O PANEL DE COLORES DE REFERENCIA QUE DAN UNA INDICACIÓN DE LA EMULSIFICAC1ÓN QUE PUEDE TENER LUGAR. El RECIPIENTE EN QUE SE TOMA LA MUESTRA DEBE ENJUAGAR PRIMERO CON EL PROPIO ACEITE DE LA MUESTRA Y DEBE SER TOMADO DE LA PARTE INFERIOR DEL TRANSFORMADOR DE LA VALVULA DE DRENAJE.

Cuando se usa un probador de color, la muestra de aceite se debe colocar EN TUBO DE VIDRIO TRANSPARENTE QUE SE INTRODUCE EN UNA PARTE LEL - PROBADOR DISEÑADA PARA TAL FIN. Se TIENE UN PEQUEÑO DISCO QUE GIRA Y - QUE TIENE DISTINTOS COLORES DE REFERENCIA. CUANDO EL COLOR DEL DISCO - ES SIMILAR AL DE LA MUESTRA. APARECE LA DESIGNACIÓN NUMÉRICA DEL COLOR DE LA MUESTRA DE ACEITE. DE HECHO ESTA PRUEBA SIRVE PARA VERIFICAR EL

C r* KL HANBD De COLOR AMARILLO, NARANJA y H O JO INDICA QU E I L r n A N a r o ^ M A D O M pyeoc TCNCR DANOS SEVEROS

P R O B A D O R D E C O L O R D E L A C E IT E

V I S T A D E U N P R O B A D O R D E D E R I G I D E Z D I E L E C T R I C A D E L

A C E I T E

270


GRADO DE OXIDACION DEL ACEITE Y DEBE MARCAR 0.5 PARA ACEITES NUEVOS Y 5 MAXIMO PARA ACEITES USADOS

En EL RANGO DE COLOR AMARILLO, NARANJA y ROJO INDICAN QUE EL TRANSFORMADOR PUEDE TENER DAÑOS SEVEROS.

6.2.1. Prueba de rigidez d i e léctrica d el aceite

Esta prue ba s e hace en un probador especial de n o m i n a d o "prob ador d e r iGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE". En ESTE CASO, LA MUESTRA DE ACEITE TAMBIÉN SE TOMA DE LA PARTE INFERIOR DEL TRANSFORMADOR, POR MEDIO DE LA - LLAMADA VÍLVULA DE DRENAJE Y SE VACIA EN UN RECIPIENTE DENOMINADO "COPA ESTANDAR" QUE PUEDE SER DE PORCELANA O DE VIDRIO Y QUE TIENE UNA CA PACIDAD DEL ORDEN DE h LITRO. Fn OCASIONES EL ACEITE SE TOMA EN UN R£ CIPIENTE DE VIDRIO Y DESPUÉS SE VACIA A LA COPA ESTANDAR QUE TIENE DOS ELECTRODOS QUE PUEDEN SER PLANOS O ESFÉRICOS Y CUYO DIAMETRO Y SEPARACION ESTA NORMALIZADO DE ACUERDO AL TIPO DE PRUEBA. El VOLTAJE APLICA DO ENTRE ELECTRODOS SE HACE POR MEDIO DE UN TRANSFORMADOR REGULADOR 1N TEGRADO AL PROPIO APARATO PROBADOR. DESPUÉS DE LLENADA LA COPA ESTANDAR SE DEBE ESPERAR ALREDEDOR DE 20 MINUTOS PARA PERMITIR QUE SE ELIMJ. NEN LAS BURBUJAS DE AIRE DEL ACEITE ANTES DE APLICAR EL VOLTAJE; EL - VOLTAJE SE APLICA ENERGIZANDO EL APARATO POR MEDIO DE UN SWITCH QUE - PREVIAMENTE SE NA CONECTADO A UN CONTACTO O FUENTE DE ALIMENTACION COMÚN Y CORRIENTE. El VOLTAJE SE ELEVA GRADUALMENTE POR MEDIO DE LA PERJL LLA O MANIJA DEL REGULADOR DE VOLTAJE, LA TENSION O VOLTAJE SE RUPTURA SE MIDE POR MEDIO DE UN VQLTMETRO GRADUADO EN KILOVOLTS.

Existen d e acuerdo distintos criterios de prueba, pero en general se -PUEDE AFIRMAR QUE SE PUEDEN APLICAR SEIS RUPTURAS DIELÉCTRICAS CON INTERVALOS DE 10 MINUTOS. I_A PRIMERO NO SE TOMA EN CUENTA, Y EL PROMEDIO DE LAS OTRAS CINCO SE TOMA COMO LA TENSION DE RUPTURA O RIGIDEZ DIMJÉ£t r i c a. Normalmente la rigidez diel éctric a en los aceites aisl antes seDEBE COMPORTAR EN LA FORMA SIGUIENTE:

{«>COPA ESTANDAR

P R O B A D O R D E R IG ID E Z D IE L E C T R IC A D E L A C E I T E

|— V A S IJ A O R E C I P I E N T E2 — E L E C T R O D O S3 — C O N D U C TO R4 — C O N T R O L D E L TR A N S FO R M A D O R R EG U LA D O R

5 M E D ID O R D E M L O V O L T S

6 :— C L A V I J A

7.— L A M P A R A D E C O N T R O L

B.— C A B L E P R IN C IP A L

9 .— P A L A N C A D E L IN T E R R U P T O R

I O — T E R M I N A L D E T IE R R A

272

VALORES MINIMOSCON ELE C TR O D O S SEM I - ESFER IC O S Y SEPARACION DE l-OI6rom2 0 KV PARA A C E ITE S USADOS 3 0 K V PARA A C E ITE S NUEVOS

\ELECTRODOS

SEM IESFERICOS

VALORES MINIMOS PE RIGIDEZ DIELECTRICA2 5 KV PARA ACEITES USADOS 35 K V PARA ACEITES NUEVOS CON ELEC TR O D O S D E 25.4 mm D E DIAMETRO Y 2 .3 4 D E SEPARACION

COPA ESTANDAR PARA P R U E B A DE R IG ID EZ DIELECTRICA DEL A C E IT É

273


Ac e i t e s d e g r a d a d o s y c o n t a m i n a d o s DE 10 A 28 KV

A c e i t e s c a r b o n i z a d o s n o d e g r a d a d o s DE 28 A 33 kV v

Aceite nuevo sin desgasificar DE 33 A NO KV

aceite nuevo desgasificado DE NO A 50 KV

A c e i t e r e g e n e r a d o DE 50 A 60 kV

Los valores anteriores se refieren a norm as d e pruebas de acuerdo a -LOS ELECTRODOS. S i SE USAN ELECTRODOS DE 25.N MM DE DIAMETRO CON UNA -SEPARACION DE 2.5N MM LA TENSION DE RUPTURA DEBE SER CUANDO MENOS --25 KV EN ACEITES USADOS Y 35 KV EN ACEITES NUEVOS

Cuando se usan electrodos de discos semi esféricos con separación d e -1.016 MM LA TENSION DE RUPTURA MÍNIMA EN ACEITES USADOS ES DE 20 KV Y DE 30 KV MÍNIMO EN ACEITES NUEVOS

6.2.2. PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DEL ACEITE

Esta prueba permite obtener información relacionada con la contaminación o dete rioro del a c e i t e. El conc epto de factor de potencia es el - m i s m o e mpl eado para los circ uitos eléctricos en general, es decir es el coseno d e l Angulo formado entre la pote ncia apar ente expresada en - kVA y la potencia real expresada en kW. Esto da la medi ción de l a corriente DE FUGA A TRAVES DEL ACEITE. LA CUAL A SU VEZ SE INTERPRETA CO MO UNA MEDICIÓN DE CONTAMINACIÓN O DETERIORO DEL ACEITE.

Normalmente un aceite n u e v o, seco y desgasificado alcanza valores tan bajos COMO 0.05% referidos a 20°C. ya gue como se sabe un VALOR a l t o -DE FACTOR DF POTENCIA INDICA DETERIORO C CONTAMINACIÓN CON HUMEDAD. - CARBÓN MATERIAS CONDUCTORAS. BARNIZ O COMPUESTOS ASFALTICOS. TAMBIÉN -

Pruebas al aceite del transformador 275PUEDE INDICAR DETERIORO DE COMPUESTOS AISLANTES.

Para los fines de decísiOn sobre condiciones de un a c e i t e, un valor deFACTOR DE POTENCIA DE 0.52 ES CONSIDERADO SATISFACTORIO PARA OPERACION. Cuando el factor de potencia se encuentra entre 0.6 y 21, el - - ACEITE SE DEBE CONSIDERAR COMO RIESGOSO, POR LO QUE SE RECOMIENDA QUE SEA REACONDICIONADO O REEMPLAZADO.

En FORMA GENERAL SE PUEDE DECIR QUE LOS VALORES MÁXIMOS ACEPTABLES SON

0.5 PORCIENTO DE FACTOR DE POTENCIA REFERIDOS A 20°C PARA TRANSFORMADORES NUEVOS

1 ( UNO ) PORCIENTO DE FACTOR DE POTENCIA REFERIDOS A 20‘C PARA TRANSFORMADORES USADOS

6.2.5. AMllSlS WfMico del *gLlI£

E s t e a n á l i s i s t i e n e c o m o p r o p o s i t o o b s e r v a r s i l a s c a r a c t e r í s t i c a s q u íMICAS DEL ACEITE DE U« TRANSFORMADOR CUMPLE CON LAS ESPECIFICACIONES - DE NORMA. EL ANÁLISIS ES ESENCIAL DEBIDO A OUE CUALQUIER CAMBIO EN LAS CARACTERÍSTICAS DEL ACEITE PUEDE DEBILITAR LA CONDICION DEL TRANSFORMADOR. POR EJEMPLO, UN INCREMENTO EN EL NÚMERO ACIDO DEL ACEITE, DENOMINADO TAMBIEN ACIDEZ O NÚMERO DE NEUTRALIZACION DEL ACEITE O UN DECRE MENTO EN SU PUNTO DE FLAMEO INDICA OUE EL ACEITE SE HA DESCOMPUESTO CO MO RESULTADO DE UN SOBRECALENTAMIENTO LOCAL EN EL TRANSFORMADOR.

Cu a n d o s e t r a t a d e r e p a r a c i ó n d e t r a n s f o r m a d o r e s , e l a n á l i s i s q u í m i c oDEL ACEITE PUEDE SER HECHO EN FORMA BREVE, ES DECIR NO COMO CUANDO SE TRATA DE GRANDLS VOLÚMENES PARA LLENADO DE TRANSFORMADORES NUEVOS. ES~ TE ANÁLISIS BREVE DESDE LUEGO INCLUYEN LA DETERMINACION DE LA ACIDEZ, PUNTO DE ESCURRIMIENTO, CONTENIDO DE AGUA, CONTENIDO DE PARTÍCULAS DE CARBON, IMPUREZAS MECÁNICAS Y TRANSPARENCIA. LOS CONTENIDOS ADMISI-

276 Pruebas a transformadoresBLES DE ALGUNOS DE ESTOS ELEMENTOS SE DAN EN LAS NORMAS CORRESPONDIENTES.

LA ACIDEZ INDICA CUANTOS MILIGRAMOS DE HIDROX1DO DE POTASIO ( KOH > SE REQUIEREN PARA NEUTRALIZAR LOS ÁCIDOS CONTENIDOS EN UN GRAMO DE ACEITE LA TEMPERATURA DEL PUNTO DE ESCURRIMIENTO PARA UN ACEITE NUEVO Y SECO NO DEBE SER INFERIOR A 1 35“C Y PUEDE PERMITIRSE QUE BAOE DURANTE LA - OPERACION NO MÍS DE 5°C. ADICIONALMENTE SE DEBEN HACER PRUEBAS AL ACEi TE DE TRANSFORMADORES DE VISCOSIDAD, ESTABILIDAD, DENSIDAD, PUNTO DE - CONGELACIÓN, ETC.

Las PRUEBAS A LOS ACEITES DE LOS TRANSFORMADORES TIENEN COMO PROPOSITO DETERMINAR SU ESTADO PARA SU UTILIZACION EN TRANSFORMADORES NUEVOS 0 - CUANDO SE HAN REPARADO DURANTE LAS ETAPAS DE MANTENIMIENTO O FALLAS - QUE PUEDAN TENER.

Cuando l a s características del aceite no cumplen con las especifjcacioNES DE NORMAS, ENTONCES ES NECESARIO QUE SE SOMETAN A PROCESOS DE REHABILITACION, PARA TRATAR DE OBTENER LAS CARACTERÍSTICAS DESEADAS.

6.2.4.1. Limpieza de mezclas e impurezas mecánicas en los aceites

SEPARACION POR CENTRIFUGADO

Existen básicamente dos métodos para remover mezclas e impurezas en - LOS ACEITES DE TRANSFORMADORES, ESTOS MÉTODOS SON: SEPARACION POR CENTRIFUGADO Y POR FILTRADO

Por e l m é t o d o d e centrifugado se limpia e l aceite d e a g u a e impurezas,AGITANDOLO A ALTA VELOCIDAD EN UN APARATO DENOMINADO CENTRIFUGADOR DE

Pruebas al aceite del transformador 277ACEITE 0 PURIFICADOR. ESTE APARATO CONSISTE PRINCIPALMENTE DE UN TAMBOR PURIF1CAD0R O SEPARADOR ( 1 ) QUE EN SU INTERIOR TrENE UN CIERTO - NÚMERO DE PLACAS EN FORMA DE CONOS CON PERFORACIONES. LAS PLACAS SE C£ LOCAN EN FORMA DE PAGUETES, UNA JUNTO A OTRA EN PARALELO SOBRE UN EJE COMÚN ( LA SEPARACIÓN ES DEL ORDEN DE MILÍMETROS 0 FRACCIONES DE MILÍMETROS ). EL PROPÓSITO DE LAS PLACAS ES SEPARAR EL ACEITE DE MANERA - 3UE SE INTENSIFIQUE LA PURIFICACIÓN.

El ACEITE ENTRA AL SEPARADOR A TRAVÉS DE UN INGRESO CENTRAL. El ACEITE A SER PURIFICADO SE BOMBEA AL INTERIOR DEL SEPARADOR Y SE EXTRAE POR - MEDIO DE DOS BOMBAS ( 2 ). LAS IMPUREZAS SE REMUEVEN DEL ACEITE EN FOR MA 1NTESIVA A UNA TEMPERATURA DE 50*0 A 55°C, EL SEPARADOR DE ACEITE - ESTA EQUIPADO CON UN CALENTADOR ELÉCTRICO ( 4 ). SE TIENE UN FILTRO ME TAlICO DE MALLA MUY FINA < 5 ) QUE ESTA CONECTADO EN LA TUBERÍA DE ENTRADA DEL ACEITE Y SIRVE PARA CAPTURAR PARTICULAS Y PREVENIR SU ENTRADA AL APARATO. El TAMBARO SEPARADOR ESTA ACCIONADO POR UN MOTOR ELÉCTRICO ( 3 ) POR MEDIO DE BANDAS O ENGRANES. POR EJEMPLO, SI EL TAMBOR SE ACCIONA A 6800 RPM, SE ENTREGAN DEL ORDEN DE 1500 LITROS POR HORA.

Si EL ACEITE CONTIENE DEMASIADAS IMPUREZAS EL PURIFICADOR DEL ACEITE - SE REAJUSTA PARA SEPARAR EL AGUA EN FORMA PRELIMINAR, SE HACE ESTO RE£ RREGLANDO LAS PLACAS DEL TAMBOR SEPARADOR. Si EL CONTENIDO DE IMPUREZAS NO ES MUY ALTO, EL APARATO SE DEBE AJUSTAR NORMALMENTE, ES"DECIR, PARA SEPARAR SIMULTANEAMENTE EL AGUA Y LAS PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN.

F iltrado

Po r m e d i o d e e s t e m é t o d o , e l a c e i t e s e l i m p i a f o r z á n d o l o a c i r c u l a r aTRAVÉS DE UN MEDIO POROSO CON UN ELEVADO NÚMERO DE PEQUEÑAS PERFORACIO NES EN LAS CUALES SE ATRAPAN EL AGUA EN SUSPENSIÓN Y LAS IMPUREZAS, - TAL MEDIO PUEDE SER CARTÓN PRENSADO 0 TELA.

EL APARATO PARA FILTRAR EL ACEITE SE LE CONOCE COMO "FILTRO - PRENSA"

C O M P O N E N T E S D E L F IL T R O

( i ) — M A R C O b ) _ P L A C A

A — E N T R A D A D E A C E IT E SU CJO 6— S A L ID A D E A C E IT E L IM P IO

*— M A N IV E L A V T O R N IL L O S IN P IN D E A JU S T E C - GRUH O D E PL ACAS V M A TERIA L O E FILTRADO3 — M EDIDOR D E P R E S IO N4 —S A L D A D E A C E IT E 9 .- E N T R A D A O E A C E IT E « - B O M B AT - F IL T R O O E A IR E« -M O T O R E L E C T R IC O D E L A B O M B A © — M A R C O O S O P O R T E

L A B O M B AA .-F IL T R OO.—P IL T R O D E M ALLA METALICA

V IS T A E X T E R N A D E U N P U R IF IC A D O *

278

Pruebas de resistencia de aislamiento 279

Y CONSISTE DE UN CONJUNTO DE MARCOS METÍLICOS Y PLACAS CON PAPEL FILTRO COLOCADO ENTRE ELLOS, LOS MARCOS Y PLACAS SE COLOCAN EN FORMA ALTERNADA, AL GRUPO TOTAL DE PLACAS Y MARCOS SE LE SUJETA POR MEDIO DE DOS PLACAS Y UN TORNILLO SIN-FIN DE AJUSTE.

LOS MARCOS,^PLACAS Y FILTROS DF. PAPEL TIENEN CADA UNO DOS AGUJEROS EN LAS ESQUINAS INFERIORES. UNO SIRVE PARA EL INGRESO DEL ACEITE QUE VA A SER LIMPIADO Y EL OTRO PARA LA SALIDA DEL ACEITE LIMPIO. El ACEITE A - LIMPIAR SE BOMBEA AL "FILTRO PRENSA" A UNA PRESION DE 't A 6 X 1(15 PA Y UN INCREMENTO EN LA PRESIÓN DURANTE EL PROCESO DE FILTRADO, INDICA QUE LOS FILTROS < PAFEL FILTRO ) DEBEN SER REEMPLAZADOS.

6.3 PRUEBA DF RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

La PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES SIRVE NO SO LO PARA VERIFICAR LA CALIDAD DEL AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES, TAMBIÉN PERMITE VERIFICAR EL GRADO DE HUMEDAD V EN OCASIONES DEFECTOS SEVEROS EN EL AISLAMIENTO.

LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO SE MIDE POR MEDIO DF- UN APARATO CONOCIDO COMO "REGGER". El MEGGER CONSISTE DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN £N CORRIENTE DIRECTA Y UN SISTEMA DE MEDICIÓN. La FUENTE ES UN PEQUEÑO GENE RADOR QUE SE PUEDE ACCIONAR EN FORMA MANUAL O ELÉCTRICAMENTE. El VOLTA JE EN TERMINALES DE UN MEGGER VARIA DE ACUERDO AL FABRICANTE Y A SI SE TRATA DE ACCIONAMIENTO MANUAL O ELÉCTRICO. PERO F.N GENERAL SE PUEDEN - ENCONTRAR EN FORMA COMERCIAL MEGGER DE 250 VOLTS, 1COO VOLTS Y 2500 - VOLTS. LA ESCALA DEL INSTRUMENTO ESTA GRADUADA PARA LEER RESISTENCIAS DE AISLAMIENTO EN EL RANGO DE 0 A 10,000 MEGOHMS.

LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DE UN TRAFORMADOR SE MIDE ENTRE LOS DEVfi NADOS CONECTADOS TODOS ENTRE SI, CONTRA EL TANQUE CONECTADO A TIERRA Y ENTRE CADA DEVANADO Y EL TANQUE, CON EL RESTO DE LOS DEVANADOS CONECTA DOS A TIERRA.


Pa r a u n t r a n s f o r m a d o r d e d o s d e v a n a d o s s e d e b e n t o m a r l a s s i g u i e n t e s - MEDIDAS:

- En t r e e l d e v a n a d o d e a l t o v o l t a j e y e l t a n q u e c o n e l d e v a n a d o d e b a JO VOLTAJE CONECTADO A TIERRA

- En t r e l o s d e v a n a d o s d e a l t o v o l t a j e y b a j o v o l t a j e c o n e c t a d o s e n t r e SI, c o n t r a e l t a n o u e

Es t a s m e d i c i o n e s s e p u e d e n e x p r e s a r e n f o r m a s i n t e t i z a d a c o m o :

A l t o v o l t a j e V s . t a n q u e + b a j o v o l t a j e a t i e r r a

Ba j o v o l t a j e Vs . t a n q u e + a l t o v o l t a j e a i i e p r a

A l t o v o l t a j e + b a j o v o l t a j e Vs . t a n q u e a t i e r r a

Cu a n d o s e t r a t a d e t r a n s f o r m a d o r e s c o n t r e s d e v a n a d o s l a s m e d i c i o n e s - QUE s e d e b e n e f e c t u a r s o n l a s s i g u i e n t e s :

- Alto voltaje ( primario ) V s . tanque con los devanados de bajo voltaje ( secundario ) V MEDIO VOLTAJE ( TERCIARIO ) A tierra

- Medio voltaje ( terciario i V s . tanque con los devanados de altoVOLTAJE Y BAJO VOLTAJE A TIERRA

- Bajo voltaje ( secundario ) VS. tanque, con los devanados de alto -

VOLTAJE Y MEDIO VOLTAJE A TIERRA

- A l t o v o l t a j e y m e d i o v o l t a j e j u n t o s Vs . t a n q u e , c o n e l d e v a n a d o d e BAJO VOLTAJE a TIERRA

- Alto voltaje + medio voltaje * bajo voltaje Vs. tanque

VISTA DE UN M E6G ER CON ACCIONAMIENTO MANUAL

P A R A PRO BAR RESISTEN CIA DE AISLAM IEN TO

I — N U C LEO

Z — T O R N IL L O DE SUJECION

3.— M EGGER

MEDICIONH E R R A JE Y NUCLEO DE UN TRANSFORM ADOR

CABLES D6

LECTUR A M IN IM A .

I MEQOMM POR CAOA IO 00 V O LTS OE PRUEBA O 25 VECES E L VO LTAJE DE FASE A FASE EXPRESADO EN KV- APLICADOS D U R A N TE I M IN U TO

281

Terminóles <3« bcjo «olíala

Tarmirtflat fle olio vpltOjt

Prueba de reloción de transform ación o un transformador

Pormedio de* T T R ( Transform ar— Te s t— T u rn -R o t io )Los corotulas del instrumento corresponden c distintos ajustes

Boqulllo del t r o n f f Q r iT K ld O f

Cobl# da eonaxlor. ol devanad© en pruebe

WEGGER

Cable de conexión

Tror»fo»modor

P ru e b a de resisfiencio de aéslomierrto del devanado de un transform ador por medio de un m egger

2 8 2

Medición de la resistencia de los devanados 283

Para determinar el valor mínimo a aceptar de resistencia de aislamiento CONSISTE EN MULTIPLICAR LOS .<V DE FASE A FASE POR 25 PARA SABER EL~ VALOR MINIMO DE 20“C O BIEN SE PUEDE ACEPTAR 1000 MEGHOMS A 20*C PARA- VOLTAJES SUPERIORES A 69 KV APLICADOS DURANTE 1'MIÑUTO ( 60 SEGUNDOS ) La otra regla ESTABLECE que el valor MÍNIMO DE RESISTENCIA DE AISLA — MIENTO DEBE SER DE 1 MEGOHM POR CADA 1000 VOLTS DE PRUEBA.

6.4. MEDICION CE LA RESISTENCIA DE LOS EEVANAEOS

Esta pruf.ba se hace para m e d i r la resistencia de c a d a deva nado y d e e sTA MANERA VERIFICAR EL CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS POR EFECTO JOULE DONDE- (Rl2) ASI COMO LA COMPONENTE DE CAÍDA DE VOLTAJE POR RESISTENCIA V LA- ELEVACIÓN DE TEMPERATURA BAJO CARGA. ÜTRO ASPECTO QUE REVELA A ESTA- PRUEBA, ES LA VERIFICACIÓN DE GUE LAS CONEXIONES INTERNAS ESTÁN HECHAS CORRECTAMENTE.

Para efectuar estas m e d i c i o n e s, se h a c e uso d e una fuente d e corrienteDIRECTA CON VÓLTMETROS Y AMPÉRMETROS DE RANGOS APROPIADOS. ÜURANTE LA PRUEBALE DEBE TOMAR LA MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA POR MEDIO DE TERMÓMETRO O TERMOPARES. COMO MEDIDA DE PRECAUCIÓN PARA EVITAR RIESGOS POR- VOLTAJES INDUCIDOS, SE DEBE PONER EN CORTO CIRCUITO EL DEVANADO AL QUE NO SE EFECTUA LA MEDICIÓN.

•

I_A RESISTENCIA DA CADA DEVANADO SE OBTIENE POR SIMPLE APLICACIÓN DE LALey de Ohm R = E/l, es d e c i r, dividiendo el volt a j e apli cado entre la- corrí ente QUE CIRCULA.

i4 Pruebas a transformadores

CONEXIÓN EN CORTO CIRCUITO «OPCIONAL)

DEL DEVANADO NO MEDIDO.

OCVANAOO AL CUE S I MIDE LA RESISTENCIA

TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA

C O N E X IO N E S PARA L A M LU IC IO N D E

R E S IS T E N C IA (O H M IC A ) D E D E V A N A D O S

LAS MEDICIONES OBTENIDAS PARA TODAS LAS FASES Y PASOS DE CONTROL ADOP

TADOS NO DEBEN DIFERIR ENTRE SI MAS DEL 2%. SE DEBEN TOMAR EN CONSIDERACIÓN LAS CORRECCIONES POR TEMPERATURA.

6 .5 . PRUEBA DE POLARIDAD

FsTAS PRUEEAS SE REALIZAN PARA DETERMINAR ( CUANDO ES NECESARIO ) COMO SE ENCUENTRAN DEVANADAS UNAS CON RESPECTO A OTRAS LAS BOBINAS DE UN - - TRANSFORMADOR DE MODO GUE LA "DIRECCIÓN” DEL VOLTAJE SECUNDARIO SE PUE DE CONOCER CUANDO SE CONECTEN EN PARALELO LOS TRANSFORMADORES O BIEN - FORMANDO BANCOS POLIFASICOS. En GENERAL LAS TERMINALES SE MARCAN DEL - LADO DE ALTO VOLTAJE COMO Hj, Ü 2 * H3 LEYENDO DEL LADO DERECHO HACIA -

EL IZQUIERDO. En EL LADO DE BAJO VOLTAJE CON LAS LETRAS X p X2# ETC.# LEYENDO DEL LADO IZQUIERDO HACIA EL LADO DERECHO PARA POLARIDAD SUS- TRACIIVA Y DE DERECHA A IZQUIERDA PARA POLARIDAD ADITIVA.

PARA DETERMINAR CUANDO UN TRANSFORMADOR POSEE POLARIDAD ADITIVA O SUS- TRACTIVA# SE CONECTA Al DEVANADO DE ALTO VOLTAJE UNA FUENTE DE CORRIEH TE ALTERNA E.G Y ENTRE LOS DEVANADOS ADYACENTES DE ALTO VOLTAJE Y BAJO VOLTAJE SE CONECTA UN PUENTE P . SE CONECTA UN VOLTMETRO Ex ENTRE LAS - OTRAS DOS TERMINALES ADYACENTES Y OTRO VOLTMETRO Ep SE CONECTA A TRAVÉS DEL DEVANADO DE ALTA TENSION.

Prueba de polaridad 285

Sí LA LECTURA DE Ex DA UN VALOR SUPERIOR A LA DEL VOLTMETRO EP SE DICE QUE LA POLARIDAD ES ADITIVA# LO QUE SIGNIFICA QUE LAS TERMINALES Hj Y Xj SE ENCUENTRAN OPUESTAS DIAGONALMENTE.

Por O T R A PARTE# SI LA LECTURA Ex D A UN V A L O R INFERIOR A Ep# SE D I C E -

QUE LA POLARIDAD ES S U S T R A C T I V A Y LAS TERMIN A L E S H j Y Xj ESTAN ADYACEfl TES.

E n a s t a prue b a de polaridad# el puen t e P c o n e c t a e f e c t i v a m e n te a l v o l

taj e SECUND A R I O Es EN SERIE C O N EL VOLTAJE PRIMA R I O EP, EN C O N S E C U E N

C I A Es O SE SUMA O SE RESTA A Ep. EN OTRAS PALABRAS:

Ex = Ep + Es PARA POLARIDAD ADITIVA

EX = EP - ES PARA POLARIDAD SUSTRACTIVA

Otra fo r m a d e de t e rminar l a polaridad de un transformador es por m e d i oDEL USO DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA Y POR MEDIO DEL LLAMADO - "GOLPE INDUCTIVO". SE CONECTA UNA BATERÍA O FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA EN SERIE CON UN SWITCH ABIERTO AL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE DEL - - TRANSFORMADOR LA TERMINAL CONECTADA AL LADO POSITIVO DE LA FUENTE SE

S I C t e i mayor q u i E M a polaridad e « aditivo

P

Determinación de lú polaridad de un transformador usando uno fuente de C .A

Bajo trolla)! A lt* v f ^ i >

SI lo aflujo Ó4i vett*i««ro d«fl«xtona feocéa lo «ricota d « n o r d 1a« morco* —d i polaridad d t k a dovatudot coinciden

Determinación d e le polaridad de un transformador monofásico usando uno fuente de Corriente Continua

Polaridad aditiva Polaridad «uriroctiva

\•**

\

Indicación de los m arcos de polaridad en un transformador monofásico

Prueba de desplazamiento de fase 287

MARCA CCN Xj. Un volt metro de corr iente cont inua se cone c t a a través -DE LAS TERMINALES DE ALTO VOLTAJE/ CUANDO EL SWITCH SE CIERRA SE INDUCE MOMENTANEAMENTE UN VOLTAJE EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE. Si EN E£ TE MOMENTO, LA AGUJA DEL VOLTMETRO SE MUEVE AL INTERIOR DE LA ESCALA, LA TERMINAL DEL TRANSFORMADOR CONECTADA AL LADO POSITIVO DEL VOLTMETRO SE MARCA CON H] V LA OTRA CON H2-

»

TRANSFORMADORES TRIFASICOS

LA DETERMINACION DE LA POLARIDAD EN TRANSFORMADORES TRIFASICOS ES DE - ALGUNA MANERA MAS COMPLICADA QUE EN LOS TRANSFORMADORES MONOFASICOS. - EN ADICION A LA DIRECCION DE LOS DEVANADOS, PUEDE EXISTIR UN DESPLAZAMIENTO ANGULAR ENTRE LOS VOLTAJES SECUNDARIOS, DEPENDIENDO DE COMO LOS DEVANADOS DE ALTO VOLTAJE ESTÉN CONECTADOS A LA ALIMENTACIÓN TRIBÁSICA PRIMARIA.

Pa r a simplificar l a conexión de los transformadores trifásicos, la terMINAL SE LLEVA FUERA O AL EXTERIOR DEL LADO DERECHO VIENDO AL LADO DE ALTO VOLTAJE DEL TRANSFORMADOR. La TERMINAL Xl SE COLOCA HACIA EL LADO IZQUIERDO VIENDO EL LADO DE BAJO VOLTAJE DEL TRANSFORMADOR, EL - RESTO DE TERMINALES H Y X SE NUMERAN DE ACUERDO A LO INDICADO EN LA TA BLA 6.1.

6 .6 . PRUEBA DE DESPLAZAMIENTO DE FASE

\Co m o se ha m e n c ionado a n t e s, para los transformadores trifásicos es neCESAR10 CONOCER LA POLARIDAD DE CADA GRUPO DE DEVANADOS D¿ FASE, ASÍ - CONO EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR QUE PUEDE EXISTIR ENTRE*LOS CORRESPONDIENTES DEVANADOS SECUNDARIOS ANTES DE QUE LAS UNIDADES SE CONECTEN EN PARALELO O FORMANDO BANCOS.

UN TRANSFORMADOR TRIFASICO TÍPICO, TIENE UNA PLACA DE DATOS O CARACTE-RÍSTlCAS QUE INCLUYE UK DIAGRAMA ( LLAMADO DIAGRAMA DE VECTOR DE VOLTA

%

288 Pruebas a transformadoresJES ) Q U E M U E S T R A LAS RELACIONES ENTRE LOS V O L T A J E S D E LAS TRE S FASES DE

AC U E R D O A LO M O S T R A D O EN LA TABLA 6.1. E l D E S P L A Z A M I E N T O A N G U L A R EN

T R E LOS D E V A N A D O S DE A L T O V O L T A J E Y B A J O VOLTAJE* ES EL A N G U L O E N T R E -

LAS LINEAS Q U E PASAN D E L P U N T O N E U T R O D E L D I A G R A M A D E V E C T O R DE V O L T A

JES* A TRAV É S DE Hj Y X ’ RESPECTIVAMENTE.

Pa r a v e r i f i c a r e l d e s p l a z a m i e n t o d e f a s e s u n a d e l a s t e r m i n a l e s H s e -

C O N E C T A A U N A DE LAS TERMIN A L E S X C O M O SE M U E S T R A EN LA TABLA 6 .1 . EL

P RIMA R I O D E L TRANSFORMADOR SE C O N E C T A A UNA FUEN T E DE V O L T A J E T R I F A S I

C A A B A J O V O L T A J E ( P REFERENTEMENTE M U C H O M Í S B A J A QUE EL V O L T A J E N O M i

NAL D E L S E C U N D A R I O DEL TRANSFORMADOR* COM O M E D I D A DE S E G U R I D A D PREC A U

T O R I A ) Y EL V O L T A J E SE MID E ENTRE TERMIN A L E S C O M O SE M U E S T R A E N LA FI

GUR A 6 .1 . L A S RELACI O N E S D E V O L T A J E D E B E N E S T A R DE A C U E R D O C O N LAS COM

PARACI O N E S INDICADAS-

6 .7 . PRUEBA EE RELACIOM DE TRANSFORMACION

L a RELAC I Ó N D E TRANSFORMACIÓN DE UN T R A N S F O R M A D OR ES LAR«-A C I Ó N DE V O L

TAJES D E L D E V A N A D O DE A L T O V O L T A J E A L D E V A N A D O DE B A J O V O L T A J E PAR A -

T RANSFORMADORES D E DOS I E V A M A D O S ■ C U A N D O HAY M A S D E DOS DEVANADOS* - -

EXISTEN V A R I A S RELACIONES DE TRANSFORMACIÓN* TODAS M E D I D A S CON R E S P E C

TO AL D E V A N A D O DE ALT O VOLTAJE, LOS D I S T I N T O S V O L T A J E S QUE T I E N E UN -

TRANSFORMADOR SE INDICAN NORMALMENTE EN LA PLACA D E C A R A C T E R Í S T IC A S -

DEL TRANSFORMADOR.

SE PUEDEN EMPLEAR EN G E N E R A L D O S M É T O D O S PAR A D E T E R M I N A R LA RELAC I Ó N -

DE TRANSF O R M A C IÓ N EN TRANSFORMADORES: U S A N D O V O L T M E T R O S CONECT A D O S A -

LOS D E V A N A D O S DE A L T O V O L T A J E Y B A J O V O L T A J E ( C U A N D O ES N E C E S A R I O SE

C O N E C T A N A TRAV É S DE T RANSFORMADORES D E P O T E N C I A L ). POR ESTE PROCEDI

M I E N T O SE FIJ A UN V A L O R DE V O L T A J E EN E L D E V A N A D O D E A L T O V O L T A J E DEL

TRANSFORMADOR* TOMANDO LA L E C T U R A C O R R E S P O N D I EN T E A ESTE V O L T A J E E N EL

D E V A N A D O SECUNDARIO. P A R A C O M P E N S A R E R R O R E S ES C O N V E N I E N T E INTERCAM

B I A R LOS VOLTMETROS. E l P R O C E D I M I E N T O SE R E P I T E PAR A VARI O S VALORES DE

VOLTAJE. PARA TRANSFORMADORES TRIFASICOS SE U S A UNA FUEN T E DE ALIME N T A

Pruebas al aislamiento de los transformadores 289

ClCN TRIFASICA Y SE ADMITE UNA TOLERANCIA DE í 1%.

El otro método de mediciCn de la relación de transformación es por medio DE UN APARATO DENOMINADO TTR ( TRANSFORMER TeST-TÍJRN RATIO ) V QUE CONSISTE DE UNA SERIE DE AJUSTES PARA DAR SUFICIENTE PRECISION A LA - LECTURA.» QUE SE TOMA CONECTANDO CABLES A CADA UNO DE LOS DEVANADOS DEL TRANSFORMADOR ( POR PAREJAS ). El APARATO ES EN REALIDAD UNA FUENTE DE VOLTAJE REGULADA.

Esta p r u e b a se hace p a r a v e r i f i c a r la resistencia diel éctric a del a i sLAM1ENTO ENTRE LOS DEVANADOS QUE OPERAN A DISTINTOS VOLTAJES ( ALTO - VOLTAJE» BAJO VOLTAJE V MEDIO VOLTAJE > Y ENTRE CADA UNO DE ESTOS DE

VANADOS Y LAS PARTES A TIERRA DEL TRANSFORMADOR.

El DEVANADO QUE SE VA A PROBAR SE PONE EN CORTO CIRCUITO Y SE CONECTA A LA TERMINAL DE ALTO VOLTAJE DEL TRANSFORMADOR EN CASCADA QUE SIRVE

PARA ALIMENTAR AL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA. El CIRCUITO DE RETORNO SE

CONECTA AL TANQUE CONECTADO A TIERRA DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA. ElVOLTAJE SE APLICA EN FORMA GRADUAL ( REGULADA ) Y CONTINUA DESDE CERO

HASTA EL VALOR DE PRUEBA.

Para la prueba se unen entre si las terminales de alto voltaje ( por -DONDE SE APLICA EL VOLTAJE DE PRUEBA ) Y TAMBIÉN SE USAN ENTRE SI Y SE CONECTAN A TIERRA LAS TERMINALES DE BAJA TENSION. El PROCESO SE INVIER JE EN LAS CONEXIONES CUANDO SE PRUEBA EL DEVANADO DE BAJA TENSION.

El VOLTAJE DE PRUEBA SE APLICA DURANTE 1 MINUTO Y SI DESDE EL MOMENTO

M A R C A S D E P O L A R ID A D D C TR A N S FO R M A D O R E S M O S TR A N D O LO S D IA G R A M A S V E C T O R IA L E S D E

V O L T A J E

DESPLAZAMIENTOA N Q U I A R O e S O

OPADOS

*1 H, H3

r mx 0 x, x * x a

«O* *2*3I 1 L L

J k r k

« 2

H .

C O N E X IO N D E L T A E S T R E L L A

H , H .

'I

K3 C O N E X IO N E S T R E L L A D E L TA * 3

C O N E C T A R H | c X r

M E C I A H j X g i H j X 5

H! *»•** *2'^ *3

R E L A C IO N E S D E V O L T A J E

* 1 »h3 x£-H3 Xs (K I M jK g c H , H j<S)^ Xx«H2X&(4)NS X2<H, H8

EJEMPLO DE TKANUPCNf/ADOP TRIFASICO CON TAP»

N7 Ha MS

M A R C A S DE P O L A R ID A D

D E S P L A Z A M IE N T O DIAG R AM A V ER IFICA RA N G U L A R P A R A M ED IC IO N M ED IC IO N ES

D E S P L A Z A M IE N TO

A N O U L A P D E C E N O

O P A O O S

D E S P L A Z A M IE N T O

A N G U L A R O E ISO

O P A D O S

*1 *2 *S

t 1 1

mX , K 2 X 3

H0H, H£H3

L L L J

H2

- A .

x 0 x, x2 x5

’S (

*■ " N *sC O N EX IO N D E L T A -D E L T A

ric

*S*|

CONEXION ESTRELLA—ESTRELLAHi * 3 H.

CO N ECTAR H|o X ,

MEDIRHj HZtH, H 9

R E L A C IO N E S O E V O L T A J E

<1 > tfeXg-N , Xg H , H c

<»>**** *«*3

w, h 2 h 3

I I 1 HB XS A|-AYC O N E C TA R H , c Xr

MCDin N o X 2. *3 *3 N , H Z t H , H 3

*o*l *2*3L Ü

*o *i k2 x j

R E LA C IO N E S D E VOLTAJE

<DH¿ **• HSXS (* | H , H «< H £ X2 B CS»n, h5<nbx5

CONEXION E S T R E L L A -E S T R E L L A

T A B L A 6. I

2 9 0

Pruebas al aislamiento de los transformadores 291DE INICIO DE LA PRUEBA LA CORRIENTE NO MUESTRA N1NGÜN INCREMENTO# EL - VOLTAJE DE ALIMENTACION NO DECRECE Y NO SE PRESENTA RUPTURA DIELÉCTRICA O SE ESCUCHA EXPLOSION EN EL INTERIOR DEL TRANSFORMADOR, SE DICE - QUE EL DEVANADO PROBADO PARA LA PRUEBA. El MISMO PROCEDIMIENTO SE APLI CA PARA CADA DEVANADO. POR LO GENERAL SE INICIA LA PRUEBA POR EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE. UNA INDICACION DE VALORES DE PRUEBA A USAR SE DA EN LA TABLA SIGUIENTE, AUN CUANDO ESTOS VALORES SE TOMAN DE NORMA.

VALORES IN D ICA TIV O S DE VOLTAJES DE PRUEBA PARA LA PRUEBA DE VOLTAJE

APLICADO EN TRANSFORMADORES

TENSION NOMINAL DE TRANSFORMADOR

TIP O DE

TRANSFORMADOR

HASTA600

VOLTS

6 KV 15 KV 30 KV 1 15 kV

Sumergido en a c e i t e 5 25 «i5 85 200

Se c c 3 16 37 -- ----

6.8.2. Prueba de v o l t a j e i n d u c i d o

LA RESISTENCIA DIELÉCTRICA ENTRE ESPIRAS, ENTRE CAPAS DE ESPIRAS, ENTRE BOBINAS Y ENTRE FASES DE AISLAMIENTO SE PRUEBA POR MEDIO DF. LA U-A MADA "PRUEBA DE VOLTAJE INDUCIDO". MEDIANTE ESTA PRUEBA, UNO DE LOS DI VANADOS, POR LO GENERAL EL DE BAJO VOLTAJE, SE ENERGIZA, EN TANTO QUE LOS OTROS SE DEJAN EN CIRCUITO ABIERTO- SE MIDEN LAS CORRIENTES Y VOLTAJES DEL LADC DE SUMINISTRO POR MEDIO DE AMPERMETROS Y SW1TCH SELECTO RES PARA EL VOLTMETRO. El VOLTAJE DE PRUEBA SE PROPORCIONA POR MEDIO - DE UNA FUENTE QUE CONSISTE DE UN GRUPO MOTOR - GENERADOR, MEDIANTE EL CUAL EL VOLTAJE SE ELEVA GRADUALMENTE DESDE CERO HASTA EL VALOR DE - - PRUEBA. LA PRUEBA SE MANTIENE DURANTE 1 MINUTO Y DESPUÉS SE REDUCE EL VOLTAJE SUAVEMENTE HASTA CERO.

El VOLTAJE DE PRUEBA PUEDE LLEGAR A SER HASTA El 130% DEL VOLTAJE NOM1

D IA G R A M A D E C O N E X IO N E S P A R A L A P R U E B A

D E V O L T A J E IN D U CID O

L — T R A N S F O R M A D O R

2 — awiTCH SCUECTOH DCL

LADO OCBA^OVOLTAJE

B-“ ®«MTCH SELECTOR DEL

DEVANADO DC ALTO VOL

TAJE

ALGUNAS VECES SE USAN

TRANSFORMADORES DE POTEN

CIAL RARA ALIMENTAR. LOS

VDLTMETROS. V| T V E

D IA G R A M A D E C O N E X IO N E S P A R A L A P R U E B A

D É R E L A C IO N D E T R A N S F O R M A C IO N P O R N E D IO

D E D O S V O L T M E T R O S

2 9 2

D IA G R A M A D E C O N E X IO N E S P A R A L A P R U E B A D E V O L T A JE A P L IC A D O A L D EV A N A D O D E A L T O

V O L T A J E

I - T R A N S F O R M A D O * * R E G U L A D O RS -— V O L T M E T R O

L A PRUEBA 9E A P L I C A IM IN U T O Y 91 E L A M P E R M E T R O |9 ) NO M U E S T R A IN C R E M E N T O EN L A C O R R I E N T E Y EL V O L T M E T R O | £ ] N O IN D IC A B A J A D E V O L T A J E E N E L V O L T A J E (DE A L IM E N T A C IO N Y N O B L E S C U C H A N D E S C A R G A S E N E L I N T E R I O R . L A P R U E B A P A S A , L O S O T R O S D E V A N A D O S S E P R U E B A N IG U A L -

( V W V 4 -

D I A G R A M A D E C O N E X IO IO N E S P A R A L A M E D IC IO N D E L A R E S I S T E N C I A E N L O S

D E V A N A D O S P O R E L M E T O D O D E L A CAICA

D E V O L T A J E

L A R E S I S T E N C I A D E C A D A D E V A N A D O S E C A L C U L A P O R L A L E V D E O H M C O M O R - -> S E D E B E N C O R R E G IR P O R T E M P E R A T U R A Y E L V A L O R D C R E S I S T E N C I A E N T R E P A S E S N O D E B E D I F E R I R E N M A S D E L E %

293


NAL DEL DEVANADO ALIMENTADO.

6.8.3. Pr ueba d e impulso

Es t a prue ba se hace p a r a veri ficar que el aislamiento del transformador ES CAPAZ DE SOPORTAR LAS ONDAS DE VOLTAJE DEBIDAS A IMPULSOS POR - RAYO ( DESCARGAS ATMOSFÉRICAS ). ESTA PRUEBA INCLUYE LA VERIFICACION - DEL AISLAMIENTO A TIERRA» EL AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE DEVANADOS» ASÍ COMO EL FLAMEO EN LAS BOQUILLAS ASOCIADAS A CADA DEVANADO. SE APLICA UNA FORMA DE ONDA DE IMPULSO ESTANDAR O NORMALIZADA QUE SE APRO XIMA A UNA ONDA DE RAYO SE APLICA AL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA. El - ELEMENTO QUE PRODUCE LAS ONDAS DE PRUEBA NORMALIZADAS» SE CONOCE COMO “EL GENERADOR DE IMPULSOS" Y CONSISTE POR LO GENERAL DE UN CIERTO NÜME RO DE CONDENSADORES CONECTADOS DE TAL FORMA QUE SE CARGAN EN PARALELO DE UNA FUENTE DE VOLTAJE RELATIVAMENTE BAJO, Y SE DESCARGAN EN SERIE - PARA DAR EL VOLTAJE DE PRUEBA CON LA FORMA DE ONDA NORMALIZADA.

La ONDA NORMALIZADA DE PRUEBA ALCANZA SU VALOR DE CRESTA EN 1.2 MICRO- SEGUNDOS Y SE REDUCE AL 50% DE SU VALOR EN 50 M1CROSEGUNDOS. El VOLTAJE APLICADO EN CADA CASO SE OBTIENE DE NORMAS, PERO EN GENERAL VARIA - DE 5 A 30 VECES EL VALOR DEL VOLTAJE NOMINAL DEL AISLAMIENTO.

Pa r a transformadores tipo distribución los voltajes de prueba se danEN LA TABLA SIGUIENTE.

G E N E R A D O R DE IM P U L S O S D E V O L T A JE

OSCILOSCOPIO

Fuente at alimentación

R i = ReaiaTencia da cargo

R p » R t i l i l i r d o da coloR e * P a t U l a n c i o 0a «renta

Ra = Resistencia 0a franta esterna

Rd * Reeistencto da deecarga

C* = Capacitores da lm putao(Carga y desoargal

F* = E t f w o i de acoplamiento a|uetabfai

O V = Dtvleor 0a aolfoje

T P = T r c r » * o r m o 0 o r b a jo p ru a b o

29 5

Prueba de factor de potencia 297

N IVELES BASICOS DE AISLAMIENTO A L IMPULSO PARA TRANSFORMADORES DE D IS TRIBUCION

TENSION NOMINAL

DEL TRANSFORMA-

MADOR KV ( VALOR EFICAZ )

NIVEL BASICO DE

AISLAM IENTO AL

IMPULSO kV CRES

TA

O N D A C O R T A D A

KV CRESTATIEMPO MINIMO DE

CORTE EN MICROSEGUN

DOS

1 .2 30 36 1.02 .5 45 54 1 .55 .0 60 69 1 .58 .7 75 88 1 .6

1 5 .0 95 110 1 .82 5 .0 150 175 3 .0

3 4 .5 200 230 3 .0

6 .9 PRUEBA DE F A C T O Q E POTENCIA A LAS BOQUILLAS DEL TRANSFORMADOR

AdemAs de las pruebas de resistencia de aislamiento y de alto voltaje( VOLTAJE APLICADO, VOLTAJE INDUCIDO Y DE IMPULSO ), LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA EN LAS BOQUILLAS SE USA PARA DETERMINAR LA CONDICION - DE LOS MATERIALES AISLANTES EN LAS MISMAS. LAS BOQUILLAS SE PUEDEN O - NO REMOVER DEL TRANSFORMADOR, PERO PARA LA PRUEBA SE DEBEN DESCONECTAR DE OTROS APARATOS Y DE LA BARRA A LA CUAL SE CONECTA EL TRANSFORMADOR CUANDO ESTA EN OPERACION.

El FACTOR DE POTENCIA SE OBTIENE LEYENDO VOLTS, AMPERES Y WATTS DEL - CIRCUITO DE PRUEBA. El EQUIPO DE PRUEBA FRECUENTEMENTE SE ENCUENTRA IN TEGRADO EN FORHA DE PAQUETE Y SOLO TIENE UN INDICADOR DE FACTOR DE POTENCIA Y UN DISPOSITIVO DE CONTROL DE VOLTAJE EN EL EXTERIOR, ESTOS - EQUIPOS SE CONOCEN COMO "PROBADORES DE FACTOR DE POTENCIA". LOS VALORES DE FACTOR DE POTENCIA SE ENCUENTRAN EN EL RANGO DEL 5 AL 10 POR- CIENTO. Una LECTURA NO ES SUFICIENTE PARA DETERMINAR LA CONDICION DEL AISLAMIENTO DE LA BOQUILLA, A MEDIDA QUE ESTE SE DETERIORA LAS MEDICIO

D I A G R A M A D E C O N E X I O N E S P A R A L A P R U E B A D E F A C T O R D E P O T E N C IA E N L A S B O Q U I L L A S D E U N T R A N S F O R M A D O R ,

TR A N S F O R M A D O R

d e c o r r i e n t e

LOS V A L O P P S D E T A C T O R D E POTENCIA C E B E N E S T A R E N E L RANGO t>El_ 3 A l - t C % P A R A SER A C E P T A B L ETODO EL EQUIPO PUEDE ESTAR INTEGRADO EN UN F A C U E ’ L CONOCIOO

COSAC '* PROBADOR DEL. I* ACTOR DE POTENCIA "

2 9 8

Medición de las pérdidas en vacío 299

NES DEL FACTOR DE POTENCIA AUMENTAN, PUDIENDO LLEGAR A SER DEL 100%.

6 .1 0 . MEDICION DE LAS PERDIDAS EN VACIO Y LAS CARACTERISTICAS DE COR-

TO C IR C U ITO _____________________________________________________________________________

Pa r a propósitos prác ticos, las principales pérdidas en los transformadores SON £omo se ha m e n c ionado en los capítulos anteriores, las pérdiDAS EN EL NÚCLEO Y LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS, QUE SE PUEDEN DETERMINAR POR LAS LLAMADAS PRUEBAS DE VACIO Y DE CORTO CIRCUITO DEL TRANSFORMADOR RESPECTIVAMENTE.

6,10.1. Prueba de v a c i o del transformador

Durante la prueba de vacio del transformador o de circuito abierto, se

APLICA EL VOLTAJE NOMINAL DEL TRANSFORMADOR POR EL DEVANADO DE BAJO - VOLTAJE Y SE MIDEN LOS VOLTAJES Vp, LA CORRIENTE DE VACIO Iq Y LA POTENCIA P0 QUE REPRESENTA LAS PÉRDIDAS DE VACIO O EN EL NÚCLEO DEL - - TRANSFORMADOR. SE MIDE TAMBIÉN EL VOLTAJE EN EL SECUNDARIO ( VS ) DEL TRANSFORMADOR, ADEMAS DE LA DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS DE VACIO POR ESTA PRUEBA, SE PUEDEN CALCULAR TAMBIÉN LA POTENCIA APARENTE DE VACIO COMO:

So = Vp I0; Do n d e: S0 = potencia aparente de vacio o en e l núcleo EN VA

Vp EN VOLTS I0 EN AMPERESLa POTENCIA REACTIVA QUE AESORBE EL NÚCLEOc o m o :

Q0 - / S02 - P02 Do n d e : Qo = pote ncia reactiva en el núcleoEN VAR

Pa r a los fines del circ uito equivalente del transformador, la resi stesCIA Y REACTANCIA DEL CIRCUITO DE MAGNETIZACIÓN, COMO:

rm = Vp2/P0; Donde Rm = resistencia de magnetización en ohms

= v p2/qo ; Do n d e Xh^ reactancia del circuito de magn etización EN OHMS

Durante la realización de esta prueba el deva nado secundario ( de bajoVOLTAJE ) SE CONECTA EN CORTO CIRCUITO Y SE APLICA POR EL DEVANADO PRJ. MARIO ( DE ALTO VOLTAJE > EN VOLTAJE REGULADO QUE POR LO GENERAL ES - DEL ORDEN DEL 5% DEL VOLTAJE DEL DEVANADO ALIMENTADO. LA CORRIENTE PRI MARIA MEDIDA ( ICC ) NO DEBE EXCEDER AL VALOR NOMINAL DE LA CORRIENTE DEL DEVANADO ALIMENTADO < PRIMARIO ), LA APLICACIÓN DEL VOLTAJE SE HACE REGULADA ( EN FORMA GRADUAL ) PARA EVITAR SOBRECALENTAMIENTO Y EN - CONSECUENCIA UN CAMBIO RAPIDO EN LA RESISTENCIA DEL DEVANADO. DIRECTAMENTE DE LA PRUEBA SE MIDEN LOS VALORES DE LAS PÉRDIDAS EN LOS DEVANADOS PCC, LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO O NOMINAL DEL DEVANADO ALIMENTADO ( ICC ) Y LA CAIDA DE VOLTAJE POR IMPEDANCIA O VOLTAJE DE CORTO - CIRCUITO VCC, A PARTIR DE ESTAS CANTIDADES SE PUEDEN CALCULAR LAS SIGUIENTES CONSTANTES:

LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL DEVANADO ALIMENTADO i PRIMARIO >ZEP = V c c / I c c

Do n d e: Zep * impedancia equivalente referida a l primario expresada en OHMS

VCC * EN VOLTS y LA CORRIENTE lee EN AMPERES

Rep = Pee/leeDonde: Rep = resistencia equivalente r e f e r i d a al primario, expresada

EN OHMS

La reactancia equivalente referida al primario y expresada en o h m s , se calcula COMO:

P0 - PERDIDAS EN VACIO

a 0 - V I » POTENCIA

APARENTE

EN EL NUCLEO

Ir^TVp

» — • —

<? o i?

jHglIijj; X2 Üúi'tW

D IA G R A M A D E C O N E X IO N E S P A R A L A D E T E R M IN A C IO N O E L A S P E R D ID A SE N V A CIO

Vco - VOLTAJE DE CORTO CIRCUITO i CAIDA DE VOLTAJE POR IM- PEDANCIA I

I " H

*-••• ,

pcc•;

*• •

o o 0

Q0 => P o t e n c ia r e a c t iv o a b s o r b id a e n e l n ú c le ot- A RESISTENCIA OE MAGNETIZACION : R m -Vpa/rP<>

LA REACTANCIADE MAGNETIZACION * ^ - V * / Q c

LA RELACION DC TRANSFORMACION

© P p c - P E R D I D A S ■ N

CORTOCIRCUITO

P T Hvrc

••

V-1 • • • •;

L V

y y m

:-.r-H i x .. •: rl:? -..

* Ic^CORRIENTE DE CORTO ciRcorro

(VALOR NOMINAL DEL DEVANADO ALIMENTADO >

D IA G R A M A D E C O N E X IO N E S P A R A L A D ET ER M IN A C IO N D E L A S C A R A C T E R IS

T I C A S D E CO RTO C IR C U IT O

LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PRIMARIO ES

*.p-LA RESISTENCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PRIMARIO

".p- •'«/‘c?

LA REACTANCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PRIMARIO

* . r - R . f

301

3 0 2 Pruebas a transformadores

XEP = / zIp - Rep

6 .1 1 TRABAJOS CE MANTEN1MIEN10 EN LOS TRANSFORMADORES

E l TRANSFORMADOR, POR SER UNA MAQUINA SIN PARTES EN MOVIMIENTO ( ESTÍTICA ), REQUIERE DE POCO MANTENIMIENTO, SIN EMBARGO SE DEBEN REALIZAR CIERTO TIPO DE TRABAJOS DE MANTENIMIENTO, EN SU INSTALACION O LUGAR DEOPERACION Y QUE SE CONOCEN COMO MANTENIMIENTO DE CAMPO, YA SEA DE TIPOPREDICTIVO, PREVENTIVO O CORRECTIVO,

EN FORMA GENERAL LOS TRABAJOS QUE SE REALIZAN SON LOS SIGUIENTES:

1) Maniobras de desconexión y conexiOn ( libranzas )

2) Preparación de equipos de pruebas

3) Desconexión y limpieza

4) Pruebas de factor de potencia a devanados

5) Pruebas d e resistencia d e aislamiento ( Megger >

6) Pruebas de corrientes de excitación

7) Prueba de factor de potencia a boquillas

8) Pruebas d e relaciOn d e transformación ( r.T.R. )

9) Pruebas d e medición o determinación de inpedancia

10) Pruebas al a c e i t e ( e n s u c a s o )

11) Revisión y limpieza del gabinete de control < e n su caso )

12) Eliminación de f u g a s

13) P intura

m ) Mantenimiento al cambiador de derivaciones

15) Pruebas de operación y control

Dentro de las llamadas pruebas de c a m p o se menc ionan las s i g u i e n t e s:

a ) Resistencia d e aislamiento

b ) Factor de potencia de aislamiento

c) Relación de transformación y polaridad

d ) Resistencia ohmica de devanados

e ) Co r r i e n t e d e e x c i t a c i ó n c o n e q u i p o d e f a c t o r d e p o t e n c i a

f ) Me d i c iC n d e i m p e d a n c i a

g ) R i g i d e z d i e l é c t r i c a d e l a c e i t e

h ) Re s i s t i v i d a d d e l a c e i t e

i) Te n s i ó n i n t e r f a c i a l d e l a c e i t e

j ) Co n d i c i ó n y c o l o r d e l a c e i t e

k ) Hú m e r o d e n e u t r a l i z a c i ó n d e l a c e i t e

l) Hu m e d a d d e l a c e i t e

m ) Re s i s t e n c i a d e a i s l a m i e n t o

Trabajos de mantenimiento en los transformadores 303

B— L— B L 1 Q Q R A F I. A

1. Basic electrical power transformers.

Anthony S. Pansini Ed . Hayden.

2. fcPAIR QFJflMLR JBfiMSEQBMEBS.

Z. Khjdyakov Ed. Mir.

3.

6.

7.

TRMSFQHT1ERS.

U. Anshin - A.G. Kratz .

Ed . Gose Mergoizdat Moscú.

9. Firrroic m m cHIlgS PART. I

G. H. Petrov. Ed. M ir.

Tercera Edición. G. Enríojez Karper. Ed. Lihusa.

T. Wildi. Ed. John Wiley.

üIIMnECCftU.CHE

E D1SEGNQ. GlUSEPPE RaGO . Ed . SANSON!.

8. A.COURSE IN ELECTRICA!. MACHIA DESIGN.

A. K. Sawhney. Ed. Dhanpat Raí

9. ELErffiOTECNICA PRATICA.

A. Bandini buti. M. Bertolini. U. Re.

Ed. Delfinü. Milano.

305

El ABC de Las Máquinas Eléctricas I. Transformadores-FREELIBROS.org

Documents

Transcript of El ABC de Las Máquinas Eléctricas I. Transformadores-FREELIBROS.org