Transformadores (Parte2)

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Tranformadores de potencia reductores

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  • TransformadoresELE-06 Parte 2

  • Contenido

    Cambios en la frecuencia y tipos de conexin.Cambios en la Frecuencia Tipos de Conexin Grupos de Conexin Conexin de transformadores en paralelo.

    MantenimientoMantenimiento preventivo Parmetros operativos.

    Pruebas del AceiteMantenimiento Pruebas Nmero de Neutralizacin Tensin Interfacial Indice de Calidad.

    Pruebas de Aislamiento y de CampoPruebas de Campo Pruebas de Aislamiento Medicin resistencia de aislamiento Indice de polaridad.

    Pruebas preliminares y protocolo de pruebasProtocolo de pruebas Recomendaciones Pruebas preliminares a entrada en operacin.

    Parte 2

  • Cambios en la frecuencia y tipos de

    conexin

  • Cambios en la frecuenciaEn Cao Limn, normalmente un transformador trabaja con un sistema a 60Hz. Las consecuencias de variar la frecuencia en un transformador son: La densidad de flujo magntico disminuye al aumentar la frecuencia y viceversa. La corriente de excitacin al ser directamente proporcional a la intensidad del campo magntico y sta a su vez a la densidad de flujo, tambin disminuye cuando aumenta la frecuencia y viceversa. Las prdidas en el hierro disminuyen al aumentar la frecuencia y viceversa. Las prdidas en el cobre permanecen prcticamente constantes. La potencia del transformador disminuye proporcionalmente cuando decrece la frecuencia, al incrementarse las prdidas sin carga. El rendimiento del transformador es mayor si se incrementa la frecuencia, debido a que hay menos prdidas.En el campo los SUT usados para las bombas ESP en los pozos, son diseados especialmente para trabajar con frecuencia variable.

  • Delta y Estrella

    Estrella: Los tres devanados estn conectados a un punto comn (punto neutro). Tambin se conoce como conexin en Y.

    Los transformadores trifsicos pueden tener sus devanados (primario - secundario) acoplados en:Estrella - EstrellaDelta - DeltaDelta - EstrellaEstrella - Delta

    Delta: Los devanados se conectan en serie entre s formando un tringulo, nombre por el cual tambin se conoce este tipo de conexin.

    Un transformador trifsico consta de tres transformadores monofsicos, bien separados o combinados sobre un mismo ncleo. Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifsico pueden conectarse independientemente en Estrella ()o en Delta

  • Estrella - EstrellaEn una conexin Y - Y, el voltaje primario de cada fase se expresa por:

    3VV LpFp

    El voltaje de la primera fase se enlaza con el voltaje de la segunda fase por la relacin de espiras del transformador. El voltaje de fase secundario se relaciona, entonces, con el voltaje de la lnea en el secundario por:

    VFp: Voltaje de Fase del PrimarioVLp: Voltaje de Lnea del Primario

    FsLs V3V VFs: Voltaje de Fase del SecundarioVLs: Voltaje de Lnea del Secundario

    aV3V3

    VV

    Fs

    Fp

    Ls

    Lp

    Por tanto, la relacin del transformador (a) es :

    Diagrama de conexin

  • Estrella - EstrellaLa conexin tipo estrella - estrella se emplea en sistemas con tensiones muy elevadas, ya que disminuye la capacidad de aislamiento. Esta conexin tiene dos serias desventajas.

    Transformador de potencia usado para altos voltajes.

    Si las cargas en el circuito del transformador estan desbalanceadas, entonces los voltajes en las fases del transformador se desbalancearn seriamente. No presenta oposicin a los armnicos impares (especialmente el tercero). Debido a esto la tensin del tercer armnico puede ser mayor que el mismo voltaje a la frecuencia fundamental. Ambos problemas del desbalance y del tercer armnico, pueden resolverse usando alguna de las dos tcnicas que se esbozan a continuacin.

  • Estrella - EstrellaTcnicas para resolver los inconvenientes con la conexin Y-Y:

    Conectar slidamente a tierra el neutro primario de los transformadores. Esto permite que los componentes adicionales del tercer armnico, causen un flujo de corriente en el neutro, en lugar de causar gran aumento en los voltajes. El neutro tambin proporciona un recorrido de retorno a cualquier corriente desbalanceada en la carga.

    Agregar un tercer embobinado (terciario) conectado en delta al grupo de transformadores. Esto permite que se origine un flujo de corriente circulatoria dentro del embobinado, permitiendo que se eliminen los componentes del tercer armnico del voltaje, en la misma forma que lo hace la conexin a tierra de los neutros.

    De estas tcnicas de correccin, una u otra deben usarse siempre que un transformador Y - Y se instale.

  • Delta - Delta

    En la conexin delta - delta, la relacin entre las tensiones de fase y de lnea entre los devanados primario y secundario es:

    LpFp VV LsFs VV

    As que la relacin entre los voltajes de lnea primario y secundario (relacin de transformacin) es:

    aVV

    VV

    Fs

    Fp

    Ls

    Lp

    Diagrama de conexin

  • Delta - DeltaEsta conexin se utiliza frecuentemente para alimentar sistemas de alumbrado monofsicos y carga de potencia trifsica simultneamente.

    La conexin Delta - Delta es muy usada en sistemas de alumbrado

    Presenta la ventaja de poder conectar los devanados primario y secundario sin desfasamiento, y no tiene problemas de cargas desbalanceadas o armnicas. Sin embargo, circulan altas corrientes a menos que todos los transformadores sean conectados con el mismo tap de regulacin y tengan la misma razn de tensin.

  • Delta - EstrellaEn una conexin - Y, el voltaje de lnea primario es igual al voltaje de fase primario:

    En tanto que los voltajes secundarios se relacionan por:

    FsLs V3V

    3a

    V3V

    VV

    Fs

    Fp

    Ls

    Lp

    FpLp VV

    Donde a es desde luego, la relacin de transformacin.

    Diagrama de conexin

    por tanto la relacin de voltajes lnea a lnea de esta conexin es:

  • Delta - EstrellaEsta conexin tiene las mismas ventajas y el mismo desplazamiento de fase que el transformador estrella - delta (Y - que se ver a continuacin.

    Transformador elevador usado en la planta de Fuerza de PF2

    Se usa en los sistemas de transmisin en los que es necesario elevar tensiones de generacin. En sistemas de distribucin industrial, su uso es conveniente debido a que se tiene acceso a dos tensiones distintas, de fase y lnea.

  • Estrella - DeltaEn esta conexin el voltaje primario de lnea se relaciona con el voltaje primario de fase mediante:

    Y el voltaje de lnea secundario es igual al voltaje de fase secundario:

    FsLs VV

    a3VV3

    VV

    Fs

    Fp

    Ls

    Lp

    FpLp V3V

    Diagrama de conexin

    De tal manera que la relacin total entre el voltaje de lnea en el lado primario del grupo y el voltaje de lnea en el lado secundario del grupo es:

  • Estrella - DeltaLa conexin Y - no tiene problema con los componentes del tercer armnico en sus voltajes, ya que ellos se consumen en la corriente circulatoria del lado delta (). Est conexin tambin es ms estable con relacin a las cargas desbalanceadas, puesto que la delta redistribuye parcialmente cualquier desbalance que se presente.

    Transformador reductor en una subestacin elctrica.

    Se usa en los sistemas de transmisin de las subestaciones receptoras cuya funcin es reducir el voltaje. En sistemas de distribucin es poco usual (no tiene neutro) y se emplea en algunas ocasiones para distribucin rural a 20 kV.

  • Prueba de Conocimientos 1Haga CLICK sobre el botn de la respuesta y verifique con el sonido

    1. En una conexin Delta - Estrella, los voltajes en el primario son: VLnea = VFase Vfase = 3 VLnea 3 x Vfase = VLnea Vlnea = 3 VFase

    2. Si se incrementa la frecuencia del sistema AC para un transformador, se presenta una de las siguientes condiciones: Las prdidas en el hierro (vaco) aumentan. Las prdidas en el cobre (carga) aumentan. El transformador es ms eficiente porque hay menos prdidas en el hierro y el cobre. Ninguna de las anteriores.

    3. Una de las tcnicas para resolver los inconvenientes con la conexin Y-Y es agregar un tercer devanado conectado en estrella al grupo de transformadores. Falso Verdadero

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  • Tipos de ConexinIndica la clase de conexin de los devanados de un transformador y el desplazamiento angular de la tensin entre el primario y el secundario por un nmero clave.

    Las bobinas en el secundario estn en estrella (y).El uno indica el mltiplo de 30 de desfase entre los vectores secundarios respecto a los vectores primarios. Para este ejemplo los vectores de voltajes en la salida del transformador estn 30 retardados (30*1) con respecto a los vectores de voltajes en el primario.

    Bornes del Primario (U, V, W) Bornes del Secundario (u, v, w)

    Las 3 bobinas del primario se conectan en DELTA.

    Las bobinas en el secundario se conectan en ESTRELLA

    Las bobinas en el primario estn conectadas en Delta (D).

    Las letras maysculas se usan para el lado primario y las minsculas para el lado secundario. Por ejemplo, la conexin tipo Dy1 significa:

  • Tipos de ConexinPara el caso de una conexin Dy1, el smbolo usado es:

    Conexin del Primario en Delta.Secundario en Estrella o Y.Desfase de los vectores de tensin del primario y secundario en 30. La representacin grfica se hace con base a una esfera horaria.

    30

    Note que cada 30 de desfase indica un nmero clave. En este caso es el 1.

    150

    Ahora tome el caso de una conexin Yd5.Conexin del Primario en Estrella.Secundario en Delta o Tringulo.Desfase de los vectores de tensin del primario y secundario en 150. Los 150 son representados en el reloj como las 5.

    En los transformadores trifsicos, el grupo de conexin de las bobinas pr