transformador
Es un dispositivo
eléctrico que sirve para cambiar el voltaje y corriente en un circuito de CA, se
mantiene la misma frecuencia, también se usa para aislar un circuito, no
existen transformadores de corriente directa. Tiene un núcleo
ferromagnético. El principio básico de funcionamiento sucede cuando se induce corriente
alterna lo cual crea un flujo magnético en el núcleo del transformador. En
consecuencia, se produce un voltaje variable||| puede ser mayor o menor
dependiendo del tipo de transformador.
partes de un trasformador
-Devanado
primario: El devanado primario está conectado a la fuente de energía y
recibe la fuerza electromotriz de corriente alterna que se quiere aumentar o
disminuir desde la línea de suministro. Puede ser un devanado de bajo o alto
voltaje, dependiendo de la aplicación y tipo de transformador.
-Devanado secundario:
El devanado secundario es el que suministra el potencial transformado a la
carga y es donde se genera la fuerza electromotriz (voltaje) por el cambio de
magnetismo en el núcleo al cual rodea. Puede ser un devanado de bajo o alto
voltaje, dependiendo de la aplicación del transformador.
ecuaciones q
rigen un transformador
Al aplicar la ley
de inducción de Michael Faraday y despreciando las pérdidas magnéticas, el voltaje por
vuelta pues cada uno se experimenta el mismo flujo magnético alterno. En
consecuencia, los voltajes primario y secundario (Vp y Vs)
se relacionan mediante:
Vp/Np=Vs/Ns=DΦ/Dt
Donde Np es
el número de vueltas en el devanado primario, Ns es el número
de vueltas en el devanado secundario y Φ es el flujo magnético ligado entre las
dos bobinas. Por tanto, el voltaje secundario se relaciona con el voltaje
primario por:
Vs=(Ns/Np)Vp
En donde Ns/Np es
la razón de vueltas del transformador. Si Ns>Np, el
transformador se llama transformador de subida, ya que el voltaje
aumenta. Si Ns <
Np, se llama transformador de bajada ya que el voltaje disminuye. Si
Ns=Np, se llama transformador de aislamiento y el voltaje
de salida es el mismo que el voltaje de entrada. Si se desprecian las pérdidas
en el transformador debido a la resistencia del devanado y efectos magnéticos,
la potencia en los circuitos primario y secundario es igual:
Ip*Vp = Is*Vs
clasificacion de
transformadores en cuanto a la potencia y en cuanto al diseño constructivo
-Por la potencia:
Son los que se
utilizan en las subestaciones y transformación de energía en alta y media
tensión. son aquellos dispositivos de grandes
tamaños, los transformadores de potencia deben ser
muy eficientes y deben disipar la menor cantidad posible de energía
en forma de calor durante el proceso de transformación.
 |
Las tasas de eficacia se
encuentran normalmente por encima del 99% y se obtienen utilizando
aleaciones especiales de acero para acoplar los campos magnéticos
inducidos entre las bobinas primaria y secundaria.
DE DISTRIBUCIÓN:
En todo sistema eléctrico de potencia, los transformadores de distribución son la fase última para la utilización de la energía eléctrica en alta o baja tensión. Lo definimos como un aparato estático que tiene una capacidad nominal desde 5 hasta 500 KVA y una tensión eléctrica nominal de hasta 34500 volts en el lado del primario y hasta 15000 volts nominales en el lado secundario.
facilita más la labor en el cálculo de tensiones y corrientes cuando los transformadores están involucrados, se suele recurrir a su sustitución por un circuito equivalente que incorpore todos los fenómenos físicos que se producen en un transformador real
 |
La obtención del circuito equivalente del transformador se inicia
reduciendo ambos devanados al mismo número de espiras. En el transformador real
se tiene
E1E2=N1N2=m→E2=E1m
En el transformador equivalente se tiene que al ser
N2=N1
E1E2=N1N2=1
Luego la relación entre E2 y E22 es
E2=m⋅E2
Análogamente se puede obtener que
V2=m⋅V2
Además, para que este nuevo transformador sea equivalente al
original las potencias activa y reactiva y, en consecuencia la potencia
aparente, deben conservarse.
Como el secundario del transformador equivalente debe consumir la misma
potencia aparente que el secundario del transformador real se tiene
V2⋅I2=V2⋅I2
de donde se puede obtener la relación entre la corriente real del
secundario del transformador y
la corriente reducida del secundario del
transformador
I2=V2⋅I2V2=V2⋅I2m⋅V2=I2m
Procediendo de forma análoga para las potencia activa se tiene
R2⋅I22=R2⋅I22
Luego la relación entre la resistencia real y la reducida será
R2=R2⋅I22I22=R2⋅I22I22m2=m2⋅R2
Repitiendo el cálculo para la potencia reactiva
Z2=m2⋅Z2
Tras reducir todos los valores de impedancias al primario y, dado
que E1=E2 los
terminales A-a y
A'-a' se pueden unir, sustituyendo ambos devanados por uno
solo
Si se sigue el mismo proceso dejando inalterado el secundario y
tomando el número de espiras del primario N1=N2 se
obtiene el circuito equivalente del transformador exacto reducido al
secundario
donde V1=V1m , R1=R1m2 , X1=X1m2 ,
I1=m⋅I1 , I0=m⋅I0 , RFe=RFem2 , Xμ=Xμm2 .
En la práctica, debido al pequeño valor deI0 frente
a las corrientes I1 e I2 ,
se emplea el circuito equivalente aproximado del transformador. Este
circuito se obtiene trasladando la rama en paralelo por la que circula la
corriente de vacío a los bornes de la entrada del primario
En la práctica, debido al pequeño valor de
Ensayo en vacío.
El ensayo
de vacío del transformador permite obtener las pérdidas en el hierro, PFe,los parámetros de la rama paralelo del circuito
equivalente, RFe y Xμ, y la relación de
transformación, m.
En el ensayo de vacío se aplica la tensión nominal en el lado de baja tensión del transformador mientras que el lado de alta tensión queda en circuito abierto.
En el ensayo de vacío se aplica la tensión nominal en el lado de baja tensión del transformador mientras que el lado de alta tensión queda en circuito abierto.
Las medidas
que se deben realizar son la tensión aplicada al primario, V10,
que deberá coincidir con la tensión nominal del devanado de baja tensión, VB.T.=V10, la potencia activa
absorbida por el transformador en vacío, P0, la corriente de vacío, I0 y
la tensión del secundario en vacío V20. El esquema
eléctrico y la disposición de los equipos de medida para el ensayo en vacío
En
el ensayo de vacío, la potencia de pérdidas
Pp=R1⋅I20
es
despreciable ya que el valor de la resistencia del devanado, R1 y
la corriente de vacío, I0, son muy pequeños.
De este modo, la potencia absorbida por el transformador, que es la que se mide en el ensayo de vacío con el vatímetro, coincide prácticamente con la potencia de pérdidas del hierro
De este modo, la potencia absorbida por el transformador, que es la que se mide en el ensayo de vacío con el vatímetro, coincide prácticamente con la potencia de pérdidas del hierro
P0=V10⋅I0⋅cosφ0=PFe
Como
el valor de tensión del primario, V10, la corriente de
vacío, I0 y las pérdidas en vacío, P0 son
conocidas, se puede obtener el factor de potencia en vacío, cosφ0 del
transformador y el ángulo de desfase entre la corriente y la tensión del
transformador en vacío, φ0
cosφ0=P0V10⋅I0;φ0=arccos(P0V10⋅I0)
De
este modo se tiene que
IFe=I0⋅cosφ0;Iμ=I0⋅sinφ0
Y
finalmente el valor de la resistencia de la rama paralelo, RFe y la reactancia magnetizantes, Xμ tomarán los valores de
RFe=V10IFe;Xμ=V10Iμ
La
relación de transformación se obtendrá dividiendo la tensión del primario entre
la tensión del secundario
m=V10V20
Ensayo de cortocircuito
El ensayo de cortocircuito del transformador permite obtener los parámetros de la rama serie del circuito equivalente del transformador, R1, R2, X1 y X2.El ensayo de cortocircuito se realiza a tensión reducida alimentando el transformador por el lado de alta tensión hasta que circule la corriente nominal por ellos. Los devanados de baja tensión se cortocircuitan en este ensayo.
Las medidas que se deben realizar en el ensayo de
cortocircuito son la tensión aplicada al primario o tensión de
cortocircuito, Vcc, la corriente de cortocircuito, Icc y la potencia de cortocircuito, Pcc.
Dado
que la tensión aplicada en este ensayo varía entre el 3 y el 10% de la tensión
nominal del devanado de alta tensión, el flujo en el núcleo posee un valor
pequeño. Como consecuencia, las pérdidas en el hierro del transformador son
despreciables, siendo la potencia absorbida en el ensayo de cortocircuito del
transformador prácticamente iguales a las pérdidas en el cobre.
La potencia absorbida en cortocircuito por el transformador es
La potencia absorbida en cortocircuito por el transformador es
Pcc=Vcc⋅Icccosφcc
Y
dado que se conocen los valores de Pcc, Vcc y Icc se puede
obtener el valor del factor de potencia y el ángulo de desfase entre la tensión
y corriente del transformador en cortocircuito
cosφcc=PccVcc⋅Icc;φcc=arccos(PccVcc⋅Icc)
La
caída de tensión resistiva e inductiva son respectivamente
VRcc=Rcc⋅Icc=Vcc⋅cosφcc;VXcc=Xcc⋅Icc=Vcc⋅sinφcc
Por
tanto el valor de la resistencia de cortocircuito, Rcc, e impedancia de cortocircuito, Xcc es
Rcc=VccIcc⋅cosφcc;Xcc=VccIcc⋅sinφcc
El
ensayo de cortocircuito nos permite obtener la resistencia e inductancia total
del transformador pero no como están distribuidos sus valores entre el primario
y el secundario ya que
Rcc=R1+R2;Xcc=X1+X′2
Para
poder determinar los valores de R1 y R2 es
preciso aplicar corriente continua a los devanados para
obtener el valor de R1 y de R2 aplicando la
ley de Ohm.
X1=X′2=Xcc2
En
el caso de que no se pueda realizar el ensayo de corriente continua,
las resistencias se pueden distribuir de forma análoga a las inductancias, es
decir
R1=R′2=Rcc2
Finalmente
comentar que en ocasiones el ensayo de cortocircuito no se realiza a la
corriente nominal. Cuando sucede este caso, la tensión y potencias
de cortocircuito se deben normalizar según
Vcc=V′cc⋅InI′cc;Pcc=P′cc⋅I2nI′2cc
donde V′cc, I′cc y P′cc denotan los valores medidos en el ensayo de
cortocircuito cuando no se realiza a corriente nominal.
Ensayo en carga de un transformador
Consiste en hacer funcionar el transformador en las condiciones
para las que ha sido diseñado, aplicando la tensión nominal del primario y
conectando la carga máxima en el secundario. La carga debería ser regulable y
permitir obtener el valor de máxima potencia del transformador.
Las medidas a realizar son las mismas que para el ensayo de
vacío, añadiendo un amperímetro para comprobar la corriente del secundario.
Este ensayo permite conocer:
- la caída de tensión que se produce en el secundario al
comprobar cuál es su
valor con o sin carga,
- la relación de transformación del transformador en función de
las corrientes de primario y secundario m =I2/I1
Aislamiento de transformadores
El aislamiento en la mayoría de los transformadores de potencia se compone tanto de aceite como de la celulosa (papel/cartón prensado). El aislamiento sólido se divide en estructuras de aislamiento principales y secundarias. El sistema de aislamiento principal incluye barreras, separadores y pinzas, mientras que el secundario consiste en el aislamiento de los bobinados.El aislamiento celulósico para transformadores cumple tres funciones. En primer lugar, sirve de elemento dieléctrico, almacenando carga eléctrica cuando el transformador está energizado y aislando los componentes del transformador a diferentes bobinados. También cumple una función mecánica al sostener los bobinados, y contribuye a mejorar el estado térmico del transformador al crear conductos de refrigeración para el aceite.El aceite debe proporcionar suficiente rigidez dieléctrica y suficiente enfriamiento, preservar el conjunto de núcleo y bobina llenando vacíos en los materiales aislantes, y minimizar el contacto del oxígeno con la celulosa y otros materiales que presentan riesgo de oxidación.
-El aislamiento funciona mejor cuando está limpio, seco, relativamente libre de vacíos y se utiliza dentro de un determinado rango de temperatura. Las siguientes pruebas de campo eléctrico proporcionan información acerca de la integridad del aislamiento del transformador.
Diagnóstico de aislamiento
Tangente delta/factor de disipación/capacidad (a frecuencia de línea). La prueba de factor de disipación proporciona una idea general de cómo de limpio, seco y relativamente libre de vacíos está el sistema de aislamiento, confirmando que las características eléctricas del sistema no han empeorado con el tiempo y las tensiones de funcionamiento y, por tanto, una impresión general de la eficacia del aislamiento eléctrico. La capacidad refleja la cantidad de carga eléctrica que está siendo efectivamente almacenada por el aislamiento y se ve afectada por los cambios en los atributos físicos del sistema de aislamiento sometido a prueba.
Factor de disipación/factor de potencia a frecuencia variable (VFPF). La prueba de factor de potencia a frecuencia variable proporciona el contexto para una medición del factor de potencia/factor de disipación a frecuencia de línea para una obtener una evaluación mejor informada del sistema de aislamiento. Específicamente, al medir el factor de potencia/factor de disipación a frecuencias adicionales, el comprobador confirma que un factor de potencia/factor de disipación a frecuencia de línea aparentemente bueno es realmente bueno (lo que a veces podría no ocurrir), detecta problemas antes de lo que lo haría en una prueba de factor de potencia/factor de disipación a 50/60 Hz, y mucho más.
Tip-up de tangente delta/factor de potencia/factor de disipación. Sirve para determinar si existe algún problema asociado a la tensión en el dieléctrico de un transformador. Una indicación positiva podría sugerir la presencia de un problema localizado, como trazas conductivas (siempre que el sistema de aislamiento sometido a prueba no sea prohibitivamente grande, lo que merma la sensibilidad de la prueba) o actividad de tipo descarga parcial.
Respuesta de frecuencia dieléctrica (DFR/FDS). Las mediciones de la respuesta dieléctrica proporcionan una evaluación de la conductividad de humedad y aceite de los transformadores. Se trata de una prueba aceptada internacionalmente, cuyo uso está aumentando. De los dos principales métodos de respuesta dieléctrica, un método CA llamado frecuencia de respuesta dieléctrica (DFR, también llamada espectroscopia en el dominio de la frecuencia o FDS) es el preferido debido a su robustez frente al ruido.
Corriente de excitación. La prueba de corriente de excitación proporciona información con respecto a la integridad del aislamiento entre espiras del bobinado y de trazas conductivas en el aislamiento del transformador (por ejemplo, trazas conductivas en algún punto a lo largo del circuito de espira a tierra del bobinado o entre fases).
Prueba de ruptura dieléctrica en aceite.Como líquido aislante, la propiedad más importante del aceite es su alta rigidez dieléctrica. La tensión de ruptura dieléctrica del aceite es una medición importante del esfuerzo eléctrico que un aceite aislante puede soportar sin fallar. Esta prueba verifica que la tensión de ruptura dieléctrica del aceite en el depósito principal está por encima de un umbral mínimo. Puede hacerse en laboratorio o en campo.
TRAX (con el accesorio opcional TDX120) puede realizar las siguientes mediciones de transformador
Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se
arrollan ya sea en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido
opuesto, ésto según el criterio del fabricante.
Debido a
esta situación, podría ser que la intensidades de corriente eléctrica
en la bobina primaria y la intensidad de corriente en la bobina secundaria
circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.
Polaridad Sustractiva:
La polaridad sustractiva se
da cuando en un transformador el bobinado secundario está
arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace que los flujos de
los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales “H1” y
“X1” están en línea.
Como determinar la polaridad de un
transformador
Para
determinar la polaridad
del transformador, se coloca un puente entre los terminales del
lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre
los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado
primario con un valor de voltaje (Vx).
Ensayos dieléctricos de Transformadores
Ensayo dieléctrico por tensión aplicada
1.1.- Definición
- Comprobar la resistencia dieléctrica de todos los devanados del transformador, a frecuenciaindustrial (50 Hz), con respecto a la masa y a los demás devanados.
El esquema de principio del transformador queda modificado de la siguiente forma:
El ensayo por tensión aplicada se realiza con una tensión monofásica de 50 Hz, cuya amplitud fija la norma en función de la clase de aislamiento del transformador.
La tensión se aplica sucesivamente a cada devanado durante 60 s., estando todas las bornas de los demás devanados y las partes metálicas conectadas a tierra.
La medida de la tensión se realiza directamente utilizando un puente divisor de tensión o un transformador de tensión.
Transformador de tensión: relación de transformación = 1.000
2.- Ensayo dieléctrico por tensión inducida
Aislamiento uniforme de un devanado de transformador: es el aislamiento de un devanado en el que todas las extremidades conectadas a las bornas del transformador tienen la misma tensión a la frecuencia industrial.
Tensión Um: es la tensión más elevada de una red a la que puede conectarse el devanado, teniendo en cuenta su aislamiento. En la práctica, se refiere a la tensión de aislamiento del transformador.
El tipo de ensayo por tensión inducida depende básicamente del tipo de devanado del transformador.
El ensayo por tensión inducida que se describe en esta norma indica que debe aplicarse, a las bornas de un devanado del transformador, una tensión alterna próxima a la forma sinusoidal.
La tensión de ensayo debe ser igual al doble del valor de la tensión asignada, y no debe sobrepasar la tensión asignada de resistencia de corta duración a frecuencia industrial (ver tablas 1 y 2), entre bornas de línea de un devanado trifásico.
La frecuencia de ensayo debe ser superior a la frecuencia nominal para evitar saturaciones (corriente magnetizante excesiva).
A no ser que se especifique lo contrario, la duración del ensayo a plena tensión será de 60 segundos para cualquier frecuencia de ensayo que sea inferior o igual al doble de la frecuencia asignada.
Cuando la frecuencia de ensayo sea superior al doble de la frecuencia asignada, la duración del ensayo será de:
[120 x (frecuencia asignada / frecuencia de ensayo)] segundos, con un mínimo de 15 s.
El ensayo de un devanado trifásico se efectúa preferentemente con tensiones trifásicas equilibradas inducidas en las 3 fases del devanado. Si el devanado tiene neutro accesible, éste puede conectarse a tierra durante el ensayo. El ensayo por tensión inducida será satisfactorio si no se produce ninguna caída de la tensión de ensayo.
Este ensayo permite detectar uno o varios fallos entre las espiras de los devanados (Por ejemplo: fallo entre ➀ y ➁, ➂ y ➃, o un fallo entre fases.
Esquema de principio del ensayo dieléctrico por tensión inducida
Estando abierto el devanado MT, el devanado BT se alimenta a 2 x Unominal. Para evitar que se sature el circuito magnético del transformador, la frecuencia utilizada para el ensayo será de 200 Hz o 150 Hz, dependiendo de la plataforma que se utilice.
La duración máxima del ensayo es:
(120 x 50) / 200 = 30 s. con una frecuencia de ensayo de 200 Hz.
(120 x 50 / 150 = 40 s. con una frecuencia de ensayo de 150 Hz.
Se considera que el transformador funciona correctamente cuando no se produce ninguna caída de tensión o desviación amperimétrica.
Esquema de montaje del ensayo dieléctrico por tensión inducida
Ensayo dieléctrico por tensión aplicada
1.1.- Definición
Tensión aplicada: se trata de la tensión monofásica que se aplica a uno de los devanados del transformador, estando los demás conectados a masa.
El ensayo por tensión aplicada debe llevarse a cabo con una tensión alterna monofásica de forma sinusoidal y que tenga la frecuencia adecuada, es decir, por lo menos igual al 80% de la frecuencia nominal.
La tensión de ensayo debe ajustarse al siguiente cuadro, teniendo en cuenta la clase de aislamiento especificada del transformador, siempre que el fabricante y el comprador no hayan acordado ningún valor en concreto.
La plena tensión de ensayo debe aplicarse durante 60 segundos entre el devanado sometido a prueba, y todas las bornas de los demás devanados, el circuito magnético, el chasis o la envolvente del transformador, conectados juntos a tierra.
El ensayo será satisfactorio si no se produce ninguna caída de la tensión durante el ensayo.
- Comprobar la resistencia dieléctrica de todos los devanados del transformador, a frecuenciaindustrial (50 Hz), con respecto a la masa y a los demás devanados.
El esquema de principio del transformador queda modificado de la siguiente forma:
El ensayo por tensión aplicada se realiza con una tensión monofásica de 50 Hz, cuya amplitud fija la norma en función de la clase de aislamiento del transformador.
La tensión se aplica sucesivamente a cada devanado durante 60 s., estando todas las bornas de los demás devanados y las partes metálicas conectadas a tierra.
La medida de la tensión se realiza directamente utilizando un puente divisor de tensión o un transformador de tensión.
Transformador de tensión: relación de transformación = 1.000
2.- Ensayo dieléctrico por tensión inducida
Aislamiento uniforme de un devanado de transformador: es el aislamiento de un devanado en el que todas las extremidades conectadas a las bornas del transformador tienen la misma tensión a la frecuencia industrial.
Tensión Um: es la tensión más elevada de una red a la que puede conectarse el devanado, teniendo en cuenta su aislamiento. En la práctica, se refiere a la tensión de aislamiento del transformador.
El tipo de ensayo por tensión inducida depende básicamente del tipo de devanado del transformador.
El ensayo por tensión inducida que se describe en esta norma indica que debe aplicarse, a las bornas de un devanado del transformador, una tensión alterna próxima a la forma sinusoidal.
La tensión de ensayo debe ser igual al doble del valor de la tensión asignada, y no debe sobrepasar la tensión asignada de resistencia de corta duración a frecuencia industrial (ver tablas 1 y 2), entre bornas de línea de un devanado trifásico.
La frecuencia de ensayo debe ser superior a la frecuencia nominal para evitar saturaciones (corriente magnetizante excesiva).
A no ser que se especifique lo contrario, la duración del ensayo a plena tensión será de 60 segundos para cualquier frecuencia de ensayo que sea inferior o igual al doble de la frecuencia asignada.
Cuando la frecuencia de ensayo sea superior al doble de la frecuencia asignada, la duración del ensayo será de:
[120 x (frecuencia asignada / frecuencia de ensayo)] segundos, con un mínimo de 15 s.
El ensayo de un devanado trifásico se efectúa preferentemente con tensiones trifásicas equilibradas inducidas en las 3 fases del devanado. Si el devanado tiene neutro accesible, éste puede conectarse a tierra durante el ensayo. El ensayo por tensión inducida será satisfactorio si no se produce ninguna caída de la tensión de ensayo.
Este ensayo permite detectar uno o varios fallos entre las espiras de los devanados (Por ejemplo: fallo entre ➀ y ➁, ➂ y ➃, o un fallo entre fases.
Esquema de principio del ensayo dieléctrico por tensión inducida
Estando abierto el devanado MT, el devanado BT se alimenta a 2 x Unominal. Para evitar que se sature el circuito magnético del transformador, la frecuencia utilizada para el ensayo será de 200 Hz o 150 Hz, dependiendo de la plataforma que se utilice.
La duración máxima del ensayo es:
(120 x 50) / 200 = 30 s. con una frecuencia de ensayo de 200 Hz.
(120 x 50 / 150 = 40 s. con una frecuencia de ensayo de 150 Hz.
Se considera que el transformador funciona correctamente cuando no se produce ninguna caída de tensión o desviación amperimétrica.
Esquema de montaje del ensayo dieléctrico por tensión inducida
Tipos Aplicaciones y Conexiones de Transformadores Trifásicos
Datos Técnicos:
Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga. Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión.
Transformador Trifásico de Distribución
Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga. Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión.
Transformador Trifásico de Distribución
Transformadores Herméticos de Llenado Integral
- Se utilizan para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Datos Técnicos:
Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores Herméticos de Llenado Integral
- Se utilizan para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.
Datos Técnicos:
Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores Herméticos de Llenado Integral
Transformadores Subterráneos
- Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.
Datos Técnicos:
Potencia: 150 a 2000KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
Transformador Subterráneo
- Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.
Datos Técnicos:
Potencia: 150 a 2000KVA
Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
Transformador Subterráneo
Transformador de corriente TT/CC
- Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos.
Los valores de los transformadores de corriente son:
-Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función.
-Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5.
-Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente
Transformadores de Corriente
Según su construcción
Autotransformador
El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento entre el primario y el secundario. Se usa principalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo.
Autotransformador
- Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos.
Los valores de los transformadores de corriente son:
-Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función.
-Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. Se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5.
-Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente
Transformadores de Corriente
Según su construcción
Autotransformador
El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento entre el primario y el secundario. Se usa principalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo.
Autotransformador
Transformador Toroidal
- Pequeño transformador con núcleo toroidal.
El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.
Transformador de núcleo envolvente
Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.
- Pequeño transformador con núcleo toroidal.
El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.
Transformador de núcleo envolvente
Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.
Transformador de grano orientado
- El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus perdidas.
Transformador de grano orientado
- El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus perdidas.
Transformador de grano orientado
Transformador de núcleo de aire
- En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.
Transformador piezoeléctrico
Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del backlight de ordenadores portátiles.
Según el tipo de Núcleo
Los transformadores trifásicos pueden ser construidos mediante la unión de 3 transformadores monofásicos conocido como los bancos de transformadores. Este tipo de conexión seria muy útil en el caso de que se desee tener un transformador monofásico de repuesto para los casos de averías, pero la realidad es que los transformadores trifásicos resultan más económicos, es decir, un transformador trifásico es más barato que tres transformadores monofásicos. Además, esta la relación de tamaño, un único transformador trifásico siempre será más pequeño que un banco de transformadores monofásicos. Según el tipo de núcleo se mocionará los 3 siguiente transformadores.
- En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.
Transformador piezoeléctrico
Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico. Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del backlight de ordenadores portátiles.
Según el tipo de Núcleo
Los transformadores trifásicos pueden ser construidos mediante la unión de 3 transformadores monofásicos conocido como los bancos de transformadores. Este tipo de conexión seria muy útil en el caso de que se desee tener un transformador monofásico de repuesto para los casos de averías, pero la realidad es que los transformadores trifásicos resultan más económicos, es decir, un transformador trifásico es más barato que tres transformadores monofásicos. Además, esta la relación de tamaño, un único transformador trifásico siempre será más pequeño que un banco de transformadores monofásicos. Según el tipo de núcleo se mocionará los 3 siguiente transformadores.
Transformador Trifásico de tipo Núcleo
- Los devanados rodean al núcleo. Éste está constituido por láminas rectangulares o en forma de L que se ensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes. En este tipo de transformadores existen tres núcleos unidos por sus partes superior e inferior mediante un yugo y sobre cada núcleo se devanan el primario y el secundario de cada fase. Este dispositivo es posible porque, en todo momento, la suma de los flujos es nula.
Transformador trifásico de tipo núcleo.
Invirtiendo las conexiones de las bobinas centrales en el transformador trifásico acorazado, las secciones de los núcleos entre las ventanas es igual al valor que se obtendría sin invertir las conexiones, dividido por raiz de 3. El transformador trifásico es más compacto y ligero que los tres transformadores monofásicos equivalentes, pero disminuye la flexibilidad del sistema. En un auto transformador, parte del devanado es común a primario y secundario. Tan solo se transforma una parte de la potencia, yendo la restante de la carga por conducción.
- Los devanados rodean al núcleo. Éste está constituido por láminas rectangulares o en forma de L que se ensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes. En este tipo de transformadores existen tres núcleos unidos por sus partes superior e inferior mediante un yugo y sobre cada núcleo se devanan el primario y el secundario de cada fase. Este dispositivo es posible porque, en todo momento, la suma de los flujos es nula.
Transformador trifásico de tipo núcleo.
Invirtiendo las conexiones de las bobinas centrales en el transformador trifásico acorazado, las secciones de los núcleos entre las ventanas es igual al valor que se obtendría sin invertir las conexiones, dividido por raiz de 3. El transformador trifásico es más compacto y ligero que los tres transformadores monofásicos equivalentes, pero disminuye la flexibilidad del sistema. En un auto transformador, parte del devanado es común a primario y secundario. Tan solo se transforma una parte de la potencia, yendo la restante de la carga por conducción.
Transformador Trifásico de tipo Acorazado
- Al igual que en el transformador monofásico el núcleo rodea al devanado. La diferencia de un transformador trifásico de tipo núcleo y de otro de tipo acorazado, esta en que en un transformador trifásico de tipo acorazado las tensiones están menos distorsionadas en las salidas de las fases. Lo cual hace mejor al transformador trifásico de tipo acorazado.
Transformador trifásico de tipo acorazado
- Al igual que en el transformador monofásico el núcleo rodea al devanado. La diferencia de un transformador trifásico de tipo núcleo y de otro de tipo acorazado, esta en que en un transformador trifásico de tipo acorazado las tensiones están menos distorsionadas en las salidas de las fases. Lo cual hace mejor al transformador trifásico de tipo acorazado.
Transformador trifásico de tipo acorazado
Transformador de núcleo distribuido
- Posee un núcleo central y cuatro ramas exteriores. Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Lla mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas.
Conexiones De Los Transformadores Trifásicos
En los sistemas polifásicos, se entiende por conexión la forma de enlazar entre sí los arrollamientos de las distintas fases. En transformadores trifásicos los arrollamientos pueden estar montados de las siguientes formas:
-
a) conexión abierta (III)
-
b) conexión en triángulo (D)
-
c) conexión en estrella (Y)
-
d) conexión en zigzag (Z)
El convenio sobre la utilización de letras para designar abreviadamente las diferentes conexiones es el siguiente:
-
Conexión en triángulo: D (en el primario) d (en el secundario)
-
Conexión en estrella: Y (en el primario) y (en el secundario)
-
Conexión en zigzag: Z (en el primario) z (en el secundario)
El tipo abierto (III) tiene aplicación solamente en el caso de transformadores suplementarios o adicionales. Las conexiones en estrella (Y) y en triángulo (D) son de en empleo general; la conexión en zigzag (Z) solamente se utiliza en baja tensión.
En la conexión en zigzag, cada uno de los arrollamientos está dividido en dos partes, que se bobinan entre dos columnas diferentes del transformador, con inversión de las entradas y de las salidas al pasar de una columna a otra; es decir, que se montan en posición, siguiendo un orden de permutación circular de núcleos. La fuerza electromotriz correspondiente a cada fase resulta de la composición de dos fuerzas electromotrices desfasadas entre sí en 120º.
- Posee un núcleo central y cuatro ramas exteriores. Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Lla mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas.
Conexiones De Los Transformadores Trifásicos
En los sistemas polifásicos, se entiende por conexión la forma de enlazar entre sí los arrollamientos de las distintas fases. En transformadores trifásicos los arrollamientos pueden estar montados de las siguientes formas:
- a) conexión abierta (III)
- b) conexión en triángulo (D)
- c) conexión en estrella (Y)
- d) conexión en zigzag (Z)
El convenio sobre la utilización de letras para designar abreviadamente las diferentes conexiones es el siguiente:
- Conexión en triángulo: D (en el primario) d (en el secundario)
- Conexión en estrella: Y (en el primario) y (en el secundario)
- Conexión en zigzag: Z (en el primario) z (en el secundario)
El tipo abierto (III) tiene aplicación solamente en el caso de transformadores suplementarios o adicionales. Las conexiones en estrella (Y) y en triángulo (D) son de en empleo general; la conexión en zigzag (Z) solamente se utiliza en baja tensión.
En la conexión en zigzag, cada uno de los arrollamientos está dividido en dos partes, que se bobinan entre dos columnas diferentes del transformador, con inversión de las entradas y de las salidas al pasar de una columna a otra; es decir, que se montan en posición, siguiendo un orden de permutación circular de núcleos. La fuerza electromotriz correspondiente a cada fase resulta de la composición de dos fuerzas electromotrices desfasadas entre sí en 120º.
Grupos de Conexión
- Las conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambos arrollamientos. Cada grupo se identifica con una cifra o índice de conexión que multiplicada por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al primario del transformador en cuestión.
Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella-estrella (Yy) con arrollamiento terciario
La conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario el cual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo. Las fuerzas magnetomotrices, primaria y secundaria, debidas a esta sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas desequilibradas.
El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras.
Transformador trifásico en conexión estrella-estrella con devanado terciario
Estudio de la transformación trifásica en conexión triángulo estrella (Dy)
Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:
-
Desfase de 30º (Dy1).
-
Desfase de 150º (Dy5).
-
Desfase de -30º (Dy11).
-
Desfase de -150º (Dy7).
De estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.
Transformador trifásico en conexión triángulo-estrella y desfase de 150º
Reparto de las corrientes en los arrollamientos de un transformador trifásico en conexión triángulo estrella, con una carga desequilibrada
- Las conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambos arrollamientos. Cada grupo se identifica con una cifra o índice de conexión que multiplicada por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al primario del transformador en cuestión.
Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella-estrella (Yy) con arrollamiento terciario
La conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario el cual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo. Las fuerzas magnetomotrices, primaria y secundaria, debidas a esta sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas desequilibradas.
El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras.
Transformador trifásico en conexión estrella-estrella con devanado terciario
Estudio de la transformación trifásica en conexión triángulo estrella (Dy)
Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:
- Desfase de 30º (Dy1).
- Desfase de 150º (Dy5).
- Desfase de -30º (Dy11).
- Desfase de -150º (Dy7).
De estos grupos de conexión se utilizan en la práctica el Dy5 y el Dy11. Este sistema de conexión es el más utilizado en los transformadores elevadores de principio de línea, es decir en los transformadores de central. En el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.
Transformador trifásico en conexión triángulo-estrella y desfase de 150º
Reparto de las corrientes en los arrollamientos de un transformador trifásico en conexión triángulo estrella, con una carga desequilibrada
Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella triángulo (Yd)
Existen cuatro posibilidades de conexión:
-
Desfase de 30º (Yd1).
-
Desfase de 150º (Yd5).
-
Desfase de -30º (Yd11).
-
Desfase de -150º (Yd7).
De estos grupos de conexión, el más utilizado en la práctica es el Yd5 y el Yd11. El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los transformadores reductores para centrales, estaciones transformadoras y finales de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de baja tensión.
En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma compensada para cada fase.
Transformador trifásico en conexión estrella triángulo y desfase de 150º (grupo de conexión Yd5)
Existen cuatro posibilidades de conexión:
- Desfase de 30º (Yd1).
- Desfase de 150º (Yd5).
- Desfase de -30º (Yd11).
- Desfase de -150º (Yd7).
De estos grupos de conexión, el más utilizado en la práctica es el Yd5 y el Yd11. El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los transformadores reductores para centrales, estaciones transformadoras y finales de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de baja tensión.
En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma compensada para cada fase.
Transformador trifásico en conexión estrella triángulo y desfase de 150º (grupo de conexión Yd5)
Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella-zigzag (Yz)
- Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el arrollamiento secundario en zigzag. Esta conexión consiste en hacer que la corriente circula por cada conductor activo del secundario, afecte siempre igual a dos fases primarias, estas corrientes se compensan mutuamente con las del secundario.
Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a estas designaciones el secundario ofrece cuatro posibilidades distintas de conexión, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de conexión son:
-
Desfase de 30º (Yz1).
-
Desfase de 150º (Yz5).
-
Desfase de -30º (Yz11).
-
Desfase de -150º (Yz7).
De estos grupos de conexión los más utilizados son el Yz5 y el Yz11. Este tipo de conexión se emplea para transformadores reductores de distribución, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta más favorable el transformador conectado en triángulo estrella.
Representación esquemática y diagrama vectorial de un transformador trifásico en conexión estrella zig-zag
Transformador trifásico en conexión estrella zig-zag y desfase de 150º (grupo de conexión Yz5)
- Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el arrollamiento secundario en zigzag. Esta conexión consiste en hacer que la corriente circula por cada conductor activo del secundario, afecte siempre igual a dos fases primarias, estas corrientes se compensan mutuamente con las del secundario.
Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a estas designaciones el secundario ofrece cuatro posibilidades distintas de conexión, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de conexión son:
- Desfase de 30º (Yz1).
- Desfase de 150º (Yz5).
- Desfase de -30º (Yz11).
- Desfase de -150º (Yz7).
De estos grupos de conexión los más utilizados son el Yz5 y el Yz11. Este tipo de conexión se emplea para transformadores reductores de distribución, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta más favorable el transformador conectado en triángulo estrella.
Representación esquemática y diagrama vectorial de un transformador trifásico en conexión estrella zig-zag
Transformador trifásico en conexión estrella zig-zag y desfase de 150º (grupo de conexión Yz5)
Estudio de la transformación trifásica en conexión triángulo-triángulo (Dd)
También ahora existen cuatro posibilidades de conexión que corresponden a las siguientes condiciones.
-
a) los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser homólogos o de opuesta polaridad
-
b) la sucesión de estos terminales en el circuito interno puede ser la misma para ambos sistemas o inversa.
En la práctica se emplean solamente dos grupos de conexión que corresponden, respectivamente a un desfase de 0º y a un desfase de 180º.
Cada aislamiento debe soportar la tensión total de la línea correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta un número elevado de espiras, de pequeña sección.
Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede seguir funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensión compuesta y con una intensidad de línea a la que permite una sola fase. Se limita a transformadores de pequeña potencia para alimentación de redes de baja tensión, con corrientes de línea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos.
Transformador trifásico en conexión triángulo-triángulo y desfase de 0º (grupo de conexión Dd0)
Funcionamiento de un transformador trifásico en conexión triángulo-triángulo, con un arrollamiento interrumpido
También ahora existen cuatro posibilidades de conexión que corresponden a las siguientes condiciones.
- a) los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser homólogos o de opuesta polaridad
- b) la sucesión de estos terminales en el circuito interno puede ser la misma para ambos sistemas o inversa.
En la práctica se emplean solamente dos grupos de conexión que corresponden, respectivamente a un desfase de 0º y a un desfase de 180º.
Cada aislamiento debe soportar la tensión total de la línea correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta un número elevado de espiras, de pequeña sección.
Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede seguir funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensión compuesta y con una intensidad de línea a la que permite una sola fase. Se limita a transformadores de pequeña potencia para alimentación de redes de baja tensión, con corrientes de línea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos.
Transformador trifásico en conexión triángulo-triángulo y desfase de 0º (grupo de conexión Dd0)
Funcionamiento de un transformador trifásico en conexión triángulo-triángulo, con un arrollamiento interrumpido
Transformación trifásica utilizando dos transformadores
Además de las conexiones estándar de los transformadores existen otras conexiones para lograr una transformación trifásica solamente con dos trasformadores:
Algunas de las más importantes son:
-
Conexión
abierta (o V-V)
-
Conexión en Y abierta - abierta
-
Conexión Scout-T
-
Conexión trifásica en T
A continuación describiremos las características más importantes de cada una de estas conexiones.
Conexión abierta (o V-V)
Conexión abierta (o V-V)
Esta transformación puede utilizarse cuando por ejemplo en una conexión de transformadores separados, una fase tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada. Entonces:
Si los dos voltajes secundarios que permanecen son:
Entonces esta quiere decir que a pesar de que se remueva una fase el sistema sigue manteniendo sus características primordiales
Aplicación de la conexión abierta
Es usada fundamentalmente para suministrar una pequeña cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica, como se muestra en la siguiente figura:
Aplicación de la conexión abierta
Además de las conexiones estándar de los transformadores existen otras conexiones para lograr una transformación trifásica solamente con dos trasformadores:
Algunas de las más importantes son:
- Conexiónabierta (o V-V)
- Conexión en Y abierta -abierta
- Conexión Scout-T
- Conexión trifásica en T
A continuación describiremos las características más importantes de cada una de estas conexiones.
Conexión abierta (o V-V)
Conexión abierta (o V-V)
abierta (o V-V)
Esta transformación puede utilizarse cuando por ejemplo en una conexión de transformadores separados, una fase tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada. Entonces:
de transformadores separados, una fase tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada. Entonces:
Si los dos voltajes secundarios que permanecen son:
Entonces esta quiere decir que a pesar de que se remueva una fase el sistema sigue manteniendo sus características primordiales
Aplicación de la conexión abierta
Es usada fundamentalmente para suministrar una pequeña cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica, como se muestra en la siguiente figura:
Aplicación de la conexión abierta
Conexión en Y abierta - abierta
La conexión Y abierta – delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del ciercito primario.
La conexión Y abierta – delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del ciercito primario.
delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del ciercito primario.Conexión Scott-T
La conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases desfasadas 
La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.
La conexión Scott-T consta de dos transformadores trifásicos de idénticas capacidades; uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.
Conexión Scott
Puesto que los voltajes están desfasados lo que se produce es un sistema bifásico. También con esta conexión es posible convertir potencia bifásica en potencia trifásica.
La conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases desfasadas La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.
La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.
La conexión Scott-T consta de dos transformadores trifásicos de idénticas capacidades; uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.
Conexión Scott
Puesto que los voltajes están desfasados lo que se produce es un sistema bifásico. También con esta conexión es posible convertir potencia bifásica en potencia trifásica.
Conexión trifásica en T
Esta conexión es una pequeña variante de la conexión Scott-T para convertir potencia trifásica en potencia trifásica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se nuestra en la figura siguiente.
Como en la conexión Scott-T los voltajes en los devanados primarios están desfasados al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se recombinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.
Conexión trifásica en T
Vamos a revisar una placa de datos de transformadores para entender o recordar a que se refiere cada uno de sus atributos técnicos.
placa de datos de transformadores
3 Fases
Se refiere a que el transformador está estructurado para trabajar en un sistema trifásico, es decir, tres líneas de conexión más posiblemente un neutro.
KVA o Potencia nominal
Es la potencia a la que se encuentra diseñado el transformador para trabajar a plena carga. Sin embargo, es conveniente recordar que se recomienda operar los transformadores entre un 70% y 80% de su capacidad nominal.
Frecuencia
Es la frecuencia para la cual está diseñado el equipo, su operación óptima se realizara solamente a este valor. El conectar un transformador a una frecuencia distinta a la de diseño ocasionara que este trabaje en forma inapropiada.
Número de serie
Este dato lo proporciona el fabricante para identificarlo en sus registros. Se utiliza en casos de garantías o para llevar un control del equipo en planta. Este dato es el identificador único del transformador.
Tensión nominal
Es el voltaje nominal de diseño del transformador. Podrás encontrar dos voltajes en una placa de datos. El voltaje en alta tensión y el voltaje en baja tensión. Si en baja tensión encuentras dos valores del tipo 220/127, significa que entre dos líneas tendrás 220 Volts. Además, entre una fase y neutro obtendrás 127 Volts. Este es uno de los datos más importantes en la placa de datos de transformadores.
Corriente nominal
Es la corriente con la que podrás cargar al transformador. Tiene también su corriente en baja tensión y su corriente en el lado de alta tensión. Siempre la corriente de alta tensión será menor que la corriente en baja tensión. Este es otro de los parámetros indispensables dentro de los datos de placa de transformadores.
Masa
Se refiere comúnmente al peso total del conjunto transformador, es decir, es la suma del peso del núcleo más las bobinas más el tanque más el aceite o liquido aislante.
% de impedancia
Es el porcentaje de impedancia del transformador. Es utilizado en cálculos de corto circuito. Mientras más grande sea la impedancia significa que las pérdidas del transformador serán mayores.
Elevación de temperatura
Es el valor de diseño de temperatura del transformador. Mientras este valor se encuentre dentro del dato especificado el transformador debería operar normalmente dentro de su ciclo de vida estándar.
Altitud
Es la mayor altura en metros sobre el nivel del mar para la cual se ha diseñado el transformador. Este dato debería ser especificado al fabricante al momento de solicitar su equipo, sobre todo para zonas muy elevadas.
Cantidad de líquido aislante
Es la cantidad de litros de aceite con que debe llenarse el transformador para un adecuado funcionamiento.
N.B.A.I.
Nivel básico de aislamiento al impulso. Las normativas de fabricación marcan los valores de voltaje que deben soportar los transformadores en fenómenos de transitorios según su tipo. Este dato puede encontrarse en alta tensión y en baja tensión.
Tipo de refrigeración
Es el método de refrigeración que utiliza el transformador para mantener la temperatura dentro de su límite permitido. El OA es el tipo de enfriamiento más común, significa aceite enfriado por convección natural. Es decir, por medio del aire circundante.
Derivaciones
Se refiere al cambiador de taps del transformador. Comúnmente se tienen cinco pasos y se encuentran instalados en el devanado de alta tensión. El número del paso seleccionado define el voltaje que ha de recibir el transformador en el lado de alta tensión para entregar el voltaje de diseño en la baja tensión.
Diagrama vectorial o Diagrama de conexiones
Es el tipo de conexión que se tiene internamente n el transformador.
Fecha de fabricación.
Es la fecha de manufactura del transformador.
Norma de diseño
Nos indica bajo cuales especificaciones nacionales o internacionales se ha fabricado el transformador.
Eficiencia
Es la cantidad de energía activa aprovechada en el transformador. La diferencia de la unidad menos la eficiencia nos dará las pérdidas totales del transformador.
Esta conexión es una pequeña variante de la conexión Scott-T para convertir potencia trifásica en potencia trifásica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se nuestra en la figura siguiente.
Como en la conexión Scott-T los voltajes en los devanados primarios están desfasados al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se recombinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.
al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se recombinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.
Conexión trifásica en T
Vamos a revisar una placa de datos de transformadores para entender o recordar a que se refiere cada uno de sus atributos técnicos.
placa de datos de transformadores
3 Fases
Se refiere a que el transformador está estructurado para trabajar en un sistema trifásico, es decir, tres líneas de conexión más posiblemente un neutro.
KVA o Potencia nominal
Es la potencia a la que se encuentra diseñado el transformador para trabajar a plena carga. Sin embargo, es conveniente recordar que se recomienda operar los transformadores entre un 70% y 80% de su capacidad nominal.
Frecuencia
Es la frecuencia para la cual está diseñado el equipo, su operación óptima se realizara solamente a este valor. El conectar un transformador a una frecuencia distinta a la de diseño ocasionara que este trabaje en forma inapropiada.
Número de serie
Este dato lo proporciona el fabricante para identificarlo en sus registros. Se utiliza en casos de garantías o para llevar un control del equipo en planta. Este dato es el identificador único del transformador.
Tensión nominal
Es el voltaje nominal de diseño del transformador. Podrás encontrar dos voltajes en una placa de datos. El voltaje en alta tensión y el voltaje en baja tensión. Si en baja tensión encuentras dos valores del tipo 220/127, significa que entre dos líneas tendrás 220 Volts. Además, entre una fase y neutro obtendrás 127 Volts. Este es uno de los datos más importantes en la placa de datos de transformadores.
Corriente nominal
Es la corriente con la que podrás cargar al transformador. Tiene también su corriente en baja tensión y su corriente en el lado de alta tensión. Siempre la corriente de alta tensión será menor que la corriente en baja tensión. Este es otro de los parámetros indispensables dentro de los datos de placa de transformadores.
Masa
Se refiere comúnmente al peso total del conjunto transformador, es decir, es la suma del peso del núcleo más las bobinas más el tanque más el aceite o liquido aislante.
% de impedancia
Es el porcentaje de impedancia del transformador. Es utilizado en cálculos de corto circuito. Mientras más grande sea la impedancia significa que las pérdidas del transformador serán mayores.
Elevación de temperatura
Es el valor de diseño de temperatura del transformador. Mientras este valor se encuentre dentro del dato especificado el transformador debería operar normalmente dentro de su ciclo de vida estándar.
Altitud
Es la mayor altura en metros sobre el nivel del mar para la cual se ha diseñado el transformador. Este dato debería ser especificado al fabricante al momento de solicitar su equipo, sobre todo para zonas muy elevadas.
Cantidad de líquido aislante
Es la cantidad de litros de aceite con que debe llenarse el transformador para un adecuado funcionamiento.
N.B.A.I.
Nivel básico de aislamiento al impulso. Las normativas de fabricación marcan los valores de voltaje que deben soportar los transformadores en fenómenos de transitorios según su tipo. Este dato puede encontrarse en alta tensión y en baja tensión.
Tipo de refrigeración
Es el método de refrigeración que utiliza el transformador para mantener la temperatura dentro de su límite permitido. El OA es el tipo de enfriamiento más común, significa aceite enfriado por convección natural. Es decir, por medio del aire circundante.
Derivaciones
Se refiere al cambiador de taps del transformador. Comúnmente se tienen cinco pasos y se encuentran instalados en el devanado de alta tensión. El número del paso seleccionado define el voltaje que ha de recibir el transformador en el lado de alta tensión para entregar el voltaje de diseño en la baja tensión.
Diagrama vectorial o Diagrama de conexiones
Es el tipo de conexión que se tiene internamente n el transformador.
Fecha de fabricación.
Es la fecha de manufactura del transformador.
Norma de diseño
Nos indica bajo cuales especificaciones nacionales o internacionales se ha fabricado el transformador.
Eficiencia
Es la cantidad de energía activa aprovechada en el transformador. La diferencia de la unidad menos la eficiencia nos dará las pérdidas totales del transformador.
Debe tener en cuenta los derechos de autor, mucha informacion coincide exactamente con pagina web, debe por lo menos mosttar como lo entiende usted
ResponderEliminarfalta la bibliografia y las conclusiones
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