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Transformador
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de
un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en
energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o
más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un
mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo
magnético común que se establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están
constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea
de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético.
Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del
sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso,
puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
TRANSFORMADOR DE POTENCIA
Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.
Características Generales:Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION
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. Aunque la 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. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.
Funcionamiento
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.
Relación de Transformación
La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con
respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del
transformador.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza
electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de
los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario
depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple
del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.
Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el
devanado secundario ó tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario ó corriente de
entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario ó corriente de salida.
Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el
transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y
se minimiza el costo de los conductores.
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al
aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario
(una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de
vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador
orelación de transformación.
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal,
debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la fuerza electromotriz por la intensidad
(potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el
primario es de 10 amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).
Historia
Primeros pasos: los experimentos con bobinas de inducción
El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue
descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente en que cualquier variación de flujo
magnético que atraviesa un circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo
permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.
La primera "bobina de inducción" para ver el uso de ancho fueron inventadas por el Rev. Nicholas Callan
College de Maynooth, Irlanda en 1836, uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más
espiras hay en el secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la FEM.
Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas de inducción para obtener
mayores tensiones en las baterías. En lugar de corriente alterna (CA), su acción se basó en un vibrante
"do&break" mecanismo que regularmente interrumpido el flujo de la corriente directa (DC) de las pilas.
Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción, en su
mayoría por ensayo y error, reveló lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico
y eficaz no apareció hasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador sería un papel
decisivo en la “Guerra de Corrientes”, y en que los sistemas de distribución de corriente alterna triunfo sobre sus
homólogos de corriente continua, una posición dominante que mantienen desde entonces.
En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de
bobinas de inducción en el que el bobinado primario se conectaba a una fuente de corriente alterna y los
devanados secundarios podían conectarse a varias “velas eléctricas” (lámparas de arco), de su propio diseño.
Las bobinas utilizadas en el sistema se comportaban como transformadores primitivos. La patente alegó que el
sistema podría, “proporcionar suministro por separado a varios puntos de iluminación con diferentes
intensidades luminosas procedentes de una sola fuente de energía eléctrica”.
En 1878, los ingenieros de la empresa Ganz en Hungría asignaron parte de sus recursos de ingeniería para la
fabricación de aparatos de iluminación eléctrica para Austria y Hungría.
En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones para dicho fin. Ofrecián un sistema que constaba de dos
lámparas incandescentes y de arco, generadores y otros accesorios.
En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro
llamado "generador secundario" en Londres, luego vendió la idea de la compañía Westinghouse de Estados
Unidos.
También fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adaptado para el sistema de alumbrado eléctrico.
El nacimiento del primer transformador
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía Ganz crearon en
Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna, basado en un diseño de Gaulard y Gibbs
(Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los
transformadores:
Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el secundario, (Vp) y (Np) se
corresponden al primario.
Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra que había sido
acuñada por Bláthy Ottó.
En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a
William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial.
Este diseño se utilizó por primera vez comercialmente en 1886.
Otra información de interés
El primer sistema comercial de corriente alterna con fines de distribución de la energía
eléctrica que usaba transformadores se puso en operación en 1886 en Great Barington,
Massachussets, en los Estados Unidos de América. En ese mismo año, la electricidad se
transmitió a 2.000 voltios en corriente alterna a una distancia de 30 kilómetros, en una
línea construida en Cerchi, Italia. A partir de esta pequeña aplicación inicial, la industria
eléctrica en el mundo, ha recorrido en tal forma, que en la actualidad es factor de
desarrollo de los pueblos, formando parte importante en esta industria el transformador.
El aparato que aquí se describe es una aplicación, entre tantas, derivada de la
inicialbobina de Ruhmkorff o carrete de Ruhmkorff, que consistía en dos bobinas
concéntricas. A una bobina, llamada primario, se le aplicaba una corriente continua
proveniente de una batería, conmutada por medio de un ruptor movido por el
magnetismo generado en un núcleo de hierro central por la propia energía de la batería.
El campo magnético así creado variaba al compás de las interrupciones, y en el otro
bobinado, llamado secundario y con muchas más espiras, se inducía una corriente de
escaso valor pero con una fuerza eléctrica capaz de saltar entre las puntas de
un chispómetro conectado a sus extremos.
También da origen a las antiguas bobinas de ignición del automóvil Ford T, que poseía
una por cada bujía, comandadas por un distribuidor que mandaba la corriente a través de
cada una de las bobinas en la secuencia correcta.[editar]
Tipos de transformadores
Según sus aplicaciones
Transformador elevador/reductor de tensión
Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de transporte de
energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los
conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de
reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.
[editar]Transformadores elevadores
Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de salida con respecto a la
tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación de transformación de estos transformadores es menor a
uno.
[editar]Transformadores variables
También llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y proveen de tensión de salida
variable ajustable, dentro de dos valores.
[editar]Transformador de aislamiento
Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o
señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos
que trabajan directamente con la tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores
lejanos, en resistencias inesianas, en equipos de electromedicina y allí donde se necesitan tensiones flotantes
entre sí.
[editar]Transformador de alimentación
Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento
del equipo. A veces incorpora un fusibleque corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una
temperatura excesiva, evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de
incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.
[editar]Transformador trifásico
Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de
neutro o no) o delta -triángulo- (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en
cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.
Pérdidas de potencia
Para analizar las pérdidas de potencia en un transformador es muy conveniente analizar al circuito magnético y el circuito eléctrico por separado, puesto que cada uno de ellos presenta pérdidas por circunstancia totalmente diferentes.
Circuito magnético
El circuito magnético está relacionado con el núcleo del transformador y con el flujo inducido por el circuito eléctrico que analizaremos después.
Las pérdidas producidas en un transformador por el circuito magnético son constantes, es decir estas no cambian por la carga, por la corriente en el bobinado, por las voltajes o por el número de espiras, puesto que el flujo magnético es constante y depende únicamente del material que obviamente ya está construido y no sufrirá ninguna modificación durante su funcionamiento.
Las pérdidas producidas en el circuito magnético del transformador son las siguientes:
Flujos dispersos
Ciclo de histéresis
Corrientes parasitas
Flujos dispersos
Como ya sabemos en el núcleo del transformador se produce un flujo magnético debido a la inducción magnética producida, dicho flujo circula por el núcleo, y en su trayecto en un transformador real este se dispersa en pequeñas cantidades dependiendo de la forma del núcleo, produciendo una pérdida de potencia, puesto que el flujo inducido no llega totalmente al segundo devanado si no que una parte de este se pierde en el trayecto.
Estas pérdidas generalmente se producen en los bordes del núcleo magnético.
Solución:
Si tomamos en cuenta que el flujo circula por el núcleo, y que este flujo al encontrarse con un borde, parte de este se dispersa; la principal solución sería un diseño adecuado del núcleo para evitar que una gran cantidad de flujo se encuentre con un borde; sino más bien darle al flujo otras opciones de trayectoria para que el flujo se divida, y que este flujo ya dividido se encuentre con un borde, dando así lugar a una menor dispersión del flujo.
Para poder entender mejor lo mencionado anteriormente utilizaremos como ejemplo dos transformadores con diferentes diseños y analizaremos que es lo que sucede con el flujo disperso en cada uno:
El primer transformador tiene un diseño que comúnmente en llamado transformador a columnas, en este como se puede ver en la figura el flujo inducido se dispersa en los
bordes que son bordes a 90ª, donde se pierde gran cantidad de flujo debido a la gran cantidad de flujo que pasa por dicho borde.
El segundo transformador de núcleo acorazado es un diseño muy adecuado para tener bajas perdidas por los flujos dispersos. Esto se debe a que el flujo inducido se divide en dos, y cuando el flujo ya está dividido pasa por un borde que no es recto sino un poco ovalado para evitar que una gran parte de flujo se disperse.
Es por esta razón que para reducir las pérdidas por flujos dispersos la mejor la gran solución es un muy buen diseño del núcleo del transformador.
Ciclo de histéresis
Debido a que el núcleo del transformador está pertenece a los material ferromagnéticos se presentan la pérdida de potencia producida por el ciclo de histéresis.
El ciclo de histéresis se puede explicar entendiendo que el núcleo del transformador se encuentra ubicado dentro del campo magnético generado por el mismo y, en consecuencia, se imanta. Pero, ocurre que la corriente aplicada al transformador es alternada y, por tanto, invierte constantemente su polaridad, variando con la misma frecuencia el sentido del campo magnético, entonces las moléculas del material que forman el núcleo deben invertir en igual forma su sentido de orientación, lo cual requiere energía, que es tomada de la fuente que suministra la alimentación; lo cual representa, una pérdida de potencia.[2]
fig. gráfica del ciclo del ciclo de Histéresis[3]
Solución:
La solución para este problema que presentan los materiales ferromagneticos que es el ciclo de histéresis es la calidad del material. La calidad del material depende de la capacidad de imantarse y desimanarse fácil y rápidamente, y que su costo sea muy accesible; puesto que el oro presenta esta característica, pero es muy caro, y por ser demasiado caro se constituye en material descartado para construir los núcleos de los transformadores.[2]
Un material que presenta la característica de imantarse y desimanarse fácil y rápidamente y que por su puesto se precio no es caro es el hierro silicio. Un tipo especial de fierro obtenido a partir de la introducción de silicio en el proceso de fabricación es el fierro eléctrico. Éste tipo de fierro exhibe ciertas propiedades magnéticas que lo hacen ideal para el uso en transformadores, generador y motores eléctricos. Se distinguen dos tipos de este tipo de material: de grano orientado y grano no-orientado[2]
A continuación se coloca una tabla con los parámetros de algunos materiales para conocer su ciclo de histéresis:
fig. Parámetros para conocer el ciclo de histéresis de algunos materiales. [3]
Corrientes parásitas
Cuando en un transformador se induce un campo magnético, por la ley de Faraday aparece en el material también una fem inducida la cual da lugar a unas corrientes parasitas que circularan por el material.
Para entender mejor lo explicado miremos el siguiente gráfico.
El núcleo anterior es completamente macizo, donde hay un determinado flujo variable, originándose en dicho núcleo corrientes circulares que se opondrán en todo instante a la causa que las origina, como el núcleo es macizo la resistencia que ofrecerá a dichas corrientes circulares será baja, lo cual provocará el incremento de tales corrientes.
Debido al incremento de tales corrientes la fuerza magnetizante se debilitará y en consecuencia, provocará un incremento en la corriente que circula por el primario, la cual la obtendrá de la de la fuente que suministra la alimentación, lo cual representa una pérdida de potencia.
Solución:
Como las corrientes parasitas vienen de:
Entonces para reducir al máximo posible las corrientes parasitas hay que aumentar al máximo resistencia.
Para llegar a ofrecer máxima resistencia es posible integrar el núcleo magnético mediante un conjunto de láminas delgadas de hierro, superpuestas una sobre la otra y aisladas entre sí mediante un aislante, esto se ilustra en la siguiente figura:
En la figura podemos mirar en forma el efecto de reducción de las corrientes circulares; debido a que el hierro tiene ya menor sección, el valoralcanzado por las corrientes parasitas es ahora menor, y en consecuencia han disminuido las pérdidas.
Es decir para que las pérdidas se vean muy reducidas por las corrientes parasitas hay que construir el núcleo del transformador en láminas, o enchapado.
Núcleo laminado diseñado para ser ensamblado fácilmente.
Ya hemos examinado cada una de las perdidas en el circuito magnético del transformador y se ha dado a conocer cada una de sus mejores soluciones a tomar, a continuación se coloca un cuadro de resumen general.
Circuito eléctrico
El circuito eléctrico está relacionado con el bobinado del transformador, con la carga, con las corrientes y los voltajes, y es por esto mismo que estas pérdidas no son constantes sino que varían según las circunstancias.
Las pérdidas en el trasformador producidas por el circuito eléctrico se deben al bobinado del núcleo el cual examinaremos a continuación:
En el transformador anterior podemos observar que las corriente i(t) pasan por las bobinas con sus respectivas espiras, y es exactamente ahí en las bobinas donde se produce una pérdida de potencia que esta
dado por:
Entonces para reducir la potencia perdida, es claro que no podemos disminuir la corriente puesto que esta llega a la carga, entonces lo que podemos hacer es reducir al máximo la resistencia en las bobinas.
Ahora examinemos ri
Entonces para disminuir la resistencia en las bobinas el material debe ser un muy buen conductor, y también la sección transversal del mismo debe ser grande.
Solución:
La solución por ende es buscar un material conductor y de sección transversal grande.
Conductividad:
Los requerimientos para los materiales conductores es tener la mayor conductividad posible y el menor coeficiente de temperatura. La variación de la resistencia de acuerdo a la temperatura está dada por:
Debido a su alta conductividad eléctrica y excelentes propiedades mecánicas, el cobre es ampliamente usado para la construcción de bobinados. Conductores redondos, recubierto con barniz aislante.
El Aluminio es más liviano y barato que el cobre y tiene menor temperatura de fundición
(Fácil de moldear), sin embargo su conductividad es solo un 60% de la conductividad del
Cobre y posee menor rigidez mecánica por lo que no puede ser manufacturado en delgados conductores.
Sección transversal:
Para reducir las pérdidas en el cobre es conveniente que el conductor tenga una gran sección transversal, pero si hacemos esto, será muy complicado manipular el conductor al momento de construir un transformador, por lo que no es muy conveniente que el conductor sea de muy grande sección transversal.
Convencionalmente, los alambres cobre y aluminio están especificados por la American
Wire Gauge (AWG) o la británica StandarWire Gauge (SWG), sin embargo, actualmente existe una especificación internacional establecida por la International ElectrotechnicalComission (IEC 182-1). En la Tabla de abajo está incluida la transformación del numero AWG a pulgadas y milímetros. Adicionalmente se muestra la resistencia en Ohm/m a 20° para cada conductor.
Eficiencia de un transformador
La eficiencia de un transformador está dada por:
Se denominan Transformadores de alta eficiencia a aquellos transformadores que tienen perdidas muy por debajo de los convencionales.
La eficiencia de un Transformador depende de su dimensionamiento y de la calidad de los materiales utilizados en su fabricación.
Los transformadores de mayor rendimiento tienen núcleos fabricados con acero al silicio de bajas pérdidas con las bobinas de cobre o núcleos de acero amorfo con devanados de cobre.
Potencia nominal
La potencia nominal es la potencia máxima que demanda un aparato en condiciones de uso normales; esto quiere decir que el aparato está diseñado para soportar esa
cantidad de potencia, sin embargo debido a fluctuaciones en la corriente, al uso excesivo o continuo, o en situaciones de uso distintas a las del diseño, la potencia real puede diferir de la nominal, siendo más alta o más baja.
La potencia nominal viene indicada por el fabricante en cada transformador junto con su eficiencia, es decir si utilizamos el trasformador a una potencia menor a la nominal, estaremos utilizando mal al transformador porque lo estaríamos utilizando ineficientemente.
Perdidas de potencia
En un transformador eléctrico, al igual que en todas las máquinas eléctricas, hay pérdidas de potencia. Por tratarse de una máquina estática, no existen pérdidas de potencia de origen mecánico en un transformador y éstas se reducen a las del hierro del circuito magnético y las del cobre de los bobinados.
Pérdidas en el hierro
La potencia pérdida en el hierro del circuito magnético de un transformador puede ser medida la prueba de vacío.
Se alimenta el transformador al vacío, la potencia absorbida en ese momento corresponde exactamente a las pérdidas en el hierro.
En efecto por ser nula la intensidad de corriente en el bobinado secundario no aparecen en el pérdidas de potencia.
Por consiguiente se puede afirmar que el total de la potencia absorbida por un transformador funcionando al vacío bajo a voltaje nominal, representa el valor de la potencia pérdida en el hierro del circuito magnético.
Dichas pérdidas son causadas por el fenómeno de histéresis y por las corrientes de foucoult, las cuales dependen del voltaje de la red, de la frecuencia y de la inductancia a que está sometido el circuito magnético.
La potencia pérdida en el núcleo permanece constante, ya sea en vacío o con carga.
Pérdidas en el cobre (Pc):
Es la suma de las potencias pérdidas en los bobinados de un transformador, funcionando bajo carga nominal.
El valor de esta potencia depende de la intensidad de corriente tanto en el bobinado primario como en el secundario, la cual varía mucho desde el funcionamiento en vacío a plena carga.
La variación del valor de la potencia pérdida en el cobre es proporcional al cuadrado de la intensidades de corriente de carga y a la resistencia de los bobinados. Pcu = I12 x r1 + I22 x r2
Donde:
Pcu = Pérdidas en los bobinados del transformador.
I1 = Intensidad en el bobinado primario.
I2 = Intensidad en el bobinado secundario. r1 = Resistencia del bobinado primario.
r2 = Resistencia del bobinado secundario.
Otra forma de determinar las pérdidas en los bobinados de un transformador es mediante la prueba de cortocircuito.
Para lograr ésto se alimenta el bobinado primario bajo un voltaje de valor tal, que estando cerrado en cortocircuito el bobinado secundario, sean recorridos ambos bobinados por intensidades de corriente iguales a sus valores nominales respectivos.
La potencia absorbida por el transformador en estas condiciones corresponde exactamente a las pérdidas totales en el cobre del conjunto de los dos bobinados.
En efecto las pérdidas de potencia "totales" es el resultado de la pérdidas en el núcleo (Ph) más las pérdidas en el cobre de los bobinados (Pcu).
Pérdidas totales = Ph + Pcu
Aceite dieléctrico
Como parte de un programa integral proactivo de mantenimiento eléctrico en transformadores, se requiere necesariamente incluir un análisis periódico del aceite aislante., antes de que el aceite colapse uy ocasione daños severos en el transformador. [2]
Estudios del Consejo Internacional de Grandes Redes Eléctricas han determinado que más del 70% de los defectos y fallos internos de un transformador dejan una huella en el aceite aislante que, si se sabe analizar e interpretar, permite identificar la naturaleza y severidad del defecto o fallo.[2]
Aspecto y color. El color de un aceite aislante se expresa con un número obtenido por comparación con una serie de colores normalizados. No es una propiedad crítica, pero puede ser útil para una evaluación comparativa. Un incremento rápido o un número de color elevado pueden indicar degradación o contaminación del aceite.
Además del color, el aspecto del aceite puede mostrar turbidez o sedimentos que pueden indicar la presencia de agua libre, lodos insolubles, carbón, fibras u otros contaminantes. [2]
Rigidez dieléctrica. La rigidez dieléctrica es una medida de la capacidad del aceite para soportar solicitaciones eléctricas. La medida de la rigidez dieléctrica sirve principalmente para indicar la presencia de contaminantes como agua o partículas. Un valor bajo de rigidez dieléctrica puede indicar que uno o más de estos contaminantes están presentes. Sin embargo, un valor elevado de rigidez dieléctrica no indica necesariamente la ausencia de todo contaminante. [2]
Punto de inflamación. La rotura del aceite causada por descargas eléctricas o por exposición prolongada a muy altas temperaturas puede producir cantidades suficientes de hidrocarburos de bajo peso molecular para reducir el punto de inflamación del aceite.
Un bajo punto de inflamación puede indicar la presencia de productos combustibles volátiles en el aceite. Esto puede deberse a contaminación con un disolvente pero, en algunas ocasiones, se ha observado que la causa eran chispas eléctricas. [2]
Compatibilidad de aceites aislantes. Para rellenar el transformador o mantener niveles, se debe utilizar un aceite que cumpla con la norma IEC 60296 y sea del mismo tipo. Los aceites no usados, que sean conformes con la norma IEC 60296 y que no contengan o contengan los mismos aditivos, se consideran compatibles entre sí y pueden mezclarse en todas proporciones. La experiencia de campo indica que,
normalmente, no se observan problemas cuando se añade un pequeño porcentaje, por ejemplo un 5 %, de un aceite no usado a aceites usados clasificados como "buenos",
aunque adiciones superiores a aceites fuertemente envejecidos puede ocasionar la
Precipitación de lodos. [2]
Refrigeración
El aceite mineral tiene la función de servir de elemento trasmisor de calor para poder disipar el calor generado por los bobinados y núcleo del transformador.[3]
Fig.6 Análisis y mantenimiento de los aceites dieléctricos.[3]
De tal manera, el aceite debe mantener excelentes propiedades eléctricas para poder soportar la degradación térmica y la oxidación. Algunos transformadores no contiene aceite mineral sino líquidos sintéticos tales como: silicona, R-Temp. Ó askarel
Hay varias razones de peso para realizar pruebas periódicas al aceite dieléctrico: primero las pruebas indicaran las condiciones internas del transformador. Cualquier síntoma de lodo permitirá retirarlo del transformador antes de que penetre y ocasione algún daño en los bobinados y las superficies interiores del transformador, prolongando su vida útil .Otra ventaja es la reducir las salidas no programadas, si se detecta algún problema, entonces se toman las medidas que impidan las interrupciones.[3]
Punto de congelación. Es una medida de la capacidad del aceite para fluir a baja temperatura. No existen evidencias que sugieran que esta propiedad se vea afectada durante el deterioro normal del aceite. Los cambios en el punto de congelación pueden normalmente interpretarse como resultado del rellenado con un tipo diferente de aceite. [2]
Densidad. La densidad puede ser útil para identificar el tipo de aceite. En climas fríos, la densidad del aceite puede ser importante para determinar la idoneidad de su uso.
Por ejemplo, los cristales de hielo formados a partir de agua libre pueden flotar en aceites de alta densidad y conducir a contorneamiento durante la posterior fusión. Sin embargo, la densidad no es significativa para comparar la calidad de diferentes muestras de aceite. No existen evidencias de que la densidad se vea afectada por el deterioro normal del aceite. [2]
PARTES CONSTITUTIVAS DE UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
El transformador con cuba de aceite y depósito de expansión es el más utilizado en los centros de transformación. Para hacerlo más funcional, en el propio transformador se incorporan una serie de elementos de control, protección, etc., que lo hacen más práctico y seguro. Estas son las partes constructivas que forman parte del transformador:
Figura 3: elementos que componen el transformador sumergido en aceite con depósito de expansión
Se describen a continuación sus partes:
- Pasa-tapas de entrada: conectan el bobinado primario del transformador con la red eléctrica de entrada a la estación o subestación transformadora.
- Pasa-tapas de salida: conectan el bobinado secundario del transformador con la red eléctrica de salida a la estación o subestación transformadora.
- Cuba: es un depósito que contiene el líquido refrigerante (aceite), y en el cual se sumergen los bobinados y el núcleo metálico del transformador.
- Depósito de expansión: sirve de cámara de expansión del aceite, ante las variaciones se volumen que sufre ésta debido a la temperatura.
- Indicador del nivel de aceite: permite observar desde el exterior el nivel de aceite del transformador.
- Relé Bucholz: este relé de protección reacciona cuando ocurre una anomalía interna en el transformador, mandándole una señal de apertura a los dispositivos de protección.
- Desecador: su misión es secar el aire que entra en el transformador como consecuencia de la disminución del nivel de aceite.
- Termostato: mide la temperatura interna del transformador y emite alarmas en caso de que esta no sea la normal.
- Regulador de tensión: permite adaptar la tensión del transformador para adaptarla a las necesidades del consumo. Esta acción solo es posible si el bobinado secundario está preparado para ello.
- Placa de características: en ella se recogen las características más importantes del transformador, para que se pueda disponer de ellas en caso de que fuera necesaria conocerlas.
- Grifo de llenado: permite introducir líquido refrigerante en la cuba del transformador.
- Radiadores de refrigeración: su misión es disipar el calor que se pueda producir en las carcasas del transformador y evitar así que el aceite se caliente en exceso.
Sistema de medida por unidad
El método de cálculo llamado sistema por unidad de medida (pu) miden sus unidades de volts, amperes, watts, ohms, etc., pero no normalmente sino que cada magnitud eléctrica se mide como una fracción decimal de algún nivel base. En el sistema base por unidad, cualquier cantidad puede expresarse mediante la ecuación:
Donde el valor real es el calor en volts, amperes, ohms, etc. Dos magnitudes por unidad se utilizan como base para definir el sistema por unidad. Seleccionadas esta cantidades base, los otros valores base se relacionan con ellas por medio de la leyes eléctricas corrientes.
Tap´s
Los transformadores de distribución tienen una serie de tomas (taps) en los devanados para permitir pequeños cambios en la relación devueltas del transformador después de haber salido de fábrica. Por ejemplo, una instalación típica podría tener cuatro tomas además del valor nominal, con intervalos entre éstas de 2.5% del voltaje a plena carga. Tal distribución permite ajustes hasta del 5% por encima o por debajo del voltaje nominal del transformador. Las tomas de un transformador permiten que éste se pueda ajustar para acomodarse a las variaciones de los voltajes de las localidades. Sin embargo, estas tomas normalmente no se pueden cambiar mientras el transformador está suministrando potencia, sino cuando se encuentren sin carga.
VI. REFRIGERACIÓN DE TRANSFORMADORES
El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido. La transmisión de calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de los siguientes valores:
-La masa volumétrica.
-El coeficiente de dilatación térmica.
-La viscosidad.
-El calor especificó.
-La conductividad térmica.
Los transformadores están por lo general enfriados por aire o aceite capaz de mantener una temperatura de operación suficiente baja y prevenir "puntos calientes" en cualquier parte del transformador.
El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes funciones:
Actúa como aislante eléctrico. Actúa como refrigerante.
Protege a los aisladores solidos contra la humedad y el aire. La transferencia de calor en un transformador son las siguientes:
1) Convección.
2) Radiación.
3) Conducción. CONVECCION
La transferencia de calor por convección se puede hacer en dos formas:
a) Por convección natural. b) Por convección forzada. CONDUCCION
Es un proceso lento por el cual se transmite el calor a través de una sustancia por actividad molecular. La capacidad que tiene una sustancia para conducir calor se mide por su "conductividad térmica".
RADIACION
Es la emisión o absorción de ondas electromagnéticas que se desplazan a la velocidad de la luz representan en temperaturas elevadas un mecanismo de pérdidas de calor. En el caso de los transformadores, la transferencia de calor a través del tanque y los tubos radiadores hacia la atmósfera es por radiación.
El enfriamiento de los transformadores se clasifica en los siguientes grupos:
TIPO OA
Sumergido en aceite, con enfriamiento natural. Este es el enfriamiento más comúnmente usado y el que frecuentemente resulta el más económico y adaptable a la generalidad de las aplicaciones. En estos transformadores, el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque con paredes lisas, corrugadas o bien previstos de enfriadores tubulares o radiadores separables.
TIPO OA/FA
Sumergido en aceite con enfriamiento propio y con enfriamiento de aire forzado.
Este tipo de transformadores es básicamente una unidad OA a la cual se le han agregado ventiladores para aumentar la disipación del calor en las superficies de enfriamiento y por lo tanto, aumentar los KVA de salida.
TIPO OA/FOA/FOA
Sumergido en aceite con enfriamiento propio, con enfriamiento de aceite forzado-aire forzado, con enfriamiento aceite forzado-aire forzado.
El régimen del transformador tipo OA, sumergido en aceite puede ser aumentado por el empleo combinado de bombas y ventiladores. En la construcción se usan los radiadores desprendibles normales con la adición de ventiladores montados sobre dichos radiadores y bombas de aceite conectados a los cabezales de los radiadores.
El aumento de capacidad se hace en dos pasos: en el primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas para lograr un aumento de 1.333 veces sobre diseño OA; en el segundo se hace trabajar a la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se consigue un aumento de 1.667 veces el régimen OA.
TIPO FOA
Sumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite forzado con enfriadores de aire forzado.
El aceite de estos transformadores es enfriado al hacerlo pasar por cambiadores de calor o radiadores de aire y aceite colocados fuera del tanque. Su diseño está destinado a usarse únicamente con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando continuamente.
TIPO OW
Sumergidos en aceite, con enfriamiento por agua. Este tipo de transformador está equipado con un cambiador de calor tubular colocado fuera del tanque, el agua de enfriamiento circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente. El aceite fluye, estando en contacto con la superficie exterior de los tubos.
TIPO FOW
Sumergido en aceite, con enfriamiento de aceite forzado con enfriadores de agua forzada.
El transformador es prácticamente igual que el FOA, excepto que el cambiador de calor es del modelo agua-aceite y por lo tanto el enfriamiento del aceite se hace por medio de agua sin tener ventiladores.
TIPO AA
Tipo seco, con enfriamiento propio. La característica primordial es que no contienen aceite u otro líquido para efectuar las funciones de aislamiento y enfriamiento, y es el aire el único medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas menos de 15KV y hasta 2 000 KVA.
TIPO AFA
Tipo seco, con enfriamiento por aire forzado. Para aumentar la potencia del transformador AA, se usa el enfriamiento con aire forzado. El diseño comprende un ventilador que empuja el aire en un ducto colocado en la parte inferior del transformador.
TIPO AA/AFA
Tipo sedo, con enfriamiento natural con enfriamiento por aire forzado.
La denominación de estos transformadores indica que tienen dos régimen, uno por enfriamiento natural y el otro contando con la circulación forzada por medio de ventiladores, cuyo control es automático y opera mediante un relevador térmico.
Tipos de núcleosExisten especialmente dos formas de núcleo que se utilizan en los transformadores trifásicos cuando utilizamos un único núcleo.
Tipo Núcleo:
El tipo núcleo tiene tres columnas ubicadas paralelamente, unidas en sus partes inferior y superior por medio de láminas de metal dispuestas de forma horizontal.
Cada columna posee el devanado primario y secundario de la fase que le corresponde. Se encuentra un desequilibrio debido a que cada una de las fases tiene corrientes magnetizantes distintas, estas corrientes magnetizantes distintas se debidas a que el ancho de las columnas del transformador no son iguales, por lo menos la columna del centro es mas delgada que las columnas laterales.
Transformador trifásico tipo núcleo
Transformador tipo acorazado
Tipo Acorazado. Este tipo de núcleo, a comparación con el núcleo tipo columna tiene la ventaja con respecto al llamado tipo columna, de reducir la dispersión magnética, su uso es más común en los transformadores monofásicos. En el núcleo acorazado, los devanados se localizan sobre la columna central.
Dado que las tenciones en el transformador tipo acorazado presentan menos distorsiones en las salidas de las fases este trasformador es mejor que el trasformador tipo núcleo.
La diferencia entre estos es que en el de tipo acorazado las tensiones están menos distorsionadas en las salidas de las fases. Lo cual hace mejor este tipo de transformador.
Forma de los devanadosEstas formas dependen mucho del nivel de voltaje al cual van a trabajar los transformadores, clasificándose en alta tensión y baja tensión, la razón principal por la que se clasifica a los devanados de esta manera es por que los criterios que se toman en cuenta al momento del diseño de los devanados en baja tensión son diferentes a los usados en el diseño de los devanados de alta tensión.
Devanados en baja tensión.
Generalmente los devanados que trabajan en baja tensión están constituidos de dos o tres capas sobrepuestas de espiras, estas espiras están aisladas entre si por papel o mas generalmente se usan cables esmaltados. Al usar cables esmaltados es muy importante tomar en consideración el desgaste de los mismos, ya que si se llega a raspar el esmalte, habría continuidad entre las capas, provocando así una falla en el transformador.
Devanados en alta tensión.
Los transformadores de alta tensión son usados principalmente en líneas de distribución en el cual ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, se aquí en donde se aplica la gran diferencia de los devanados en alta y baja tensión, la diferencia de potencial en este caso es muy elevado, por la cual tiene otro tratamiento y los criterios de diseño son diferentes a los usados en los transformadores de baja tensión.
Los devanados de alta tensión, tienen muchas más espiras que los devanados de baja tensión. Estos devanados se pueden encontrar comúnmente constituido de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina y está formado de varias capas de cable, estas bobinas tienen forma discoidal y se conectan en serie para obtener el total de espiras de una fase; la segunda forma de construcción es la de capas, que es una sola bobina con varias capas, la longitud de esta bobina es equivalente a las varias bobinas discoidales necesarias para conformar el devanado equivalente, por lo general, el número de espiras por capa en este tipo de devanado; es superior al constituido de varias bobinas discoidales.
Disposición de los devanados.
En el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la dispersión del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe una buena separación entre las espiras de la bobina y colocando al primario lo más cerca posible del secundario. Para alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de disposición de devanados:
Concentrico simple
El devanado concéntrico simple, donde cada uno de los devanados está distribuido a lo largo de toda la columna del núcleo, el devanado de tensión más baja se encuentra en al parte interna, más cerca del núcleo y aislado de este, mientras que el de tensión más elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados.
Tipo alternado
En el devanado tipo alternado, los dos devanados están subdivididos cada uno en cierto número de bobinas que están dispuestas en las columnas en forma alternada.
Concentrico doble
El devanado concéntrico doble, se consigue cuando el devanado de menor tensión se divide en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al exterior uno de otro. Esta configuración de devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de dispersión es la mitad del valor de la reactancia de dispersión que produce el concéntrico simple, mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar tales reactancias, repartiendo en forma distinta las posiciones de las bobinas de los dos devanados.
Para los esfuerzos mecánicos son mejor las disposiciones de tipo alternado, pues permite que el transformador soporte mejor los esfuerzos mecánicos.
Las consideraciones que se deben toma en cuenta desde el punto de vista de diseño, para la disposición de los devanados, son aquellos referentes al enfriamiento, el aislamiento, la reactancia de dispersión y a los esfuerzos mecánicos.
VII. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
Las tres fases de cada bobinado tanto del primario como del secundario pueden ser conectadas entre sí, en estrella, triángulo y zigzag, dando lugar a diferentes clases de transformadores.
En un transformador trifásico se conoce con el nombre de relación de transformador compuesta al cociente que resulta de dividir los valores de las tensiones de las líneas primarias y secundarias cuando el transformador trabaja en vacío.
mc=V1/V2
Recibe el nombre de transformación de un transformador el valor del cociente que resulta de dividir los números de espiras de los bobinados primarios y secundarios.
m=N1/N2
Transformador triángulo-triángulo, ( Dd.)
En esta clase de transformadores, el bobinado primario y secundario están conectados en triángulo, resultando las tensiones de línea y de fase iguales.
mc = V1/V2 = E1/E2 = m expresión que indica que mc = m.
Transformador estrella-estrella, ( Yy )
En esta clase de transformadores, las tres fases de ambos bobinados están conectados en estrella, siendo la tensión de línea 3 veces mayor que la tensión de fase.
expresión que indica que mc = m .
Transformador triángulo- estrella, ( Dy ):
En esta clase de transformadores, las tres fases del bobinado primario están conectadas en triángulo, mientras que las del bobinado secundario lo están en estrella.
expresión que se indica que la relación mc es 3 menor que la relación m.
Transformador estrella- triángulo, ( Yd )
En esta clase de transformadores las tres fases del bobinado primario están conectados en estrella y las del secundario en triángulo.
expresión que indica que la relación de transformación mc es 3 veces mayor que la relación de transformación m.
Transformador estrella - zig- zag, ( Yz )
Se consigue la conexión zigzag descomponiendo cada fase del bobinado secundario en dos mitades, las cuales se colocan en columnas sucesivas del núcleo magnético y arrollada en sentido inverso y conectado los finales en estrella.
IV.2. Comportamiento en vacío de transformadores trifásicos.
a) Transformador tipo columna y tipo acorazado, conexión Yy con y sin neutro conectado a tierra. Hacer mediciones para las alternativas de conexión planteadas de: voltaje entre líneas, voltaje línea neutro, corrientes por las líneas y neutros, voltaje entre neutro y referencia. Tomar lectura de todas las componentes armónicas medibles incluyendo los valores de THDv y THDI.
Sin neutro:
Con el transformador tipo columna se realiza la conexión Yy0 sin neutro:
Tabla 6. Voltaje líneas.
Conexión Voltaje entre Líneas [V]
H1H2 373
H2H3 375
H1H3 373
X1X2 186
X2X3 187
X1X3 186
Tabla 7. Voltaje de Fase
Conexión Voltaje Fase [V]
H1 212
H2 214
H3 212
X1 106
X2 106
X3 105
Tabla 8. Corriente de líneas
Líneas Corriente de Líneas
[A]
1 0.129
2 0.081
3 0.121
neutro 0.0
Armónicos sin Neutro:
1.a) En la Fase 1 del primario (H1):
THD = 3.4% RMS, V = 217 [VRMS]
Tabla 9.
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.95 249.8 349.7
Voltaje 216.5 6.6 2.8
% r 99.9 3.7 1.3
Desfase Ø 0.0 159 48
1.b) En la Fase 1 del secundario (H1):
THD = 3.4% RMS, V = 108.6 [VRMS]
Tabla 10.
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.88 249.8 349.1
Voltaje 108.2 3.3 1.3
% r 99.9 3.1 1.2
Desfase Ø 0.0 159 51
2.a) En la Línea 1 del primario:
THD = 14% RMS, V = 13.91 [VRMS]
Tabla 11.
2.b) En la Línea 1 del secundario:
THD = 2.8% RMS, V = 188.8 [VRMS]
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.95 249.5 350
Voltaje 13.79 1.5 0.94
% r 99 11.2 6.8
Desfase Ø 0.0 158 -111
Tabla 12.
No hay armónicos de corriente en la línea 1 pues esta es muy pequeña cuando el voltaje es alto en la línea.
Con neutro:
Tabla 13.
Medición Voltaje entre Líneas [V] Voltaje entre Fase
[V]
Corriente entre Líneas
[A]
H1H2 371 214 0.180
H2H3 373 216 0.185
H1H3 379 215 0.240
X1X2 184 105
X2X3 185 107
X1X3 189 106
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.95 249.5 349.1
Voltaje 188.7 0.83 2.5
% r 100 11.2 1.3
Desfase Ø 0.0 152 -132
Armónicos con neutro:
1.a) En la Fase 1 del primario (H1):
THD = 3.5% RMS, V = 216.1 [VRMS]
Tabla 14.
1.b) En la Fase 1 del secundario (H1):
THD = 3.4% RMS, V = 107.8 [VRMS]
Tabla 15.
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50 250 349.7
Voltaje 215.7 6.3 2.4
% r 99.9 2.9 1.1
Desfase Ø 0.0 161 44
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.95 249.8 350
Voltaje 107.9 3.3 1.2
% r 99.9 3.1 1.1
Desfase Ø 0.0 162 48
2.a) En la Línea 1 del primario:
THD = 2.9% RMS, V = 375.9 [VRMS]
Tabla 16.
2.b) En la Línea 1 del secundario:
THD = 2.7% RMS, V = 188.4 [VRMS]
Tabla 17.
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 49.95 249.5 349.7
Voltaje 376 9.2 4.7
% r 100 2.4 1.3
Desfase Ø 0.0 -23 -133
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50 250 350
Voltaje 188.5 4.4 2.5
% r 100 2.4 1.3
Desfase Ø 0.0 -25 -135
3.a) Corriente en la Línea 1 del primario:
THD = 7.8% RMS, I = 0.53 [ARMS], 2 KF
Tabla 18.
3.b) Corriente en la Línea 1 del secundario:
THD = 14.9% RMS, I = 0.11 [ARMS], 19.9 KF
Tabla 19.
Medición 1° Armónico 3° Armónico 4° Armónico DC
Hz 49.95 150.0 250 0.0
Corriente 0.53 0.02 0.04 0.03
% r 99.7 4.5 6.2 6.9
Desfase Ø 0.0 -63 2 0.0
Medición 1° Armónico 3° Armónico DC
Hz 49.95 149.7 0.0
Corriente 0.13 0.01 0.03
% r 99.0 5.9 27
Desfase Ø 0.0 81 0.0
Transformador de columna conectado Yyd (terciario delta):
Delta abierta:
THD = 19.2% RMS, V = 3.602 [ARMS]
Tabla 20.
Delta cerrada:
Con Neutro
Tabla 21.
Medición Voltaje entre Líneas [V]
H1H2 370
H2H3 372
H1H3 385
X1X2 185
Medición 1° Armónico 3° Armónico 4° Armónico DC
Hz 147.2 444.4 585.1 0
Corriente 3.626 0.581 0.086 0.199
% r 98.2 16.1 2.3 4.7
Desfase Ø 0.0 -40 31 0.0
X2X3 186
X1X3 191
Tabla 22.
Medición Voltaje Fase
[V]
H1 215
H2 217
H3 216
X1 107
X2 108
X3 108
Tabla 23.
Líneas Corriente de Líneas
1 0.505
2 0.570
3 0.576
neutro 1.6
Armónicos:
1.a) En la Fase 1(H1) del primario:
THD = 3.5% RMS, V = 219.4 [VRMS]
Tabla 24.Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50.03 250.4 350
Voltaje 219.1 6.9 2.5
% r 99.9 3.1 1.1
Desfase Ø 0.0 158 52
1.b) En la Fase 1(H1) del secundario:
THD = 3.5% RMS, V = 109.8 [VRMS]
Tabla 25.
2.a) En la Línea 1 del primario:
THD = 2.7% RMS, V = 380.8 [VRMS]
Tabla 26
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50.03 250.4 350
Voltaje 109.6 3.5 1.2
% r 99.9 3.1 1.1
Desfase Ø 0.0 158 55
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50.08 250.4 350
Voltaje 381.6 9.2 4.5
% r 100 2.4 1.2
Desfase Ø 0.0 -29 -127
2.b) En la Línea 1 del secundario:
THD = 2.8% RMS, V = 190.9 [VRMS]
Tabla 27.
3.a) Corriente en la Línea 1 del primario:
THD = 99.2% RMS, I = 0.44 [ARMS], 11.0 KF
Tabla 28.
Medición 1° Armónico 5° Armónico 7° Armónico
Hz 50 250.4 350.6
Voltaje 190.6 4.9 2.3
% r 100 2.6 1.2
Desfase Ø 0.0 -27 -125
Medición 1° Armónico 3° Armónico 5° Armónico
Hz 50.08 150.1 250.2
Corriente 0.06 0.44 0.02
% r 10.4 98.7 5.6
Desfase Ø 0.0 -85 128
3.b) corriente en la Línea 1 del secundario:
THD = 95.4% RMS, I = 0.9 [ARMS], 9.5 KF
Tabla 29.
COMENTE LOS RESULTADOS DE LAS CONEXIONES TRIFASICAS AL CAMBIAR LA SECUENCIA EN LA ENTRADA.
Al realizar las conexiones traficas antes mencionadas, se conecto el transformador a una secuencia positiva (RST o L1L2L3), lo cual se verifico para todas las conexiones.
Al cambiar la secuencia de voltaje RST se aprecio que en este caso, por ejemplo la secuencia estaba en adelanto 150° y cambiando la secuencia (SRT) la misma conexión queda en atraso de 210°.
Medición 1° Armónico 3° Armónico 5° Armónico
Hz 50.08 150.2 250.4
Corriente 6.25 0.87 0.04
% r 25.9 96.1 4.2
Desfase Ø 0.0 1 -38
Secuencia Secuencia
SRT RST
210° 150°
Fig. 18.
Se debe hacer notar que las magnitudes de los valores no sufrieron variaciones.
IV.1. Conexiones trifásicas.
Se debe hacer notar que se asignaron las letras H1, H2 y H3 a los bornes de entrada y los bornes de salida a las letras X1, X2 y X3. A su vez en la utilización de un tercer enrrollado se le asignaron las letras X1', X2' y X3'.
H1 H2 H3
X2'
X1' X3'
X1 X2 X3
Fig. 9. Bornes de un transformador trifásico.
1. CONEXIONES TRIFASICAS
Se realizaron las siguientes conexiones: Yy0, Yd1, Yz11, Dd0, Dd6, Dz4 en las cuales se verificara (mediante la comparación de voltaje entrada y salida) su desfase.
Se debe hacer notar que en estas conexiones se utilizó un transformador tipo acorazado, en la cual la conexión esta basada en el método del corrimiento.
a) Conexión Yd0.
VH1H2
VX1X2
Fig. 10.
Fig. 11
Tabla 1.
Conexión Yd0
H1H2 69 [V]
X1X2 34 [V]
H2X2 34 [V]
H2X3 59 [V]
H3X2 59 [V]
H3X3 34 [V]
b) Conexión Yd1.
VH1H2
30º
VX1X2
Fig. 12.
Fig. 13.
Tabla 2.
Conexión Yd1
H1H2 68 [V]
X1X2 19 [V]
H2X2 52 [V]
H2X3 71 [V]
H3X2 52 [V]
H3X3 51 [V]
c) Conexión Yz11.
VH1H2
-30°
VX1X2
Fig. 12.
Fig. 13.
Tabla 3.
Conexión Yz11
H1H2 69 [V]
X1X2 58 [V]
H2X2 34 [V]
H2X3 33 [V]
H3X2 90 [V]
H3X3 34 [V]
d) Conexión Dd0.
VH1H2
VX1X2
Fig. 14.
Fig. 15.
Tabla 4.
Conexión Dd0
H1H2 69 [V]
X1X2 33 [V]
H2X2 34 [V]
H2X3 59 [V]
H3X2 58 [V]
H3X3 32 [V]
e) Conexión Dd6.
VH1H2
VX1X2
Fig. 16.
Fig. 17.
Tabla 5.
Conexión Dd6
H1H2 69 [V]
X1X2 60 [V]
H2X2 33 [V]
H2X3 91 [V]
H3X2 34 [V]
H3X3 33 [V]
