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Transformadores

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Page 1: Curso de Máquinas Eléctricas 5º Mecánicos Máquinasprof.usb.ve/bueno/Maquinas/Material/Transformadores_3.pdf · elevados gradientes de potencial, el devanado de baja tensión

Transformadores

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: circuito magnético Icircuito magnético I

El El SiSi incrementa la resistividad incrementa la resistividad del material y reduce las del material y reduce las

corrientes parásitascorrientes parásitas

En la construcción del núcleo se En la construcción del núcleo se util izan chapas de acero aleadas util izan chapas de acero aleadas con Sil icio de muy bajo espesor con Sil icio de muy bajo espesor

(0,3 mm) aprox.(0,3 mm) aprox.

La chapa se aisla mediante un tratamiento químico (Carl ite) y se obtiene por La chapa se aisla mediante un tratamiento químico (Carl ite) y se obtiene por LAMINACIÓN EN FRÍO: aumenta la permeabilidad. Mediante este procedimiento LAMINACIÓN EN FRÍO: aumenta la permeabilidad. Mediante este procedimiento

se obtien factores de relleno del 95-98%se obtien factores de relleno del 95-98%

El núcleo puedetener sección cuadrada. Pero es más frecuente aproximarlo a la circular

Montaje chapas núcleo

1

2

345

Corte a Corte a 90º90º

Corte a Corte a 45º45º

V2V1

I1 I2

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Aspectos construc-Aspectos construc-tivos: devanados y tivos: devanados y

aislamiento Iaislamiento I

600-5000 V

4,5 - 60 kV

> 60 kV

Diferentes formas Diferentes formas constructivas de constructivas de devanados según devanados según tensión y potenciatensión y potencia

Los conductores de los devanados están aislados entre Los conductores de los devanados están aislados entre sí:sí:

En transformadores de baja potencia y tensión se En transformadores de baja potencia y tensión se uti l izan hilos esmaltados. En máquinas grandes se uti l izan hilos esmaltados. En máquinas grandes se

emplean pletinas rectangulares encintadas con papel emplean pletinas rectangulares encintadas con papel impregnado en aceiteimpregnado en aceite

El aislamiento entre devanados se realiza dejando El aislamiento entre devanados se realiza dejando espacios de aire o de aceite entre ellosespacios de aire o de aceite entre ellos

La forma de los devanados es normalmente circularLa forma de los devanados es normalmente circular

El núcleo está siempre conectado a t ierra. Para evitar El núcleo está siempre conectado a t ierra. Para evitar elevados gradientes de potencial, el devanado de baja elevados gradientes de potencial, el devanado de baja

tensión se dispone el más cercano al núcleotensión se dispone el más cercano al núcleo

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: devanados y aislamiento IIdevanados y aislamiento II

{EstructuraEstructura devanados: devanados: transformador transformador monofásicomonofásico

Núcleo con 2 columnasNúcleo con 2 columnas Núcleo con 3 Núcleo con 3 columnascolumnas

SecundarioSecundario

PrimarioPrimario

SecundarioSecundario

PrimarioPrimarioAislanteAislante

ConcéntricoConcéntrico

PrimarioPrimarioAislanteAislante

SecundarioSecundario

PrimarioPrimario

AislanteAislanteAlternadoAlternado

SecundarioSecundario

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: devanados y aislamiento IIIdevanados y aislamiento III

Fabricación núcleo: Fabricación núcleo: chapas magnéticaschapas magnéticas

Conformado Conformado conductores devanadosconductores devanados

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: refrigeraciónrefrigeración 1 Núcleo1 Núcleo

1’ Prensaculatas1’ Prensaculatas

2 Devanados2 Devanados

3 Cuba3 Cuba

4 Aletas refrigeración4 Aletas refrigeración

5 Aceite5 Aceite

6 Depósito expansión6 Depósito expansión

7 Aisladores (BT y AT)7 Aisladores (BT y AT)

8 Junta8 Junta

9 Conexiones9 Conexiones

10 Nivel aceite10 Nivel aceite

11 - 12 Termómetro11 - 12 Termómetro

13 - 14 Grifo de vaciado13 - 14 Grifo de vaciado

15 Cambio tensión15 Cambio tensión

16 Relé Buchholz16 Relé Buchholz

17 Cáncamos transporte17 Cáncamos transporte

18 Desecador aire18 Desecador aire

19 Tapón l lenado19 Tapón l lenado

20 Puesta a tierra20 Puesta a tierra

Transformadores de potencia medida... E. Ras OlivaTransformadores de potencia medida... E. Ras Oliva

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: trasformadores trifásicos Itrasformadores trifásicos I

Transformadores en baño de

aceite

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: transformadores trifásicos IItransformadores trifásicos II

Transformador seco

OFAF

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: transformadores trifásicos IIItransformadores trifásicos III

5000 kVA5000 kVABaño de Baño de aceiteaceite

2500 kVA2500 kVABaño de aceiteBaño de aceite

1250 kVA1250 kVABaño de aceiteBaño de aceite

10 MVA10 MVASellado con NSellado con N 22

10 MVA10 MVASellado con NSellado con N 22

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Aspectos constructivos: transformadoresAspectos constructivos: transformadores trifásicos IVtrifásicos IV

Secciones de Secciones de transfomadores en aceite y transfomadores en aceite y

secossecosEn aceite

Seco Catálogos comercialesCatálogos comerciales

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Devanado Devanado con Ncon N 11 espiras espiras

Devanado Devanado con Ncon N 22 espiras espiras

AislanteAislante

3 transformadores 3 transformadores monofásicosmonofásicos

ϕϕ

11

ϕϕ

22

ϕϕ

33

ϕϕ

11

ϕϕ

22

ϕϕ

33Estructura básica de Estructura básica de un transformador un transformador

trifásicotrifásico

ϕϕ

11

ϕϕ

22

ϕϕ

33

ϕϕ =0=0

Se puede Se puede suprimirsuprimir

la columna la columna centralcentral

La suma de los tres La suma de los tres f lujos es 0: se pueden flujos es 0: se pueden

unir todas las columnas unir todas las columnas en unaen una columna central columna central

Eliminando la Eliminando la columna central se columna central se ahorra material y ahorra material y peso del trans-peso del trans-

formadorformador

transformadores trifásicos IItransformadores trifásicos II

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ϕϕ

11

ϕϕ

22

ϕϕ

33Transformador Transformador trifásico de 3 trifásico de 3

columnascolumnas

Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente equilibrado su Si el sistema en el que trabaja el transformador es totalmente equilibrado su análisis se puede reducir al de una fase (las otras son = desfasadas 120º y análisis se puede reducir al de una fase (las otras son = desfasadas 120º y

240º)240º)El circuito equivalente que se uti l iza es el mismo, con la tensión de El circuito equivalente que se uti l iza es el mismo, con la tensión de

fase y la corriente de l ínea (equivalente a conexión estrella – fase y la corriente de l ínea (equivalente a conexión estrella – estrella)estrella)

En un transformador con tres columnas En un transformador con tres columnas existe una pequeña asimetría del existe una pequeña asimetría del circui-to magnético: el flujo de la circui-to magnético: el flujo de la columna cen-tral t iene un recorrido columna cen-tral t iene un recorrido más corto y, por tanto, de menor más corto y, por tanto, de menor reluctancia.reluctancia.La corriente de magnetización de esa La corriente de magnetización de esa fase será l igeramente menor.fase será l igeramente menor.

Transformador trifásico núcleo Transformador trifásico núcleo acorazado (5 columnas)acorazado (5 columnas)

ϕϕ

11

ϕϕ

22

ϕϕ

33

Las dos columnas laterales sirven Las dos columnas laterales sirven como camino adicional al flujo. De como camino adicional al flujo. De

este modo, es posible reducir la este modo, es posible reducir la sección y, por tanto, la altura de la sección y, por tanto, la altura de la

culataculata

transformadores trifásicos IIItransformadores trifásicos III

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AutotransformadoresAutotransformadores

AUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BT

AUTOTRAFOAUTOTRAFOSECO DE BTSECO DE BT

VARIAC: VARIAC: AUTOTRAFO AUTOTRAFO REGULABLEREGULABLE

VARIAC CON VARIAC CON INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSDE MEDIDADE MEDIDA

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Tomas deTomas deregulaciónregulación

ConexiónConexióndevanadosdevanados

ConexiónConexióntoma de toma de tierratierra

Transformador con tomasTransformador con tomas

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

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Transformadores de corriente IITransformadores de corriente II

● Depende de la linealidad entre el flujo e IDepende de la linealidad entre el flujo e I 0. 0. A mayor IA mayor I 0 0 mayor error.mayor error.● Se util izan materiales magnéticos de alta permeabilidad.Se util izan materiales magnéticos de alta permeabilidad.● Se trabaja con valores bajos de B.Se trabaja con valores bajos de B.● Se trabaja con valores limitados de la corriente del secundario (Z de Se trabaja con valores limitados de la corriente del secundario (Z de

carga próxima al cortocircuito) para evitar pérdidas de linealidadcarga próxima al cortocircuito) para evitar pérdidas de linealidad

PRECISIÓN DE LA MEDIDAPRECISIÓN DE LA MEDIDA

● Tensión de aislamientoTensión de aislamiento: máx. tensión con la que se puede trabajar.: máx. tensión con la que se puede trabajar.● Relación de transformaciónRelación de transformación: 200/5 A (p ejem).: 200/5 A (p ejem).● Error de IntensidadError de Intensidad : diferencia entre la I: diferencia entre la I 2 2 real y la esperada en real y la esperada en

función de la corriente Ifunción de la corriente I 1 1 en % (en % (εε i(%)i(%)).).

● Error de faseError de fase : diferencia de fases entre I: diferencia de fases entre I 11 e I e I 22

PARÁMETROS DEL TRAFO DE CORRIENTE PARÁMETROS DEL TRAFO DE CORRIENTE

1001

12 ⋅−=I

IKI(%) n

n

nn I

IK

2

1=

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Transformadores de corriente IIITransformadores de corriente III

Núcleos magnéticos para Núcleos magnéticos para transformadores de transformadores de

corrientecorriente

Sonda de Sonda de corriente corriente 1 – 10 – 1 – 10 –

100 A100 A

Transformador de Transformador de corriente 1250Acorriente 1250A

M. F. Cabanas: Técnicas para el mantenimiento y M. F. Cabanas: Técnicas para el mantenimiento y diagnóstico de máquinas eléctricas rotativasdiagnóstico de máquinas eléctricas rotativas

Transformadores de Transformadores de corriente 100 Acorriente 100 A

M. F. Cabanas: M. F. Cabanas: Técnicas para el Técnicas para el mantenimiento y mantenimiento y

diagnóst ico de diagnóstico de máquinas eléctricas máquinas eléctricas

rotativasrotativas