curso de máquinas eléctricas 5º mecánicos...
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Transformadores
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
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
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
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
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
Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: trasformadores trifásicos Itrasformadores trifásicos I
Transformadores en baño de
aceite
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
Aspectos constructivos: Aspectos constructivos: transformadores trifásicos IItransformadores trifásicos II
Transformador seco
OFAF
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
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
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
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
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
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
Tomas deTomas deregulaciónregulación
ConexiónConexióndevanadosdevanados
ConexiónConexióntoma de toma de tierratierra
Transformador con tomasTransformador con tomas
Catálogos comercialesCatálogos comerciales
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
iε
n
nn I
IK
2
1=
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