Notas de Transformadores, Diapositivas de Análisis de Circuitos Eléctricos

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Conversión Electromagnética

Transformadores

Sandra Milena Téllez Gutiérrez, PhD(c)

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Contenido

 Introducción

 Aspectos constructivos

 Modelo del transformador

 Transformador monofásico

 Pruebas de transformadores

 Sistemas en por unidad (p.u.)

 Transformadores especiales

 Transformadores trifásicos

Introducción Características Transformador Máquina electromagnética estática destinada a transformar un sistema primario de corriente alterna a otro secundario, con la misma frecuencia, pero con otras características de tensión y corriente.

Introducción Principios de funcionamiento

• Se basan en el fenómeno de la inducción electromagnética (ley de Faraday).
• Están constituidos por dos bobinas devanadas sobre un núcleo ferromagnético.
• Los devanados se denominan primario y secundario, según corresponda a la entrada o salida.
• No existe conexión eléctrica entre los devanados.

 Núcleo Introducción Generalidades ✓ Está formado por láminas de material ferromagnético. ✓ Laminas aisladas entre sí.  Devanados ✓ Arrollamiento de cobre alrededor de cada pierna del núcleo. ✓ Cubierto de un esmalte aislante. Núcleos “E-I”

 Devanado primario Introducción Generalidades En el que se aplica energía eléctrica  Devanado secundario  Tipos de aislamiento Del que se toma la energía eléctrica ✓ Transformadores en aceite: Devanados inmersos en aceite dieléctrico y refrigerante. ✓ Transformadores secos

 Valores nominales

Introducción Placa característica

• Potencia
• Tensión primaria y secundaria
• Corriente primaria y secundaria
• Frecuencia
• Temperatura
• Humedad
• Altura

 Condiciones ambientales

 Otras características

• Impedancia de transformador
• THD de voltaje ✓ Pnom > 1MW, THD< 5% ✓ Pnom < 1MW, THD< 10%

 Aspectos Constructivos

Contenido

Aspectos Constructivos Núcleo Parte del núcleo sobre la que se ubican los devanados.

• Puede generar corrientes parásitas en el empalme.
• Incremento de temperatura.
• Piezas de sujeción adicionales. Aumenta estabilidad mecánica.

 Columna:

 Culata:

 Unión por laminado  Unión por tope

Parte entre columnas que permiten cerrar el camino magnético.

La unión del núcleo y la culata se puede realizar con tope o entre laminación:

Aspectos Constructivos Núcleo

• Columna sección transversal en forma de polígono escalonado.
• Todas las partes de circuito activo debe estar conectados a tierra (cuba).
• Sistema de refrigeración para altas potencias, con canales de distribución entre láminas.

Aspectos Constructivos Disposición de Devanados

 Devanados concéntricos

 Devanado cilíndrico

 Devanado helicoidal

En todas las secciones transversales representan una circunferencia con centro común. Construido con capas múltiples, secciones transversales menor a 10 mm^2 Arrollados helicoidalmente y se dejan entre dos espiras continuas un canal de 4 , 5 - 6 mm.

Aspectos Constructivos Disposición de Devanados

 Devanados alternados

• Devanados de AT y BT se ubican alternativamente por la altura de la columna
• Devanado de BT más cerca de culata
• Fabricación costosa
• Menor resistencia a cortocircuito
• Dificultad de aislamiento Baja (^) Baja Alta

Aspectos Constructivos Elementos Pasivos

 Cuba de aceite

• El núcleo está sumergido en una cuba llena de aceite refrigerante.
• El aceite se calienta y circula para refrigerar el transformador.
• Cubas ovaladas resisten sobretensiones de 0 , 5 at.

 Tapa de cuba y terminales

En la tapa se ubican:

• Aisladores de salida de transformador.
• Aisladores de porcelana llenos de aire o aceite.
• Expansor de aceite.
• Tubo de escape.

Aspectos Constructivos Elementos Pasivos

 Aceite para transformador

Mejora el aislamiento y la refrigeración

• Características ✓ Densidad de 0, ✓ Rigidez dieléctrica 20 – 35 kV/m ✓ Capacidad calorífica 1790-1870 W/Kg ✓ Temperatura de inflamación < 135 °C ✓ Temperatura congelación - 35 °C
• Inconvenientes ✓ Inflamable. ✓ Vapores ✓ Posible combustión ✓ Químicos nocivos para salud