el futuro en la tecnologia de transformadores de potencia

EL FUTURO EN LA TECNOLOGIA DE
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
INDUSTRIAS IEM
Ing. Alvaro Cancino Quiroz
Ing. Rodrigo Ocon Valdez
Junio 2007
INDICE
• 1o. Introducciòn.
Historia del Transformador
• 2o. Transformadores Actuales
• 3o. Tendencias Tecnològicas 2007
• 4o. Futuro de los Transformadores de
Potencia
1.- INTRODUCCION
El Transformador es un Componente esencial del Sistema Eléctrico de Potencia
Su historia empieza con Michael Faraday Siglo XIX.
Actualmente los Transformadores pueden manejar 500 veces la potencia y
15 veces el voltaje de los primeros Transformadores del Siglo XX.
Su peso por unidad de potencia se ha
reducido en 10 veces, y su eficiencia
típicamente excede 99%.
HISTORIA
• James Clerk Maxwel (1831-1879). En 1864 formulò la
teorìa de Electromagnetìsmo
•Michael Faraday. (1791 –1867) . Inducción
Electromagnética, Considerado Padre de la Ingeniería
Eléctrica.
Michael Faraday
•George Westinghouse. (1846-1914). Inventor del Sistema
de frenos de aire para los trenes. Con Tesla desarrolla el
sistema de C.A.
Ecuaciones de Maxwell
George Westinghouse
HISTORIA
Marzo 1885. Karoly Zipernowski, Otto Blathy y Miksa Deri.
De origen Húngaro .
V,
1886
Transformadores de 5 y 7.5 KVA, 1400 / 100
100 Hz.
William Stanley / G. Westinghouse. En EUA
HISTORIA
HISTORIA
Especificación de
Diseño del
Transformador de
Zipernowski (1885)
Patente de Tesla del Sistema de AC (1890)
2.- EL TRANSFORMADOR ACTUAL
Fluido
ELEMENTOS DEL
TRANSFORMEDOR
Nùcleo
Devanados
Tanque
2.- TRANSFORMADORES ACTUALES
Tipo Acorazado
2.- TRANSFORMADORES ACTUALES
Tipo Columnas
2.- REACTORES DE POTENCIA Y NEUTRO
3.- TENDENCIAS TECNOLOGICAS 2007
TECNOLOGIAS
CON MAYOR IMPACTO
EN LOS SIGUIENTES
10 AÑOS
Bio Ingenierìa
Imagen
Anatómica:
Rayos X
Ultrasonido
Resonancia Magnética
Laser
Bio Ingenierìa
Bio Ingenierìa
Nanotecnologìa
Mega-Computaciòn
Robòtica
Superconductividad
Sistemas Electromagnéticos
Motores de Inducción Lineares reemplazarán las Catapultas Hidráulicas
Tecnologìa (IT) India->China
El Automovil Elèctrico (Hìbrido)
Celdas de Combustible
Reactor de Fusiòn
4.- EL FUTURO DEL TRANSFORMADOR
•
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4.1. Desarrollo hasta el Presente
4.2. Principales Caractèristicas
4.3. Consideraciones para el Cambio
4.4. Estratègias para el Desarrollo
4.5. Nuevos Conceptos de Diseño
4.6. Visiòn de las Tendencias Futuras
Fuente: Electra, Oct.2001 R.Baehr
4.1
4.2. Principales Caracterìsticas
4.3. Consideraciones para el Cambio
+ Las consideraciones: Económicas y
Ambientales
+ La Evaluación de Pérdidas a través del
tiempo, varían reflejando las condiciones
locales de:
ƒ
Disponibilidad de Capital
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Tasas de Interés
Tiempo para la Depreciación
Fuentes y costos de la Energía Primaria
Características de la Carga
4.3. Consideraciones para el Cambio
Se requiere Diseñar, más Económico, lo cuál obliga a:
• Diseñar y Fabricar más Exacto
• Diseñar para un Menor Mantenimiento
• Mejorar el Monitoreo y las Técnicas de Diagnóstico
4.4. Estratègias para el Desarrollo (Factores)
a.) MEJORA EN LAS CARACTERISTICAS
DE MATERIALES Y ACCESORIOS:
Acero Eléctrico
Conductores
Aislamientos Sólidos
Líquido Aislante/Refrigerante
Acero Estructural
Accesorios
b.) DESARROLLO DE HERRAMIENTAS
AVANZADAS DE DISEÑO
Acero Eléctrico del Nùcleo
Las propiedades que son importantes en el material del núcleo son:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Permeabilidad,
Saturación,
Resistividad, y
Pérdidas por Histéresis
Acero Amorfo (20-30 µm) vs. Acero de Grano-Orientado (0.23 mm)
Acero de Grano-Orientado con 6.5% Si
Acero de Grano-Orientado de 0.10 mm con saturación de 1.8T
Evolución del Acero Eléctrico
Evolución del Acero Eléctrico
Conductores
+
+
+
+
+
+
+
Solera de Cobre, ò Aluminio
Conductor continuamente Transpuesto (CTC) con Epoxy
Conductor con Alto Punto de Cedencia (Plata y Cadmio)
Superconductores (LTSC, HTSC)
Hiper-conductores (Be a LN2)
Fibras Metalizadas
Nanotubos (10exp-9 = 10A)
Conductores
Conductores
ƒ
Superconductores
de baja temperatura
(LTSC- 4°K) / He
ƒ
Superconductores
de alta temperatura
(HTSC- 77°K) / N2