141504100-El-ABC-de-Las-Maquinas-Electricas-Vol-1-Transformadores-Enriquez-Harper

Otras obras del autor:
• El ABC de las instalaciones eléctricas
residenciales
EL ABC DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
• El ABC de las instalaciones eléctricas
industriales
• Fundamentos de instalaciones eléctri. cas de mediana y alta tensión
·• f.Aan ual de instalaciones eléctricas residenciales e industriales
• Curso de máquinas slncronas
• Curso de máquinas de corriente continua
• Análisis moderno de sistemas eléctricos de potencia
• Cui:so dé transformadores y motores
trifásicos de inducción
• Elementos de centra les eléctricas 1 y 11
• Elementos de d&seño de subastac iones
eléctricas
• Lineas de transmisión y redes de distribución de potencia eléctrica 1 y 11
• Técnica de las altas temiones 1 y 11
• Fundamentos de protección de sistemas eléct ricos por refevadores
• Introducción al anális&s de los sistemas
eléctricos de potencia
• Introducción al análisis de redes eléctricas en sistemas de potencia
l. TRANSFORMADORES
El ABC DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS
l. TRANSFORMADORES
GILBERTO ENRÍOUEZ HARPER
Profesor titular de la ESIME-IPN
NORIEGA
EDITORES
EDITORIAL LIMUSA
MÉXICO • ESPAÑA • VENEZUELA • ARGENTINA
COLOMBIA • PUERTO RICO
El
e:~tudio
de la.s
'"áquina:~
eléctricas tia 1u.do un t e - de lnt.!_
r61! de.3de que r.:.sta.s apareci.erQO como parle lntesrante de lD-3I!i:ltellal! e1éctri.co.s. Dada la impcrtanc:ia que tienen en la vida l!loclerna, par su.s a¡:JllcaciDnes industriales
~
d .r;¡.,el'lticas , -
:u• tia COfl.sideradc que es de utilidad <Jisponer de una sula --práctica en la .selecci.ón, instalación, Dperllc ión y manten! -•hmtc de las ,.¡.quinas eléctricas lncluyendc nlgunos
Ltlprnmi<Kiónyd~
t n CU!J}uMu dr
E'- ABC DC I..AS MÁQUINAS ELECTRICAS l. TRANSFORMADORES
JOtl propird~ drt rdii<K. Niflgul'!tJ parte dt ~:5/o obr<1
purd<t ¡;n-rrpnxluUdu o Urltlunilidll, mrdiantt nilrgún ~iilemu
0 m ilodo, deodm(f..-o o mrnJn if;u (I,Kiu.yrndu rl folfKOJ)I<I<lo,
lof}tllfxJCÍÓI1 0 r.uDfQu/f'r :~oklrmil de r«utxrudón y <Jmacr!tlumiemv
dr inforrrNXi6n}, :sin rummllmírnto PQf l:lCriiV dtl~:ditor.
•ientDs básico!<
d~
CCI'IOC:l
-
teorla que perl!lltan cocnprender •ejDr l<;>s -
te-11 prictlcos .
2ate trabajo esta diri.g1~o " lo!! tl!cnico s y eh!ctrict.stas -Prllcttcos, pero desde luego que puede ser utili~ado por todas
las personas relacionadas .;:on el tema, p o r
le que se t.rat.a de
<:ubrir c:acla capitulo con ejemplos resueltos )' un buen número@ 19K9, EDITORIAL LIMUSA. S. A. de C. V.
Rl.ldcr,.,; 9S, Primer fWOO, 0f>040, MCxi~Q, 0. 1- .
Miembro de 1~ c..m~t<l N<~o.ion~ l tk 1~
Jndmtr i" Editori•l. Rei~hl~ro Núm 111
Prinlrn edición. 1937
Priml!ra RimpreMOn. 1989
ln¡prrwcnMidco
18014)
de ilustraciorJ e s ,
de manera que a cada tema .se le c'le la mayor
c:lartdad posible .
Co.o en otras publicaciorJe5, en esta ocaai6n he contado n ueva
•ente con la va11osa colaboración de
IIIL$
al!llgo>S y compafleros=
de la C.F.E. 1 en las _t_lustraciones a loe Seflo re3 Ac:!olf'o Frias
r . , llenito y Patrici.o rleyes T . y en el trabajo de mecanosraf iado a la Sra. Hasda Pvnce z. y la .Sra. Ana Mar"la Fe.-nllnde:z-
ISBN 968 - 18 - 2570 - 5
1·• a quienes agraclezcc .su ayuda vall0l!l3 y detlinteresada.
A MI QUERIDA HIJA PAOLA
C ONTENIDO
CAPilllO l. riJ(IJ'lffi GFNf!WFS OC !OS
T~.
INTRCO..CCIOO • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
17
f'RIN::IPJO DE IN!l.JCCiéf.l ELECTRO"\ttGNETICA
20
, , , , , , , •
flRirl:IPIO ~ FUI'CIOOA"\IENTO DEL TRANSFORYAOCR
25
29
I:.L [JJN3fi.AYIA FASOOIAI... DEL ~ EN VPC,IO , , , •
3~
RfLACIGI DE CORfliE~E
37
• , • , • • • • .
El_ DIAGRPMA FASO'IIAL CON CARGA , , , ~ , , , , • • • , ,
51
EL
,
54
• , • • • • • , • • • •
55
CIRCUITO EfJJIVALENTE DE UN TRANSFOR<IAIXIR
DIAGRPI'IA FASORIAL A PLENA CARGA
lA APLICN:Iéf.l
, , ,
o ,
• , •• , .
59
l8ffi'\JNACJ(r.j DE IJI.S COOSTANTES DEL rnANS~ . , , ,
66
• • "' • • , , ~
68
, , , , , , , • • , , • ~
74
DE LOS CIRCUITOS EQUIVALENTES
PÉRDIDAS EN LOS DEVAN.AroS A PLENA CAAf,A
RE.GJL..ACtGI
CAPllllO 2.
• , , , ,
EFECTOS DE LA FREOJOCIA Y El FWJO
DEL TRANSF~
RlliOCIA Y !HlliM!fr®
ff
1fN IRAtffQtWXRS 11lifASI(ffi
:u:JUEA>I.Ill:i,
lA
PüTEOCIA IlE LOS TRANSFORI"AAXRES • • • • • , , • • , ,
83
Contenido
LA EFICIEOCIA EN U$ ~S •• , • , ,
1
EFICJ EIC: IA DJMIA [)[ LOS TRPI'lSfOOJoWXlRES ' ••• • • ~ ..
TfW.ISf~S TRIFÁSICOS
• • •
i
•
~
-
CRITERIOS PARA LA SEL.EO:IÓi DE CCN:XItM:S
, , , , , , •
l.O 3. 1ACítlS!~ff!OO
00
1
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-
-
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lu>OS
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LOS
HÚ:I..Eos
tú:t.Eos
DE 'fRI'.HSF~
• , , , •
••• •••
, , • , • , •• , , , ••
119
I S7
LA Tet'ERATmA V LOS MATERIAI...fS AISLNITES • , , • , , , •
I S8
ÚASIF1CACI00 DE LOS MATERIAI...ES AISLANTES , • .. , , •
160
f"tTCIJOS
DE ENFRIA'-\IENTO DE ~ES 0E POTENCIA, ,
INTROOJ:CIOO
-
• • • • • •
1
1
•
•
..
DIMENSJGWIIENTO DE lAS PARTES ACTIVAS
123
IA:TERMI11ACI00 DEL FUlJO ••
124
Du:u..o DE tit'fRo DE
1
1
,
...
•
•
•
•
162
177
•
[EL T~ .
..
,
,
,
,
,
..
,
,
•
· · • • • • • • ••• • ••
128
los DfV~ DE LOS TRANSFCR"'NXJRES • , , , , , , , , ..
128
RE:LACIOO ENTRE LAS fÉIIDIOAS EN EL FIERRO Y lAS F'tRDJOO
i.B't«AAOS PAAA TR.ANSF~S DE DISTRIBOCIOO • • ,., • •
130
EN El C<llRE • , • , , , • , , , , , , ,
177
178
1114
ESPIRAS
lENsUlAD DE CXRRIENTE • • • • • • • • • • • • • • •• • •
~O ARMAIJ.JRA ,,,
-
, , •
CAPITLlO 4. AID'ffiHQS PE m m 0 OC JBA'!SF!IIt'&llfS_,
liS
El..DEN'ros DE
IS7
ro'ATERlALES AJSl.AI{IES
F'RoPIEDAOCS ELÍCTRJCAS DE lDS W.TERIIUS AISl.MTES
..
99
152
ÚlO.CTCRES Ei..ÉCllUCOS
-
100
I!WjSE!RWill,
ÚllSirERACIDIIES GENE.RALES
1O Contenido
92
94
•
IDASA~o~IENTO ENTR'E LAS FASES , , , • • • • , , • , ,
-
11
85
, , , , ,
18(>
186
lS7
(ONSTRI..CCIÓN DE LOS DEVI\N.OlXIS
, , ,
1
,
4
..
~
,
,
,
,
,
138
L
•
1
1
1
~
144
fu.ExJ(JIES DE LDS DEVPitfOJS
-
• • • • • • •
I'IATERI.oiLES ELlCTlHCOS UWXJS EN lA CONSTRUXI00 DE
l'HANSf~
• • • • . • • • • • • • • • • • •• • •
AISI..JIM IENTO ENTRE DEVIINAIXlS Y ENTRE OEVANPUIS y EL - -
188
I'Ú:LEO
lJISTAN: IAS ENTRE DEVANAOOS Y EL Y1...GO Y EnmE. LOS '[)EIJIW.DOSYEL TAI'QJE
, , , , 1 , , , , , · . , , • • , , ••
190
12 Conterüdo
Contenido
DIM:NSIOW\IENTO DE LDS TRANSFORMAOORES TRIFÁSICOS EN
AIRE , • , , • • , , , • •• , ••• , ,
~
PRuEBA DE RESISTENCIA DE AJSL.JIIo1IENTO • •
, , , , , , , ,
1
,
,
~ ~
1
1
1
13
1
279
191
, , , , , , ,
283
1
·~ ~ ~
284
L
1
ftDICIIÍ'I DE L.A RESISTENCIA DE LDS DEVAtWXJS
DIMENS ic:rw-IIENTO DE LOS TRANSFOflM.o'l.o:RES TRIFÁSICOS ~ DJSTRIBLCIIÍ'I ENFRIADOS Fal ACEITE , , , , , , , , , , , , , ,
193
231
INTRCO..CCIÓN • • • • • • • • . • • • • • • • • •
PClARIDAD • • ' • • • •
l..A PRUE.BA DE PU.ARIDAD
1
•
•
•
•
•
-
-
•
•
•• . •• • •• • •• • • • • • •
231
234
• • ; • • • •
235
SISTEMAS POliFÁSICOS • • • • ' • • • • • • • • • • • • • •
236
ÚlNEXIIÍ'I TRIFÁSICA DE LOS TAAtiSF~ES
238
ÚJo.IEXIIÍ'I DE LDS TIWlSF(RW)JRES fo'DNJFÁSICOS
1
11
~ ~-~ -,
flRuEBA DE DESPI...AZA'\IENTO DE FASE
CAPITWJ S. llUt!IPPJ.ES wtliiCUS OC 1OS I!WlSRlMl!fS.
EL COI'l:EPTO DE
flRuEBtiDEPOLARilWJ,,
••••••••
253
ú::tlEXIIÍ'I DE TRANSFOO>WXRES EN PARALELO
• •
1
1
PRuEBAS DE AISL.JIIo11ENTO DE LDS TRANSFC:~Rt-WX:RES
PRuellADE\Ia..TA.JEAPI..ICACü,,,,,,,,,
.
,
1
,
1
287
, , , , , •
289
~
289
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r
1
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1
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flRuEBtl DE VO..TAJE INDXIOO • . •• ~ • • • • ~ • • t •
1
•
flRuEBA
~E IMPUL&l
1
~
1
1
291
294
, • • • •
flRuEBtl DE FACTCJ\ DE POTEI'CIA A LAS BOOJIUAS DEL TRANSFCR
~
••
•••
1
297
, , , , , , • , • , , • , • , , • • • •
299
••••••••••••••
~~· 1
i'
i"'EEJICIIÍ'I DE LAS PÉRDir:AS EN VAcfO Y L.AS CARACTERISTICAS DE CORTO CIROJITO
, , , , , , , , , , , ,
299
ccmo CIRCUITO , • , • , • • , • .• • ~ • • • • ~
300
TRABAJOS DE I'W<TENIMJENTO EN LOS TRANSFCRWllRES , , , , ,
302
flRuEBtl rE VACÍO
IEL
TRANSFQRioWX'JR
CAPITII..D 6, PIWI\S ATRNffill'lliJJIES.
PRUEBA
INTRW..JCCIIÍ'I
PRUEBAS AL
• •• • • •
ACEITE
IEL
~
•
•
1
1
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~
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267
1
•
,
•
•
•
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• ,
1
1
1
•
,
1
271
r
274
, , , • • , , , , • , • • • , •
276
1
'
••••
TRANSF~
PRuEBAS DE RIGIDÉZ DIEÚ.CTRICA
IEL
1
ACEITE
PRuEBA DE FACTCJ\ DE f'OT'EOCIA Il::L ACEITE
REt-if.aiUT/oCIIÍ'I DE ACEITES
•• , , • • ••
DE
CAPITULO
COtlCEPTOS GEtlERALES DE LOS
TRAtlSFCRMADORES
COIICEPIOS GE!lEBALES DE LOS TRNlSRJili'IAOOilES.
PARA LAS PERSOHAS NO FA"UUAAIZAMS COtl
~
LA ELECTRICIDAD Y QUE DE -
U OTRA FORMA HACEN USO OC ELLA Erf LA VIDA COTIDIANA , RESlLTA-
HATURAL ENCENDER UN
FOCO ~
ACC I ONAR
U~A
LICUADORA. CONECTAR UNA --
PLANCHA , HACER FUNCIONAR ON SI STEMA DE AIRE ACOND IC JQIW)() , ETC. Y EN REALIDAD. SÓLO SABE EN FORMA MUY GENERAL. QUE POR EJEMPLO, -
UNA LI CUADORA ES ACCIONADA POR UN MOTOR EÚCTRI CO Y LO MI SMO OCURRE Coti UNA ASPIRADORA O UNA BATI DORA. O BIEN OTROS APARATOS DO -
Htsncos.
PARA ALGUIEN QUE TI-ENE CONTACTO CON CIERTOS TIPOS DE INDUSTRIAS,
COIIJ U.S DE MANUFACTURAS POR EJ EMPLO, ES COMÚN OBSERVAR MAQUINA-
RIA ACCIO~A.DA POO MOTORES EL~CTR JCOS DE MEDIANO Y GRAN TAMAÑO, CON [QUIPO AUXILIAA DE CONTROL 'i PROTECCIÓN MÁS O HENOS COMPLEJA,
lODOS ESTOS ELEMENTOS ~ lffTERVIE NEN EN LAS I ti STALACIONES ELÉC -
TRICAS RESI DENCIALES . COMERCIALES O INDUSTRIN....ES, OPERAN BA.JO - CIERTOS PRiffCl PIOS GEfi ERALES Y ESTA.Iti CONSTRUf DOS CON ELE11EKTOS -HÁS O MENOS COMUNES, ESTOS ELEMENTOS SE D I SE~AN Y CONSTRUYEN EN LAS FABRICAS DE APARATOS Y MAQUI NAS ELÉCTRICAS, SE DEBEN INSTALAR
\' OPERAR Y EVENTUALMENTE MANTENER Y RE PARAR , ESTO HACE NECESAR IOfillJE EXISTAN PERSONAS CON CONOCIM I ENTOS DE MÁQUI NAS E L ~CTR I CAS , --
-QUE COMPRENDAN SUS PRINCIP I OS Y ESTEN B l POSIBILIDAD DE RESOLVERDI STINTOS PROBLEMAS OOE PLAN TEA EL USO Y CONSERVACIÓN DE LAS MISMAS,
17
18 Conceptos generales de Jos transformadores
lntroducción
19
UNA DE LAS HAOUINAS ELI::CTRICAS QUE DESEMPERA UN PAPEL FWDAMEN
EfiERGfA EL~CTRICA Y ES NECESARIO ENTONCES, REDUCIRLOS A DISTI NTOS
TAL EN EL PROCESO PRODUCCIÓN-U!ILIZACIÓN DE LA ENERGIA EÚCTRIC;
NIVELES ADECUAOOS A CADA APLICACIÓN. ESTO REQUIERE Df:L USO DE - •
ES EL LLAAADO
TRAHSfORf'Wl'R.
AQu( , CONVIEI'E HACER UNA REYI SI01t·
GENÍRICA SOBRE LAS FORMAS DE OBTENCIÓN DE LA EHERGtA EÜCTRICA •
EN LAS LLAKADAS CENTRALES ELlCTRICAS , fo'ED IANTE UN PROCESO DE
cq
VERSIÓN DE LA ENERG IA Y EN DONDE LAS FUENTES PRIMAR IAS PUEDE N -·
SER EL AGUA EN FORMA DE CAlDAS DE AGUA O CAUDAL EN LOS RfOS, DE·
IBMS-EORHA()ORES REDIJCJORES, ÉSTOS. COMO lOS ELEVADORES Sf LES DEMOI'\IHA Etl GENERAL COMO TRANSFORMADORES Of POTENCIA.
ExiSTEN BAJO
EL tU SHO PR INC IPIO DE OPERAC IÓN OTROS TipOS DE TRANSFOOMADORES. QUE SE LLAMAN DE INSTRI.MNTO O PARA APLI CACIOr.ES ESPECI FICAS,
lA INVENCIÓN DEL TRANSFORMADOR . DATA DEL AfiO DE 188ll PARA SER
NOMINADAS HJDROElECTRJCAS. TAMB i tN PUEDEN TENER COMO ENERGIA PR,
APLICADO EN LOS SISTEMAS DE TRANSMI S IÓN QUE EN ESA i::POCA ERAN DEMAR IA ELEMENTOS DERIVADOS DEL PETRÓLEO QUE ACCIONAN PRIMO MOTO •
CORRIENTE DIRECTA Y PRESENTABAN LIMITAC I ONES Ti:CfUCAS Y ECONÓMI RES MEDIANTE VAPOR OBTENI DO DE UN PROCESO TERMICO Y QUE SE CONO·
CAS.
EL PRIMER SISTEMA COMERCIAL DE CORRIENTE ALTERNA CON FINES
CEN COMO TERMQElECTRICAS. O BIEN AQUELLAS QUE USAN VAPOR NATURAl
DE DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGfA ELtcTRICA QUE USABA TRANSFORMADORES .
OBTENI DO DEL SUBSUELO y QLE SE CONOCEN COMO GEOTERMOELECTRICAS
AQUELLAS QUE TIENEN COMO FUENTE PRIMARIA DE ENERGI A, MATER IALES·
SE PUSO EN OPERACIÓN EN LOS ESTADOS LNIDOS DE AM~RICA. EN EL AÑODE
1886 EN liREAT BARRINGTON. MAss,. EN ESE MI SMO AfiO , LA POTENCIA
NUCLEARES COHO El URANIO. SE DENOMINAN NUCLEOELECTRICAS.
ELkTRICA SE TRANSMITIÓ A 2C(X) VOUS EN CORRIENTE ALTERNA A UNA DISTANCIA DE
PARA CADA UH0 DE ESTOS TIPOS, EXI STEN VARIANTES EH CUAMTO A PRH
hALlA ,
CIPIO DE FIJHCJ OHAHIEifTO Y Tf' "!AÑÑ, EL ESTUDIO DE B TE TEMA ES HA·
TER IA Df OTRAS PUBLICACIOt!ES,
lo
QUE SE DEBE HACER NOTAR. ES - ~
30 KILÓI'ETROS. EN UNA Lf NEA CONSTRUIDA
ftl (ERCHI. --
A PARTIR DE ESTAS PECUEfi!AS APLICACIONES INI CIALES . LA I N-
DUSTRIA EÚCTRICA EN f l MUftDO, HA CRECIDO DE TAL FORMA, QUE EH LA
ACTUALIDAD ES FACTOR DE DESARROLLO DE LOS PUEBLOS. FORMANDO PARTE
QUE EN LA fo\AYOR(A DE LOS CASOS. LOS CENTROS DE PRODUCC I ÓN DE LA·
ENERG(A E l~CTIHCA, SE ENCUENTRAN DISTANTES DE LOS CENTROS DE COl:
SUI10 , Ul QUE HACE NECESARIO QUE ESTA ENERGIA.. SE TRANSMITA HASTA·
IMPORTANTE EN ESTA INDUSTRIA El TRAASFORHADOfl,
EL TRANSFORMADOO. ES UN DISPOSITIVO QUE NO TIENE PARTES MÓV ILES ,
CIENTOS Y EN OCASIONES LLEGAN A MILES DE KI LÓMETROS, PARA POD~R·
EL CUAL TRANSFIERE LA ENERGIA ELI:CTRICA DE UN CIRCUITO U OTRO BA
HACER ESTO . ES NECESARIO EL USO DE LOS LLAMADOS TRANSFORMADORES·
JO El PRI NCIPIO DE INDUCC I ÓN ElECTROMAGNt:.TJCA.
QUE EN ESTE CASO TI ENEN LA FUNCIÓN DE ELEVAR LOS VOLTAJES DE GE"
DE ENERG IA LA HACE POR LO GENERAL COtl CAMBIOS EN LOS VALORES DE-
NERACIÓN A VOLTAJES APROPIADOS PARA LA TRANSM ISIÓN .
DE I GUAL FORMA, LOS VOLTAJES USADOS EN LA TRANSMI SIÓN NO SON AfF
PIADOS PMA. SU UTILIZACIÓN EN LAS DJST I NTAS APLICACI ONES DE LA •
l.A
TRANSFERENCIA
VOLTAJES Y CORRIENTES,
-UN
TRANSFORMADOR ELEVADOR RECIBE LA POTENCIA ELi::CTRICA A UN VA -
20
Conceptos generales de los transformadores
21
Principios de inducción electromagnética
LOR DE VOLTAJE Y LA ENTREGA A UN VALOR MÁS ELEVADO, EN TANTO QU ~
UN TRANSFORMADOR REDUCTOR RECIBE L\ POTENCIA A UN VALOR ALTO DE-
fL PROCESO DE INDUCCIÓN ELECTROMAGN~TICA SE PUEDE EXPLICAR EN FOR-
VOLTAJE Y LA ENTREGA A UN VALOR BAJO,
KA SIMPL IFICADA CON LA FIGURA SIGUIENTE, EN DONDE SE MUESTRA COMOSE INDUCE UN VOLTAJE EN UNA BOBINA CUANDO UN IMÁN PERMANENTE SE - -
1.2. PRINCIPIOS DE INDUCCION E!ECIROMAGNETICI\,
HUEVE ALTERNATIVAMENTE HACIA ADENTRO Y HACIA FUERA DE LA BOBINA.
COMO SE SABE. LA ELECTRICIDAD PRODUCE MAGN ETISMO EN UN ELECTRO IMÁN , QUE ES DISTINTO DE UN IMÁN PERMANENTE, YA QUE EL CAMPO MA~
N~TICO SE PRODUCE SÓLO CUANDO LAS ESPIRAS DE ALAMBRE ARROLLADAS-
A
ESTE PROCESO SE LE CONOCE EN EL ESTUDIO DEL ELECTROMAGNETISMO COMO
"INDUCCIÓN fLECTROMAGN~TICA", SE PUEDEN DESTACAR TRES IMPORTANTESHECHOS.
ALREDEDOR DEL NÚCLEO MAGN¡:TICO, TRANSPORTAN CORRIENTE ELÉCTRICA,
PARA DETERMINAR LA POLARIDAD DE UN ELECTROIMÁN SE PUEDE USAR LA
l.
CUANDO El I MÁN PERMANENTE NO SE MUEVE DENTRO DE LA BOBINA, -
2,
SI El IMÁN PERMANENTE SE MUEVE HACIA AFUERA OE LA BOBINA, -
LLAMADA REGLA DE LA MANO IZQUIERDA.
NO SE PRODUCE VOLTAJE,
El VÓLTMETRO MUESTRA UN VOLTAJE EN UNA POLARIDAD (se DICE •
QUE LA CORRIENTE FLUYE EN UNA DIRECCIÓN,}
+
3.
SI El IMfitt PERMAI'IENTE SE MUEVE HACIA El INTERIOR DE LA BOBl.
NA, EL VÓLTMETRO MUESTRA UN VOLTAJE EN LA OTRA POLARIDAD -(SE DICE QUE LA CORRIENTE FLUYE m LA OTRA DIRECCION),
CUANDO SE MUEVE EL I MÁN PERMANENTE HACIA EL INTERIOR DE LA BOBINA,
ELECTROMAGtiETO
EL CAMPO SE HACE INTENSO Y CUANDO SE MLEVE HACIA AFUERA, SE DEBI LITA,
f..1ET0[)0 PARA ENCONTRAR LA POLARI[)A[) POR
REGLA [)E LA MANO IZCUIER[)A
L~
PoR SUPUESTO QUE SI EL IMÁN NO SE MUEVE EN LA BOBINA, NO -
EXISTE CAMBIO EN EL CAMPO MAGNÉTICO Y NO SE INDUCE NINGÚN VOLTAJ E
EN LA BOB INA,
ESTE HECHO CONSTI TUYE UNA DE LAS LEYES BÁSI CAS
LA ELECTRICIDAD,
DE
22 Conceptos generales de los t ransfonnadores
PRINCIPIO D E INDUCCI ON E LECTROMAGNETI CA
ÜTRO ASPECTO IMPORTANTE DE LA I NOOCCIÓN ELECTROMAGN¡:TICA. ES LO QUE SE CONOCE COMO LA AIJTO IN DUCC IÓN DE UNA BOBINA. UNA FORMA DE EXPLICAR POR MEDIO DE UNA DEMOSTRAC I ÓN EL FENÓMENO DE AUTOI NDUC CIÓN CONSISTE EN CONECTAR UNA Ú,/',PARA DE NEóN A TRAV~ S DE LO QUESE CONOC E COMO UN ELECTROMAGN ETO COMO SE MUESTRA EN LA FI GURA,
AUTO INOUCC ION DE UN ELECTROMAGNETO
EN
LA FIGURA ANTERIOR. SE OBSERVA QUE SE TI ENE UNA BATERÍ A CON -
UN SW ITCH QUE SE USA PARA APLICAR UN VOLTAJE A TRAV¡:S DE LA Ú.MPARA Y LA BOB INA,
DE UN EXPERII'IEN TO COMO ¡:STE. SE OBSERVAN LOS-
E L FE NOMENO OE AUTOINCI.JCCION CAUSA UN ARCO
E L E CTRICO ENTRE LOS CO NTAC TO~
SIGU I ENTES HECHOS;
23
Principio de funcionamiento del transfonnador 25
1,
(UANDO EL SWITCH SE CIERRA , LA ÚJ'f'ARA PERMANECE APAGADA . ESTO QU I ERE DECIR
QUE
LA BATERIA NO TIENE SUF I CI ENTE VOLTA-
JE COMO PARA HACER QUE LA lJ..MPARA ENCI ENDA ,
2.
CuANDO SE ABRE EL SWITOI. LA LÁMPARA PAR PADEA LI GERAME NTE POR UN INSTANTE,
fsTO MJESTRA
QUE
UN VOLTAJE DE AUTO INDUC-
CJÓN ES MUCHO MAYOR QUE El DE LA BATEBIA.
3.
SI SE COLOCA UNA ARMADURA DE FI ERRO DULCE A TRAVtS DE
LoS -
POLOS DEL ELECTROMAGNETO • LA LÁflf'ARA PARPADEA EN FORMA AÜNMÁS BRJLL.ANTE. ESTO PRli:BA QUE El NÚCLEO A ARMADURA INCRE -
MENTA LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNÉTICO ,
DE ESTE EXPERIMENTO SE PUEDE NOTAR QUE EL VOLTAJE I NDUCIDO CUANDO
El SWiTCH ES ABIERTO ES MUCHO MAYOR QUE AQt.El DE LA BATER IA , DEBl.
DO A QUE El CAMPO MAGN¡:TJ CO SE COLAPSA EN UN PERIODO DE TIEMPO --
MUY CORTO,
ENTRE MAYOR ES EL NÚMERO DE LfNEAS DE FLUJO QUE COR -
TAN LA BOBINA. MAYOR ES EL VOLTAJE I NDUC I DO,
[ STA ES LA RAZÓN POR LA QUE A MAYOR CORR I ENff EN LA BOBINA O A 1<1A_
YOR NÚMERO ~E ESPIRAS EN LA MISMA . SE TENDRA UN MAYOR VOLTAJ E I NDUCIDO ,
INDUCCtoN DI!; CORRIENTES POR MEDIO DE UN ELECTAOMAGN ETO MOV IL
1. 3. PRINC!P!O DE f!li CIONI!!1!ENTO DEL TRAHSFOW'IIOOR.
Ú PRINCIPIO DE FUNCI ONAMIENTO DEL TRANSFDRHAOOR , SE PUEDE EXPLJ
CAR POR MEDIO DEL LLAMADO TRANSFORMA DOR IDEAL MONOFAS ICO. ES DECIR . UNA MAQU I NA GUE SE Al i MENTA POR MEDIO DE UNA CORRIEJHE AL TERNA MONOFÁSICA,
Conceptos genera~s de los t ransformadores
A RESERVA
Principio de funcionamiento del t ransformador
DE ESTUDI OS CON MAYOR DETALLE, LA CONSTRUCCI~ DEL TRAN.S.
FORHAOOR. SUSTAHCIAUENTE
SE PUED::
DECIR
QlE UN
TRANSFORMADOR ESTA
CONSTITUIDO POR UN NÚCLEO DE MATERIAL ~HCO QUE FORMA UN CIR -
27
MADOR, SOLO QUE EN ESTE CASO LAS BOBINAS Y EL CIRCUITO MAGNÉTICO-
SOH ESTACIONARIOS (NO TIEttEfl HOV IHIENTO), EN TANTO QUE EL FLUJO MAGHÉTJCO CAMBIA CONTINUAMfNTE.
CUlTO HAGHÍTICO CERRADO, Y SOBRE DE CUYAS COl.Ufoi(AS O PIERNAS SE L.Q
CALIZAN DOS DEVANADOS. UNO DENOMINAOO "PlUMAR IO" QUE RECIBE LA - -
EL CAMBIO EN EL FLUJO SE PUEDE OBTENER APLICANDO ltfA CORRI ENTe AL.
ENERGI A Y EL OTRO EL SECUNDARIO.
TERNA EN LA BOBINA,
QUE SE
CIERRA SOBRE
DE UT ILIZAC I ÓN AL CUAL ENTREGA LA ENERGÍA,
los
UN
CIRCUITO -
DOS DEVANADOS SE -
ENCUENTRAN ELÉCTRICAMENTE AISLADOS ENTRE SI,
lA CORRIENTE . A TRAVÉS
DE LA BOBINA. VARI A --
EN MAGNITUD CON EL TIEMPO, Y POR LO TANTO. EL FLWO PRODUCIDO POR
ESTA CORRIENTE. VARIA TAMBIÉN EN MAGNITUD CON EL TIEMPO,
EL FLUJO CAMBIANTE CON EL TIEMPO QUE SE APLICA EN UNO DE LOS DEVA
NAOOS, INDUCE UN VOLTAJE
E¡
([N EL PRIMARIO).
SI SE DESPRECI A --
POR FAC ILIDAD, LA CAÍDA DE VOLTAJE POR RESISTENCIA DE EL DEVANADO
PRIMARIO •• EL VALOR DE E} SERÁ IGUAL Y 0E SENTIDO OPUESTO AL VOLTA
V¡,
JE APLICADO
QUE
IJe
LA LEV DE INDUCCION ELECTROMAGNÉTICA, SE SABE
E.STE VOLTAJE I NDUCIDO E} EN EL DEVANADO PRIMARIO Y TAMBIÉN AL
I NDICE DE CAMBIO DfL FLUJO EN Lo\ BOBINA,
SE
TIENEN DOS RELACIONES
IHPORTANTES,
EL VOLTAJE EN UN GENERADOR ELÉCTRICO SE INDUCE. YA SEA CUANDO --
At_ MISMO TIEMPO QUE EL FLUJO CAMBIA EN LA BOBINA PRIMARIA. TAM -
UNA BOB I NA SE MUEVE A TRAVÉS DE UN CAMPO MAGNtTICO O BIEN CUANDO
BIÉN CAMBIA EN LA BOBI NA SECUNDARIA . DADO QUE AMBAS BOBINAS SE -
EL CAMPO PRODUCIDO EN LOS POLOS EN MOVIMIENTO CORTAN UNA BOBI NA-
ENCUENTRAN DENTRO DEL MISMO MEDI O MAGNt.JICO, Y ENTONCES EL lNDI -
ESTACIONARIA ,
CE DE CAMB IO DEL FLUJO MAGN~TICO EN AMBAS BOBINAS ES EXACTAMENTE
EN AMBOS CASOS. El FLUJO TOTAL ES SUSTANCI ALMENTE
CONSTANTE. PERO HAY UN CAMB IO EN LA CANTIDAD DE FLUJO QUE ESLABQ.
EL MISMO .
NA A LA BOBI NA .
BINA SECUNDARIA QUE SERA PROPORCIONAL AL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL
ESTE MISMO PR I NCI PI O ES VALIDO PARA EL TRANSFOB.
ESTE CAMBIO EN EL FLUJO I NDUC I RÁ UN FLUJO E2 EN LA BQ.
DEVANADO SECUNDARIO N2.
$1 SE CONSIDERA
QUE
NO SE TIENE CARGA -
Fiectos de la frecuencia y el flujo
29
Conceptos generales de los transformadores
CONECTADA AL CIRCUITO SECOODARIO. EL VOLTAJE INDUCI DO [2 ES El -VOLTAJE
QUE
APARECE EN
13200/127
EL TRANSFORMADOR ES DE
LAS TERMINALES DEL SECI.Jf{DARIO # POR LO QUE
VOLTS. ES DECIR:
VI
- ImJ "'-.rs . Vz =
N!
- 2000
m
vous
SE TJENEN DOS RELACIONES ADICIONALES.
[2
ESP IRAS
N2
DE
[N VIRTUD DE QUE AMBAS BOBINAS SE ENCUENTRAN DEVANADAS
LA ECUACIÓN PAAA LA RELACIÓN DE TRAHSFORMACION :
EN EL-
MISMO CIRCUITO MAGN~TICO. LOS FACTORES DE PROPORCIONALIDAD PARA lAS ECUACIOIES DE VOLTAJ E SON IGUALES, DE MANERA QUE Sl SE DIVI -
DEN LAS ECUACIONES PARA E.¡ Y
[2
13200 - l!lOO
SE TIENE:
127
N2
N2 • 2000 (~) • 19.24
ADfl'\4s
COMO fiillotRJCAMENT E DEBEN SER IGUALES [ l Y
Vl
Y
(2 CON Vz -
A ECUACIÓN ~T ER I OR SE PUEDE ESCRIBIR COMO:
ESPIRAS
1.4 EFfCim DE 1A FREC!fOCJA Y El FLUJO.
[N LAS ECUAC I ONES PARA VOLTAJE INDICADAS ANTERIORMENTE, NO SE HA
HECHO MENCION_ DEL TIPO DE ONDA DE CORRIENTE AlTERNA QUE SE APLI-
l!l
N2
CA AL TRANSFORMADOR ,
SIN EMSARGO. " SE TOMÓ COMO UN CAMBIO DE -
FLUJO Y T COMO EL TIEMPO TOT.tll DUAANTE EL CUAL ESTE TIEMPO OCU -
EJfllfl.QJ..l.
RRE.
Sf: TIENE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSI CO QUE SE USA PARA CONVERTIR -
SE APLICA UNA ONDA SENOIDA.L I:t: VOLTAJE EN EL DEVANADO PRIMARIO,
UN VOLTAJE DE
13200
CION # SI SE TIENEN
VOLTS A
2000
127
VOLTS EN UN SISTEMA DE DISTRIBU-
ESPIRAS EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE •
CALCULAR EL NÚMERO 0: ESPIRAS DEL DEVANADO Sf.Cl.taJARIO ,
Ú VOLTAJE INDUCIDO DEJlE SER POR LO TANTO El PROMED IO .
EL FLUJO VARIA TAMBJt:. N EN FORMA SENOIDAL.
INDUC IDO ESTA DADO COMO
EPROH.
=
H
(
H)
T
$1
EL VOLTAJE PROMEDI O-
30 Conceptos generales de Jos transformadores
Efectos de la frecuencia y el OuJO
3J
S I T ES LA FRECLENCIA DE LA ONDA EXPRESADA EN llERTZ. UN CICLO CQM
PLETO OCURRE EN 1/F SEGUNDOS, DE MANERA QUE UN CI CLO DE UNA ONDADE 60Hz OCURRE EN
GUNDOS,
.,.
NÚMERO DE ESPIRAS,
=
TI EMPO EN SEGUNDOS.
DE LiNEAS
CUANDO El FLUJO SE EXPRE SA EN LINEAS
EL. TIEMPO QUE TOMA PARA 1/~F O 1/240 Sf.
JO DURANTE EL PRIMER CUARTO DE CICLO VA DE CERO LINEAS AL MÁXIMO-
fLWO EN WEBER S,
T
1/60 Hz.
DE LA F I GURA ANTERIOR SE OBSERVA QUE EL CAMB IO EN EL FL.l.[
o
0
HÁX.
EsTA
CANTIDAD EN EL CAMBIO OCURRE
CUARTO DE CICLO O O~AIHE El TIEfof>O T •
MAXWELL, COMO EN El SIST~
MA INGL~S DE llNIDAOES, LA ECUACIÓN ANTERiOR SE PUEDE EXPRESAR CQ_
1/ l.j F ,
DI.JWITE
CADA -
Ú VOLfAJE PROME-
DIO INDUCIDO TIENE POR LO TANTO EL MISMO VALOR DURANTE CADA CUARTO DEL CICLO Y ES NECESARIO CONSIDERAR SÓLO ESTA f'ORCIÓN DE LA Ofi
DA,
SUSTITUYENDO ESTA CONSIDERACIÓN EN LA ECUACI ÓN f'ARA EL VOLTA
MO:
JE PROMEDIO:
EPROM. • N (
e ) X lO -li VOLTS
~-(~}
T
l /4
l.A
VARIACIÓN SENOIDAL DEL FLUJO COO RESPECTO AL TIEMPO SE ~S -
TRA EN LA
FIG~A
EPROM
= N tsF
F
e Mx.
SIGUIENTE:
ÚlMO POR LO GEilERAL NO SE MI DEN LOS VALORES PROMEDIO DE LOS VOLTA
JES EN APLICACIONES DE LA ELECTR ICIDAD DE POTE NCIA O SISTEMAS DEFUERZA . ES MÁS CONVENIENTE EXPRESAR LA ECUACIÓN ANTERIOR, DE MANf.
RA QUE SE APLIQUEN LOS VALORES EFECTIVOS O CUADRÁTICO~ MEDIOS PA-
RA El VOLTA.JE.
EH
EL CASO PARTICIA..AR DE UNA ONDA SEHO IDAL. LA Rf.
1
l.ACIÓN DE L VALOR EFICAZ DEL VOLTAJE AL VALOR PROMEDIO ES } ,11 EH-
1
OTRAS PALABRAS EL VALOR EFI CAZ DE
-----i
E ES
IGUAL A
FORMA QUE LA ECUACIÓN PARA EL VOLTAJE ES:
1.11
[ PROM, DE TAL
32
Conceptos genera1es de Jos transformadores
El diagrama fasonal del transformador en vacío
St ESTA ECUACI ÓN SE APLICA A LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARlO-
33
EJEME!.Q___W,
DE UN TRANSFORMADOR. QUEDAN COMO:
SI El VOLTAJE APLICADO AL TRANSFORMADOR DEL EJEMPLO
EL MISMO VALOR PERO LA FRECUENCIA ES DE
25Hz,
1.1 TI ENE
(UÁL SERIA EL -
MÁXIMO FLUJO REQUERIDO?,
Wl'LQ__l,l,
E!
4.44 N¡
S1 LA FRECUENCI A DEL VOLTAJE APLICADO AL TRANSFORMADOR DEL EJEM -
13200
4.44 (2000) (25)
PLO
1.1 ES 6Ü Hz, CALCULAR EL MAXIMO FLUJO EN EL HIERRO,
CoNSIDERANDO QUE El VOLTAJE APLICADO ES El VALOR EFICAZ, ENTONCES
~ MÁX
,
4 44
F ~ MÁX.
~~~~)
( )
25
~ MÁX.
~
0.05945 " 59,45
X
)0- 3
WB
SE OBSERVA DE ESTE EJEMPLO, QUE EL FLUJO VAR IA EN FORMA INVERSA
CON LA FRECUENCIA,
LA ECUACIÓN:
F ~ MÁX,
4.44 N¡
13200 -
4.44
X
1.5. EL DJAGPJ\MA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR EN VACIO.
2000
X
60
X
~ MÁX,
(UANDO UN TRANSFORNADOR ESTÁ ENERGIZADO EN SU DEVANADO PRIMARIO
POR UNA FUENTE DE VOLTAJE Y EL DEVANADO SECUNDARIO ESTÁ EN CIRCUITO ABIERTO, CIRCULA POR SU DEVANADO PRIMARIO UNA CORRIENTE -
DE DONDE:
~MAX .
4,44
l l 200
2000
X
~ 0.2477
X
DE VACIO .
WEBER
60
[STA CORRIENTE ES NORMALMENTE INFERIOR AL 5% DE LA -
CORRIENTE A PLENA CARGA ,
DEBIDO A QUE NO CI RCULA CORRIENTE POR
EL DEVANADO SECUNDARIO , EL PRIMARIO SE PUEDE CONS IDERAR COMO -0MAX.
=
24.77 X 10-3 WEBER
UNA BOBINA CON UNA REACTANCIA DE VALOR ELEVADO DEBIDO AL NÚCLEO
DE HIERRO,
SI El FLUJO SE EXPRESA EN MAXWElL O LINEAS
El " 4.44 NlF
~MÁX
-
24.77
~ MÁX.
X
)0-J
ESTO CAUSA LA CIRCULACIÓN DE UNA CORRIENTE PEQUENA,
PoR OTRA PARTE , SI SE HACE LA SUPOSICIÓN DE QUE NO HAY PtRDIDAS
EN EL TRANSFORMADOR, LA
X
108" 2.477.000
CORR IENTE EN EL PRIMARIO SÓLO SE USA -
PARA PRODUCIR El FLUJO la EN EL NÚCLEO Y ENTONCES EN T~RMINOS VE.t.
LINEAS O
MAxwELL
TORIALES SE ATRASA 90 CON RESPECTO AL VOLTAJE APLICADO ,
El diagrama (asocial del transfonnador en vacío 35
34 Conceptos generales de ios transformadores
lA CORRIENTE PEQUEÑA I M ESTARÁ Eti FASE CON EL FLUJO 0 EN EL HIE RRO, SI EL HIERRO NO SE SATURA Y SE PUEDE ESTABLECER ESTO COMO -UNA SUPOS I CIÓN VÁLI DA .
ESTAS RELACIONES SE MUESTRAN EN LA SI - -
GUIENTE FIGURA:
[N LA PRACTICA. CUANDO SE TI ENE UN FLUJO VARIANTE EN UN NÚCLEO DE
MATERIAl MAGNÉTICO , SE PRESE NTAN PÉRDIDAS .
UNA PARTE DE ESTAS - -
PÉRDIDAS SON DEBIDAS A LAS CORRIENTES CI RCULANTES EN EL NÚCLEO -MAGNÉTlCO, Y LA OTRA ES DEBIDA Al LLAMADO EFECTO DE HISTERÉSIS . [STAS DOS PÉRD IDAS SE COMBINAN Y SE DENOMINAN EN CONJUNJO
¡ ~-
_,__ _ __j
__ __
DOR OPERA EN VACÍO. ESTAS P ÉRD IDAS LAS SUMINISTRA SOLO EL VOLTAJE
DE ALI MENTAC ION.
_
E'"'--E:= Vz
CoNS IDERANDO AHORA LA CORRIENTE DE YACIO CON E~
TAS DOS COMPONENTES:
lo = IM +
IH
DONDE fH .f- C =CORRIENTE
DE
FLUJO MUTUO
IM
CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN.
le - - '"'
VI
VOLTAJE APLICADO.
1
El
VOLTAJE INDUCIDO EN EL PR IMARIO .
[2 ""'
VOLTAJE INDUCIDO EN EL SECUNDARIO.
''
': Bo
v,
IH
[ L VO LTAJE INDUCIDO
CON RESPECTO A ÉSTE.
Jo
180°
CORRIENTE DE Pf:RDIDAS EN EL NÚCLEO.
0.
QUE
SE E!IICUENTRAN DEFASADOS
1B0o
los
TAMBIÉN.
CORRIENTE DE VAciO O DE ENERGIZACIÓ~.
FACTOR DE POTENCIA DE YACIO.
lli
DUCE TAMBIÉN Al VOLTAJE E!, POR LO TANTO. ESTÁN EN FASE Y SOLO D.l
FI ER EN EN MAGNITUD DEBIDO AL NÚMERO DE ESPIRAS.
'""
6o
AúN CUANDO NO CIRCULA CORRIENTE POR EL SE --
CUNDARIO. SE INDUCE UN VOLTAJE E2 DEBIDO AL FLUJO MUTUO
V2
.Yt
[1 EN EL DEVANADO PRIMARIO. DEBE SER IGUAL Y-
OPUESTO AL VOLTAJE APLICADO V! Y POR LO TANTO ESTÁ DiFASADO
MINALES V! y
+e
HIST~RES IS MÁS CORRIENTES CI RCULANTES:
OlAGRAMA FASORIAL EN VAC IO
""'
"PÉRDl
DAS EN EL FJERRO" O "PéRDIDAS EN El NúcLEO". CUANDO UN TRANSFORMA
VO LTAJES T EB.
~.
UN TRANSFORMADOR DE
100 KYA DE 1200/127
YOLTS,
60 Hz
SE ENERGIZA
POR El LADO DE BAJO VOLTAJE CON EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE AB IERTO.
DE
400W
lft.
-
POTENCIA QUE DEMANDA DE LA LINEA DE ALIMENTACIÓN ES
Y LA CORRIENTE ES DE
15A,
SE DESEA CALCULAR :
Relaci6n de oorñente
:J6 Conceptos generales de los t ransformadores
37
1.6 RELACIOO DE CORRIENTE.
EL_ FACTOR DE POTENCIA EN VAC IO Y El ANGULO CORRESPOND IENTE-
$1 SE CONECTA UNA CARGA Al SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR~ El VOLT6.
A ESTE FACTOR DE POTENCIA,
JE IHDOCIOO [2 HACE QlE CIRClLE U4A CORRIEtcTE
B)
lA
COMPONENTE DE MAGNETIZACION DE LA CORRIENTE.
SECUNDARIO.
e)
l.A
COMPONENTE DE CORRIENTE DE Pt.RDIDAS EN El NÚCLEO,
A)
El FACTOR DE POTENCIA
A)
tos 90 =
12
EH EL DEVAHADO -
f¡ - ~ - 0.21
[L ÑfGULO CORRESP'*DIENT( :
0o •
ANG. tOS
(0.21) • 77.87°
DEBIDO A LA CIRCULAC IÓN DE CORRIENTES, SE TIENE EN El DEVANADO -
B)
LA COMPONENTE DE MAGNETIZACIÓN DE LA CORRIENTE Df VACIO,
SECUNDARIO UNA f~ ~ ( FJo'ol'l)
PRIMAAIO
lo "" 9o
1•
• 15
IN -
X SEN
EN El PRIMARIO
(/7.87")
OV
1q.66 AMP.
ft? 12
OPUESTA A LA DEL
Í.S CotiVEN IENTE RfCORDAR ~ EL VOLTAJE UtDUCIDO
Ni 1¡.
fJ
ES S IEMPRE DIRECTAMENTE PROPORCIONAL Al FLUJO-
TAMBI¡:N ES IGUAL Al VOLTAJE APLICADO
ANTES. TODÓS ESTOS VALORES COMO EFICACES,
V¡, CONSIDERANDO COMO
IJADO QUE EL VOLTAJE
APLICADO NO CAMBIA~ EL FLUJO EN El NÚCLEO DEBE SER CONSTANTE.
e)
lA
cot'IPOHEMTE DE CORRIElfiE DE f'tRDIDAS EN El NÚCLEO ,
IH+C
-
locos
• 15
-
ÚJALQUIER IHCREJ1[NTO EN LA CORRI ENTE SECUNDARIA , SERÁ BA1..ANCEADO
POR UN INCREI1ENT0 EN LA CORRIENTE PRIMARIA. DE MANE'I:A QUE EL F1JL
Bo
X COS
-
(77.81J
= 15
X
0.21
JO DE ENERGIZACIÓN PRODUCIDO POR LA CORRIENTE EN El PRIMARIO TElt
DRÁ UN VALOR EFECTIVO CONSTANTE DURANTE LA OPERACIÓN DEL TRANS -
IH+C
=
3.15A
FORMADOR.
EN
LOS TRANSFORMADORES DE POTENCI A DE VALOR RELATIVA-
tefTE PEQUEÑO, SE Pl.EDE DECIR
Ql.E
PRÁCTICI\I'IIfMTE El FLWO QUE E.i
LA.BONA AL DEVANADO PR IMARIO. ES EL MISMO QUE ESLABONA AL SECUNDA
38 Conceptos generales de los transformadores
Relación de corriente
FtlO y DE AQUI QUE LA CORRIENTE DE VACI O O DE ENERGJ ZACIÓH REPRE SENTA SÓLO EL
2%
3%
{J
DE LA ECUACIÓN PARA LA RELAC IÓN DE TRANSFORMACIÓtl
DE LA CORR IENTE PRIMARIA DE PLENA CARGA Y -
SE PUEDE DECIR QUE LOS AMPERE
39
m
vz -
ESPIRA DEL PRIMARIO SON IGUALES A-
Z2IL
1000
LOS AMPERE- ESP IRA DEL SECUNDARI O. ES DECIR:
vz
NI 1I • NZ 12
sl
ll - !!2.
12
DE
508 VOLTS
LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN PARA CORRIENT ES
NI
!J. - !!2
12
N¡
SE PUEDE OBSERVAR QUE LA RELAC IÓN DE CORRIENTES EN EL TRANSFORMADOR ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RELACIÓN ENTRE ESPIRAS ,
1¡
=
12 ( ~)
15 ¡l.QW¡
251)
60A
S{ TJEIE UM TRAHSFORMAOOR HOHOFÁS ICO QUE TIENE }OC() ESPIRAS EN SU
DEVANADO PRIHARIO Y
DOR ELEVADOR,
250
EN EL SECUNDARI O Y SE USA COMO TRANSFOOMA
SE ALIMENTA A
127
VOLTS.
60 Hz
CIRCULA EN EL SECUNDARIO A LA CARGA ES DE
15A
Y LA CORRIENTE QUE-
CAlCULAR:
Se
TIENE 1M TlWISFOOHADOR HONOFASICO DE
Zl.Oill7
VOLTS.
60Hz
QUE
SE USA COMO REDUCTOR Y SE LE CONECTA COMO CARGA UNA RESISTENC IADE
10
OHMS EH EL SECUNDARio.lQut CORRIENTE CIRCULARA EN EL DEVA-
NADO PRIMARIO?
A)
[L VOLTAJE EN EL DEVANADO SECUNDARIO .
Bl
lA CORRIENTE EN EL DEVAHADO PR IMARIO.
lA
SQIIDJlli
Al
NI
= 250 ESPIRAS
Nz
=
Y!
"' 127
Y2
=?
1000
ESPIRAS
VOlTS
CORRIENTE EN EL DEVANADO SECUNDARIO.
12 = 'f:L__ = lZZ • 12.7 A
R CARGA
1¡
12
-
ISA
JO
DE LA RELACIÓN PARA LAS POTENCIAS INVARIANTES EN LOS DEVANADOS PRIMARI O Y SE.CltmARJO.
V¡ 1¡ = V2 12
40
Corx:eptos generales de los transformadores
11 -
12 (
RelaciÓn de corriente
41
~}
= 0.08A = 0.08 x 61.38 -
AEsP
4.9104 cM2
12.7 ( l2Z )
220
EL AREA NETA DEL NÚCLEO ES:
11 - 7.33 A
ANf.TA =A - AEsP • 61.38 - 4.9104 • 56 .47 012
POR TANTO . EL NÚMERO DE LA.''IIHACIONES ES:
• UN TRANSFORMADOR TI PO NÚCLEO SE CONSTRUYÓ CON LÁMIN/IS DE 0,355 HM
DE GRUESO QUE TIENEN UN ANCHO UNIFORME DE
ES
7
CM,
No. l.AM. - llllEIA - 2h!!Z
AL
0.2485
EL FLUJO MÁXIMO-
DE 6.2 X 105 MAXWELL Y LA DENSIDAD DE FLUJO ES DE 1.01 POR 104
MAXWELLfCI'I2 . EL ESPACIO ENTRE LAMINACIONES OCUPA El
8:l
227
DEL NÚCLEO
ARMADO.
CALCULAR EL NÚfoERO Df LAHIHAC IONES EN EL TRAHSFOOHAOOR,
lJ« TRANSFORMADOR
250 ESP IRAS EN
TUO E::; DE 6 X
El.
= ~
B
ESPIRAS EN EL PRI,...ARIO -
MAxwel.l...
CALCULAR:
VOLTAJES IMJUCIDOS EN EL PRIMAAIO Y EN EL SECUN-
DAR IO,
AREA DEL NÚCLEO ES:
A
2250
El SECI.ttDARIO. SI EL VALOR ,..ÁXI MO DEL FlWO folJ -
105
los
EL
Df 6() C.P . S, TIENE
Y
~1.01
X
104
61.38cMZ
B)
LA
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
AREA DE CADA L""'INA ES :
AL
=
LA
7 x 0.0355 - 0.2485 cMZ
FUERZA ELECTRO.'.I¡OTRI Z ltlDUCIDA EN EL PRIMARIO y EN EL SECUNDA -
RI O DE UN TRANSFORMADOR ESTA DADA POR LAS SIGUI ENTES:
Po~ SER EL ESPACIO OCUPADO POR LAS LAMINACIONES El
8%
POR TANTO:
4.44 NpF~ x 10--8 <VoLTS)
DEL NÚCLEO
ARMADO. RESULTA QUE EL AREA NETA SE REWCE EN ESTA PROPORC IÓN --
Es -
4.44 NsF~ x 10--ll <VoLTS)
42
Relación de corriente
Conceptos generales de loo transfonnadores
43
$UST 1TUYENDO VALORES. TENEMOS:
Ep
=
4,44
Es - 4.44
lA
X
X
2250
250
X
X
60
60
X
X
6
6
X
X
105
X
10-8
JoS X 10-Jl
=
=
3596.4
399 ,6
UN
VOLTS
TRANSFORMADOR QUE OPERA A UNA FRECUENCIA DE
13800/400
VOLTS , TlEt>iE
6.5
60
C,P,S, Y DE -
VOLTS/ESPIRA. CALCULAR:
'o<JLTS
REL.ACIÓfl DE TRANSFORMACIÓN ES:
A)
EL NÚMERO
B)
EL
DE ESPfRAS EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO,
FLUJO EN
EL NÚCLEO.
SIJl.OCilll
A)
V2/Esr.
CALCULAR LAS CORRIENTES A PLENA CARGA EN LOS DEVANADOS PRI MARI O Y
SE:CUNDARIO DE lJII TRANSFORI'\ADOR MONOFÁSICO DE
5
t(V(I,
2400/120
VOL-
.l2BIJQ"!l23
6.5
N] • I'L_ =
N2
= '12.__
DE
LA EXPRESION:
Vc/Esr.
'IQ(! •
=
6.5
62
VUELTAS
VUELTAS
TS.
B)
El = 4.44 N¡
lA CORRIENTE PRIMARIA ES:
F
~
X
10 -8
SE DESPEJA EL FLUJO "
P¡ • V¡l¡
1¡ =
1'¡_ • !im
V¡
= 2,(ll ffl'ERES
2!0l
SoSTITUYEtmO VAl.ORES:
ANÁLOGAMENTE:
' '
P2
Pl
P2
12 -
@
~ - 41.6
120
AMPERES
0
=
~ . 44 ~l~~~3
X
60
X
1o8 = 2.44
X
1o6
MÁX,
Relación de corñente 45
44 Conceptos generales de los transformadores
t~
Nz -
"
24
ESPIRAS
SAB IENDO QUE EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SE EMPLEAN DENSI-
1.1
DADES DE CORRIENTE ENTRE
Y 2.5 AMPERE/MM2, CALCULAR LA SEC - -
CIÓN DE LOS CONDUCTORES Y EL NÜMERO DE ESPIRAS EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO DE UN TRMSFORHADOR TlPO DISTRIEIUCfÓN DE
KVA
MONOFAs1co.
13200/21¡0
vous.
60 Hz 10
vous/ESPIRA.
100
CONsn~­
RESE LA DENSIDAD DE CORRIENTE IGUAL A 2.5 AJ1PfRE/HM1,
Wfl.lll.Jl.
lJN
6900/230
TRANSFORMADOR DE
2.5. 5, 7.5
Y
10%
VOLTS TIENE TAPS (DERIVACIONES) DE -
SOBRE EL VALOR fiOMINAL
EN EL
DEVANADO PRIMARIO.
DETERMINE LOS VCJLTAJES QUE PlJfDEH SER USADOS EN El DEVANADO PRII'\A
RIO PARA UN VOLTAJE CONSTANTE DE
230
VOLTS EN EL SECUNDARIO Y LA-
RELAC I ÓN DE TRANSFORfiACIÓN EN CADA CASO,
lA CORRIENTE EN EL PRIMARIO ES:
(( "KY8._
(KVl1
Y EH
=
lQ!l_ -
13.2
7.58
·--..go·.,-·
AI'J'ERES.
EL SfCI.IiDAR IO ES:
12 "
~~2
-
~
Uot$
=
417
u to -
-
-
AMPERES.
lA SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES EN CADA CASO ES:
!1
- l...5B
D
2.5
S2 -
3.032 ,...2
los
TAPS QUE TlEhE El TRANSFORKADOR SIGN I FICAN
SIÓN EN
'1.lZ
2.5
- 167 ,...2
tL
CIR. SI LA DERIVACI ÓN ES DEL
2,5%,
Al
Vp "6900
(1•
0.025l - 70n. 5
VOLTS
DEVANADO PRIMARIO Y SECUNDARIO SON:
N¡
=
lliQQ = 1380
10
St
ESPIRAS
al
LA TEN-
El INCREI'IENTO DE 1i:.N --
SIÓN SERA :
AltORA .. SI TENEMOS LOS VOLTS ESPIRA. EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL -
QUE
SE VA A INCREME NTAR EN EL VALOR DEL TAP . ES DE-
LA DERIVACI ÓN ES DEL
5%-
Vp - 6900 ( 1• 0.05) • n 45
YO. TS.
Relacj()n de corriente
46 Conoep101 genenks de los transformadores
Vp • 6900 (} + 0.075)
e)
A)
7,51:
PARA UNA DERIVACIÓN DEL
= 7417.5
VOLTS,
B)
47
EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO SECUNDARIO.
lA
SECCIÓN DE LOS CONDlJCTORES EN LOS DEVANADOS PRI MARIO y -
SECUNDARIO,
Y PARA EL 10% DE
DERJ VACJON:
Vp • 6900 ( l.+ 0,}0) • 7590
o)
LA" RELACIÓN
230
-
B)
el
N
o>
l]l'L2
230
Zlli_
230
. l'!J1..,2
230
N -
LA
DE TRANS FORMACIÓN EN CADA CASO ES:
0900.
A)
VULTS.
Z2ill
230
-
=
30
30.75
CORRIENTE EN AM80S DEVANADOS ES:
lp "
~ • ~ = 151.51
12 "
~
=
~"
2271.72
CoNSIDERANDO LJNA DENSIDAD IGUAL A
AI<PERES .
AMPERES,
2.8 /'l.W'/1"~2 ,
LA SECC I ÓN
PONDI ENTE ES:
- 31.5
32.25
Ss •
- 33
DE
'll.f:f
ls
D
=
811.6 MM2
ACIJEROO CON LA RELACIÓN DE TRANSFORMAC I ÓN:
lli. - !2
liN
TRANSFORMADOR DE POTENCIA DE
VOLTS,
60 Hz.
TI ENE
500
1000 KVA
MONOFAS I CO DE
ESPIRAS EN SU DEVANADO PRI MARI O.
St
SE -
SABE QUE LAS DENSIDADES DE CORRIENTE PARA ESTE TI PO DE TRANSFOR MADORES (AUTO-ENF I AADOS EN ACEITE). VAR IAN ENTRE
/MM2,
CONSIDERANDO tll.E DES IGUAL A
2.8
2.2
Y
N;>
11
N2 -
!.l
660/l.jQO -
}.0
AMPERE
AMPERE/,..,a. CALCULAR:
12
N¡
.ill..l_
2272.72
X
500
33
ESPIRAS
CORRE~
48
Conceptos generales de los transformadores
Relación de comente 49
lAs CORRIENTES SON:
EL DEVANDO DE ALTO VOLTAJE OE lJN TRANSFORMADOR MONOFAS I CO DE --
100 )(VA, 2300/550 VOUS, 60 C.P.S . TIENE 200 ESPIRAS DE CONDUCTOR DE SECCIÓN RECTANGULAR DE
13.2
X
2.5
ll!Q
<KV>¡
2.3
"'.1.¡3,6
f2 : 1<!'!\2_ • lQQ_
(KVJ2
MM DE COBRE.
0.55
=
182
AMPERES
AHPERES .
EL AREA PARA El CONDUCTOR DE ALTO VOLTAJE ES:
DETERM INAR :
A)
El NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE,
B)
LAS CORRIENTES EN LOS DEVANADOS DE ALTO Y BAJO VOLTAJE .
e)
l.A
O)
LA SECCIÓN DEL CONDUCTOO DEL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE SI C:l'"
11 • K\'A__
Sp • 13.2
l.A
DENSIDAD DE CORR I ENTE EH EL DEVANADO DE AlTO VOLTAJE,
X
2.5
=
33 AAJ.
DENS IDAD ES AHORA; ·
=M -
~-
1.32 AHPIAAJ.
TRABAJA A LA MISMA DENSIDAD DE CORRIENTE QUE EL DEVANA-
lA
DO DE ALTO VOLTAJE,
SUPERFICIE EN EL 5ECUNDAIU O PARA .ESTo\ DENS IDAD D€ CORRIENTE ES :
~2 • 137.81! MH2
X
500.._
2300
X
200
48
ESPIRAS
N¡ •
SO
FJ diagrama fasorial con carga Sl
Conceptos generales de los transformadOI"tS
1.7 El DIAGIWV\ EASORIAL !XIti CAAGI\.
\)rl TRAHSfOOHADOR TIENE DOS BOBINAS EN SU DEVANADO f>fHf'lARI O DE --
(H ESTA PARTE SE HARÁ UNA BREVE REVlSIÓH DE LAS COHDICIOtES DE --
2300
OPERACIÓN DEL TRANSFORMAOOR CUANDO SE ENCUENlRA BAJO CONDIC I ONES-
VOUS,
I NDIQUE POR DIBUJO LAS CUATRO pOSIBLES MANERAS DE -
CONECTAR EL TRANSFORMADOR. Y PARA CADA UNA. DETERM I NE LA RELA -CIÓN DE
TRAI~SFORMACIÓN
BEirwi lE
230 \«..TS,
DEL VOLTAJE PRIMARIO AL SECUNDARIO, CON
2
DE CARGA EN LAS TERMINALES DE SU DEVANADO SECUNDARIO,
EN TAL DIRECC IÓN
SOLUC!OH
TE PRIMARIA.
LA
CORRIEii
A TRAV~ S DEL DEVANADO SECUNDARIO .. DEBE CIRCULAR •
TE CiiUE CIRCULA
QUE
SE OPONGA Al FLUJ() PRODUC IDO POR LA CORRIEN•
ÚIAHDO EL VOLTAJE SE REDUCE H<»1ENTAH EAMEHTE., EL VOL
TAJE INDUCIDO EN EL DEVANADO PRIMARIO. TAMBI ~N SE REDUCE Y POR LO
TANTO TIENDE A CIRCULAR MÁS CORRIENTE EN ESTE DEVANADO,
ESTE IN-
CREMENTO EN LA CORRIENTE, PRODUCIRÁ QUE El FLUJO SE INCREMENTE A·
SU VALOR ORIGINAL·
CuANDO CIRCI.l..A MÁS CORRIENTE EN EL DEVANADO -
SECUNDARIO, El PROCESO SE REPITE V LA CORRIENTE MIMAR l A SE VOL •
VERÁ A INCREMENTAR.
El
DIAGRAMA FASORIAL QUE SE ESTUDIÓ ANTERIORMENTE PARA LA COf'lDI -
CIÓN DE OPERAC I ÓN EN VACiO. SE PUEDE MODi fiCAR DE MANERA Q~ IN CLUVA A LA CORRIENTE DE CARGA COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA SI - -
12 SE ENCUENTRA ATRASADA CON REi
11' ES LA CORRIENTE CiiUE CIRCULA EN
GUIENTE. EN DO NDE ESTA CORRI ENTE
PECTO AL VOLTAJE INDUCIDO E2.
EL DEVANADO PR IMARIO PARA EQUIUBRAR EL EFECTO DE DESMAGNETIZA -C IÓtol DE
12.
[H VIRTUD DE
QlE EL
FLUJO
g
PERMANECE cotiSTANTE.
10 -
DEBE SER LA MISMA CORRIENTE QUE EtlERGICE Al TRANSFORMADOR EN VA Cfo,
LA
CORRIENTE QUE CIRCULA EN EL DEVANADO PRIMARIO
TONCES LA SUMA FASORIAL DE
1¡
Y {0 •
J..
ES EN -
Sl Conceptos generales de Jos transformadores
El diagrama fasoria1 con carga
S3
ESLABONA AMBOS DEVANADOS. SE CONOCE COMO EL FLUJO MUTUO y SE DESIGNA COMO 0M,
v,
..
E,
.
DIAGRAMA FASOR!AL
ELE~IITAL
DESDE LUEGO QUE EL FLUJO DISPERSO Y EL
FLUJO MUTUO VARIAA A LA MISMA FRECUENCIA Y POR LO TANTO INDUCIRÁN VOLTAJES Ell AMBOS DEVANADOS,
[STOS VOLTAJES ~ --
DISTINTOS Y ~RES GlE LOS VOLTAJES INDUCIDOS.
PfWDUCIOOS POR EL FLUJO f.VTUO 0,.¡,
El
Y [2 --
[STO Sl DEBE AL FLUJO --
DISPERSO RELATIVO Y AL NMRo DE ESPIRAS RELATIVAMENTE BAJO
DEL TRANSFORMAOOR ClJi
CARGA
QUE
SON ESLABONADAS .
los
VOLTAJES PRODUC IDOS POR LOS DOS --
FLUJOS DISPERSOS REACC IONAN COMO SI FUERAN INDUCIDOS EN BOBINAS SEPARADAS QUE ESTÁN EN SERIE POR CADA UNO DE LOS DEVA
1.7.l.EL CONCEPTO DE BEACTANCIA pE DISPERSIÓN,
NAOOS . DEB I OO A ~STO , LOS FLUJOS DISPERSOS SE PUEDEN REEM -
Ú>MO SE HA MENCIONADO ANTERIORMENTE. SE HA PARTIDO DE LA SUPOSICIÓN
QlE
TODO EL FLWO
0
PRODUC IDO fOR EL DEVAHADO-
Pl.AZAR POO REACTANC IAS PURAS Y SE CONOCEN COMO "REACTANCIAS
DI SPERSAS"
)(¡
V
X2,
PRIMARIO. ESLABONA Y CORTA A CADA ESPIRA DE LOS DEVANADOSPRIMARIO Y SECUNDARIO.
ESTO SIGNIFICA QUE EXISTE UN ACO -
PLAMIENTO MAGNÉTICO PERFECTO O EN OTRAS PALABRAS. QUE EXI~
TE UN COEFICIENTE DE ACOPLAMIENTO DEL
100
POR CIENTO,
Sltl
EMBARGO. PARTE DEL FLUJO PRODUCIDO POR EL DEVANADO PRIMA RIO ESLABONA SOLO LAS ESP IRAS PRIMARIAS, COMO UN FLUJO
01.
TAMBifN PARTE Del FLUJO PRODUCIDO POR LA CORtiiEflTE SECUNDA
RTA
12
ESLABOOA SOLO A LA PROPIA BOBi rtA SEClJNDARIA COMO
ESTOS FLUJOS
01
e2.
Y ~2 SE CONOCEN COMO "FLUJOS 01 SPERSOS" . E!:.
DECIR SON "FLUJOS QUE QUEDAN FUERA DEL NÚCLEO Y NO ESLABONAfll AMBOS DEVANADOS".
EL FLUJO
QUE
NO PASA COHPLETMENTE A TRAvtS DEL NÚCLEO Y -
FUJJ<JS DISPERSOS
54 Conceptos generales de los tnmsfonnadores
EJ diagrama fasoc i.al con carga SS
PRODUCIDO POR EL FLUJO MUTUO
POR OTR A PARTE, DADO QUE LAS c:AfDAS DE VOLTAJE COHBIHADAS DE AMBOS DEVANADOS. SON DIFfciLMENTE MAYORES DEl.
TO A l)l.ENA CARGA, El FLUJO MJTOO
9H
3
NER RELACIÓN
PORCIEN-
1:1
ES IGUAL A
9H:
[¡,
[2,.
fL VIX..TAJ E
QUE
POR TE-
TAMBI~N SE I NDUCE POR EL -
FLUJO 9M EN El.. DEVAHAOO SECUNDARIO.
SE PUEDE SUPONER QUE ES
CONSTANTE Efi EL RANGO TOTAL. DE OPERt..CIÓN DEL TRANSFORMADORDE POTENCIA,
[STO. S Ui Ef'lBARGO. 00 ES LO 11ISMO EN LOS -
fSTE VULTAJE [ 2 NO ES EL QUE APARECE EN LAS TERMINALES DEL -
-
DEVANADO, DEBIDO A QUE LA CORRIENTE DE CARGA
TRANSFORMADORES PEQUEÑOS EN DONDE LAS CAfDAS DE VOLTAJE ENLOS DEVANADOS PUEDEN SER HASTA EL
25
12 PRODUCE
UNA
CAlDA DE VOLTAJ E EN LA RESISTENC IA SECI.ImAR IA (R2) y EN LA-
PORCIENT-0 llE VAC fO A -
REACTANCI A SECUNDARIA (X2),
PLENA CARGA,
[N LA F IGURA SIGUIENTE SE 11UE.S.
r: ,. .:l-
TRA ESTE CIRCUI TO S IHPLIFICADO.
1.7.2,ft
CJRCUJTO EQUIVAL ENTE DE UN TRANSFORMAOOR,
HASTA AHORA SE HA HECHO UNA BREVE DESCRIPCIÓN DEL TRANSFOB.
MADOR PARA SUS COND IC IONES DE OPERACIÓN EN VACÍO. TOMANDOEN CONSIDERACI~N QUE LA UAMADA CORRIENTE DE VACfO
lo
ES -
MUY PEQUEÑA EN COMPARACIÓN CON LA CORRIENTE DE PLENA CARGA.
PARA EL ESTUDIO DEL U..AMDO CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANS.
CIRCUITO EOI.IVALENTE OEL TRANSFORMADoR
FORMADOR, POR LO GENERAL. SE DESPRECIA Y POR OTRA PART.E,. TRATANDO DE SIMPL IF ICAR EL ESTUDIO, SE CONSIDERA
T I ENE UN TRANSFORMADOR DE RELACIÓN
1:1
QUE
SE --
DE MANERA QUE LOS -
1.7 .3.
DIAGRAMA FASORIAl A PLENA CARGA,
VOL TAJES Y CORRIENTES TENGAN UNA REFERENCIA CID'J)i EN El -l OMANDO EN CONSIDERACIÓN LAS CONDICIONES INDI CADAS EN EL-
DI AGRAMA.
PÁRRAFO ANTERIOR. SE SUPONE QUE SI EN LAS TERM I NAUS DELSE CONSIDERA QUE SE APLICA UN VOLTAJE EN EL DEVANADO PRIMA
RIO Y Sf CONECTA UNA CAAGA EN EL SECutiDARIO. ENTONCES LASCORRIFNTES PRIMARIA Y SECUNDAR IA SON IGUALES, DADO QUE SEESTA SUPONJEtfOO UNA RELACIÓN DE TRMSFORMAciÓH DE
1:1.
DE-
BIDO A LA RESISTENCI A (Rl) '( REACTIINCIA (XI) DEL DEVANADOPRIMAR I O. SE PRESENTARÁ UNA CAfDA DE VOLTA..IE. CUE SE RESTA
AL VOLTAJE APLICADO
V1 ,
DANDO ASI EL VOLTAJE INDUCIDO
E1 -
DEVANADO SECUNDARIO SE CONECTA
1.1(
VÓLTMETRO , UN AMf>tRN: -
TRO Y UN WATTMETRO. SE PUEDEN HACER MEDICIONES DEL VOLTAJE SECUNDARIO
V2.
LA CORRIENTE DE CARGA
)2
CULAR El FACTOR DE POTENCI A DE LA CARGA .
POR
92
y TAKIIItN CALSI SE DESIGNA -
ESTE FACTOR DE POTENCI A Y SE CONS IDERA COMo ATRASA
DO , TOMANDO COMO REFERENCIA EL VOLTAJE
GRAMA PARA LAS RELACIONES DE CARGA ,
V2
SE TIENE EL DI A
S6 Conceptos generales de los transformadores
El diagrama fasorial con carga
BIÉN INDUCE
57
[2, LOS DOS VOLTAJES INDUCIDOS ESTAN EN FASE •
Y SI SE DIBWA
-E¡ A 180° CON RESPECTO
A
[2,
SE TIENEN LAS
COND I CIONES DEL DIAGRAMA SIGUIENTE.
(Of«l SE HA MENCIONADO ANTES, SI SE ))ENE UNA CAfDA DE VOLTAJE DEBIDO A LA RESISTENCIA Y REACTNIC IA DEL DEVANADO SECUNDARIO, El VOLTAJE INDUCIDO EN El DEVANADO SECUNDARIO ES
~\ENTE PI<~ARIA Y FEM
ENTONCES :
Al
[N LA FIGURA S IGUIENTE SE MUESTRA
[2,
ESTANDO
COfi LA CORRIENTE Y LA CAlDA DE VOLTA.JE
DE LA CORR 1f NTE
12R2
VOLTAJE APLICADO
VI
IJ'ODUC\DA
SE LE OPOOEtl DOS VOLTAJES. QUE SON-
EL VOLTAJE INDUCIDO DEBIDO Al FLUJO MUTUO Y LAS CAÍDAS DEEN FASE
}2X,2 ADELANTE 00"-
VOLTAJE POR RESISTENCIA Y
REACT~CIA
DEL PROPIO DEVANADO,-
ESTO SE PUEDE EXPJIESAR CONO:
12
VI - - El
+
11 <Rl +J Xl)
SI SE AGREGA LA CAfDA DE \'OLTAJE RESIS TI VA EN FASE. SON -LA CORRIENTE PRIMARIA Y LA CA fDA DE VOLTAJE REACTIVA
ADELANTE DEL VOLTAJE INDUCIDO
90" -
-[J_ PARA OBTENER EL VOLTAJE-
ÚWWO SE REVISÓ EN EL PARAAFO ANTERIOR EL CIRCUITO EQUI-
APLI CADO
V} , ca«> SE HUESTRA EN EL DIAGRAMA VECTORIAL EN -
VALENTE DEL TRANSFORMADOR DE RE LACIÓfl DE TRANSFORMACIÓN -
DONDE
9!
REPRESENTA EL FACTOR DE POTENCIA DEL PRIMARHl, SE
1:1.
TIENE EL DIAGRAMA FASORIAL DEL rnANSFORMADOR OPERANDO A --
LA CORRIENTE PRIMARiA ALIMENTADA PARA NEUTRALIZAR EL
EFECTO DE LA CORR I ENTE DE CARGA, ES EXACTAMEHTE IGUAL Y OPUESTA A ESTA. ES DEC IR [I ESTA
TO A
12. [1
180"
DEFASADA CON RfSPE'-
ESTA I NDUCIDO POR EL FLUJO MUTUO
9M
QUE TAM-
PLENA CARGA •
58 Conceptossenen1es de los transformadores
FJ diagrama fasorial oon ca~ 59
··-··
,,
....
...
'
v,
DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORM AOOO A PLENA CARGA
DE
ACUERDO AL DIAGRAMA. FASORIAL ANTERI OR DESDE EL PUNTO DE
VISTA DEL VOLTAJE APLICADO EN EL DEVANADO P1HMARIO .
Vl
CIRCUITO EQUIVAlENTE f.fl
TRANSF~OOR
Sf
PUEDEN VER HUE\'AMENTE LAS DOS CA lDAS DE VOLTAJE SUCESIVAS,
IJJriA EN -CADA DEVANADO. PARA OBTENER El VOLTAJE TERMINAL CON
LA CARGA
V2 .
1.],1¡, (A APLICACIÓN DE LOS
C!RCliiiQS EQUIYALENTES,
(UANOO LOS TRANSFORMADORES SE USAN DENTRO DE UNA RED COM -
$1 SE SUJ>OtiE QUE SE GIRA EL LADO PfutWUO -
DEL DIAGRAMA FASORIAL. HACIA EL LADO SECUNDARIO, '( Nt.EVA -
PL.EJA PARA ESTUDIAR El Cot\PORTAMJENTO POR LO QUE SE REFIE-
MENTE SE CONSIDERA QUE LA RELAC I ÓN DE TRANSFORMACIÓN ES
RE A LA DISTRl EUCIÓN DE LA CARGA,, LAS CAlDAS DE TENSI ÓN, -
-
EL DIA.GRAHA FASORIAL TIENE UNA SIMPLifiCACIÓN CONSI~
EL CORTO CIRCJ ITO. ETC , .CONVI ENE . CON RELACIÓN HASTA LO --
BLE COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA SIGU IENTE V DE ESTA FORMA
AI-K>RA EXP\JE <; TD SOBRE EL FOOCIONAHIENTO DEL TRANSFORMADOR ,
SE OBTIENE EL Dl AGRAHA FASORI AL DEL "CIRCUITO EQUIVALENTE-
CONSIDERAr:;:;o CON LO OUE SE CONOCE COMO " EL CIRCUITO EOOIVA
SERIE DEL TRANSFORMADOR'',
LENTE" QUE EN SU FORMA MÁS COMPLETA ESTÁ CONSTITUIDO POR -
1:1.
UN TRAN-;FoRMADOR "IDEAL" (DE RELACIÓN
v, ,, ••
l,X,"'
2
lz
'
l ;tR2
DIAGRAMA fASOOIAL SIMPLIFICAOO
LAS RE S ISTENCIAS
X2
Ro. Rl
Y
R2
Nl/N2)
CONECTADO A -
Y A LAS REACTANCIAS
CC:W,O SE MUESTRA EN LA F I GURA!
Xo. )(J '(-
El diagrama fasoria1 con ca~
60 Conceptos genera \es 4e los transformadores
61
RRIENTES REFERIDOS A UN DEVANADO O A Utl LAOO DEL TRANSFORMADOR, POR L.O GENERAL EL PRIMARIO QUE ES EL DE ALIMENTA CIÓN,
[r~ ESTOS CASOS EL ESQUEMA EQUIVALENTE SE SIMPUFICA
A UN CIRCUITO
DIAGRAfiA EQUIVALENTE llE UN
LA
RESISTENC IA
Re
TM~SFORMAOOR
11
T" COMO SE MUESTRA EN ...A FIGURA:
:0[
I'OOOFASICO
REPRESENTA EL EFECTO OJSIPATIVO, DEBIDO-
A LAS PÉRDIDAS EN VAC(O, R} ES LA RESISTENCIA DEL DEVANADO
PRIHARIO.
EN
R2
LA DEL SECUNDARIO,
FORHA ANALOGA
Xo
REPRESENTA El EFECTO DE ABSORCIÓN DE -
LA CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN. EN TANTO QUE
X}
Y
X2
REPRE-
SEIHAN LOS EFECTOS DE LOS FLUJOS DISPERSOS EN LOS DEVANA -
CIRCUITO EC-UIVALENTE IR TMNSFOIU1AOOR REFERIDO AL LADO
PRU'I\RIO
LA
RESISTENCIA Y REACTANC IA SECUNDARIAS SE REFIEREN AL Di.
VANADO PRIMARIO DE ACUERDO CON LAS RELACIONES:
DOS PRIMARIO Y SECUNDAJ;IO,
1!1) 2
N2
PARA ALGUNOS ESTUDIOS, NO SE REQUIERE CONS IDeRAR LOS EFE'-_
JOS DE LA SATURACIÓN DEL NÚCLEO DEl l"RAHSF0RAADOR Y SON -
x21
X2 1 ~ J 2
DESPRECIABLES, EN CAH.BIO EN OTROS SE RECUIERE IJ{ MAYOR -PRECISIÓN Y ENTONCES A
Ro
Y
Xo
SE lES ATRIBUYEN PROPIEDA-
DES NO LINEALES,
EN FORMA ANÁLCGA LA RESISTE NCI A Y REACTANCI A PRIMARIAS SE
PUEDEN REFERIR Al SECUNDARIO CON LAS RELACIONES :
CoMO SE MENCIONO ANTES. PARA AlGUNOS ESl"UDIOS ES CO.WE -NI ENTE HACER REFERENCIA A LOS VALORES DE TENSIONES V CO -
R¡• •
Rl ! ~ )2
Xl''•Xl<~J2
El diagrama fasorial con carga
62 Conceptos generales de los transformadores
EL
63
DIAGRAMA EQUIVALENTE ES EL SIGUIENTE:
JIT:
[L VOLTAJE EN VAdO EN EL SECl.fiDARIO ES:
/UlO+ 2.73)2 + (5.46)2 • 113 VOLTS
REFIRIENDO ESTE VOLTAJE AL PRIMARIO:
El
=
AE2 - 2 X 113 - 226 VOLTS
lJJBUJAR A ESCALA El DIAGRAMA VECTORIAL A PLENA CARGA DELSIGUIENTE TRANSFORMADOR :
0.03
OHMS.
XJ - 0.06
10 KVA. 220/110 VOLTS. 60 Hz R2·
OHMS.
fo
= 1.0 AMPERES
Y. FACTOR DE-
POTE NCIA UNITARIO,
LA CORRIENTE DE CARGA EN El DEVANADO PRIMARIO:
II
=
KYA
KV]
LA CORR IENTf: TOTAL J
_.lQ_ = 45.2 AMI'.
0.22
QUE
CIRCULA POR
EL
TA Cot1PUESTA POR LA CORRIENTE DE CARGA
PRIMAR I O
ES-
Y LA CORRIE!'<'TE
DE EXCITAC IÓN. POR LO TANTO :
lA
CORRIENTE DE CARGA EH El I.:EVMADO SECUNDARIO ES:
(2 " ~ " ~
=
91 AMPERES
[STA C"ORRIEf'lTE. Al CIRCULAR POR DICHO DEVANADO. ORIGINA P~RD I VA S POR RESISTENCIA Y REACTANCIA:
(2 R2
" 91
X
0.03
2.73 VOLTS
91
X
0.06
5,46
VOLTS
.• 111
=ViJ2+J 0 2 = Vl45.5)2+(1)2=45.51 AMP.
CAÍDAS DE VOLTAJE EN EL PRIMAR I O SON:
IR]
45.51 X 0.]2
5,50
VOLTS
lXI
45.5!
9,10
VOLTS
X
0.20
Fl diagrama fasorial con carga 65
64 Conceptos gtnerales de los transformadores
EL VOLTAJE QUE SE APUCJI. AL PRIMARIO DEL - PoR LO TANTO,
TRANSFORMADOR ES:
DETERtHNE LOS VM.ORfS DE RESISTEI\'CIA V REACTANCIA EQUIVA -
[. {([¡. IR¡)2+ (J¡X¡l2
-
{(226• 5.5{))2 +l9.1J2 • 23!.6V
LENTES DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO DE
VOLTS QUE TIENE COMO DATOS: Rl
EL
DIAGRAMA VECTORIAL ES EL SIGUIENTE
..
R2 • 0.051
X2 • 0.11
OHMS .
EN
B)
fN TtRMINOS DEL SECUNDARIO
TtRMINOS Dfl PRIMARIO •
lA RELACIÓN
A •
DE TRANSFORMACIÓN ES:
~
~
•
J,75
•
CONSECUENCIA. LA RESISTENCIA EOOIVALENTE REFERIDA AL --
PRI MARIO ES !
R¡' • "1" • 2•2 • !.9,.l!.75J2 0,015 •19. 046 n
X¡' • XI " A2R2 • 39 + U.75l2 0.11 • 39.33 n
EN
l.j2()0f2L¡(l()
OH/'6,
A)
EN
500 KVA.
= 19. 00 OHMS, X¡= 39 OHMS ,
TlRHINOS DEL SECUNDARIO:
R¡" • R2 +
;t • 0.015 + ~
X¡" • X2
~
+
•
0.11
+
~
6.219 n
=
12.84 n
66
Conceptos generales de los t ransformadores
Determinación de las constantes del transformador
67
1.8 lflfi{')!NACIOO lf LAS CONSIN!TES lll TRANSfORIWJOR.
los VALORES REALES DE RESISTENCIA Y REACTANCIA DE LOS a::vAHADOS -
DE UN TRANSFORMAOOft, Sf PLEDEN OBTENER Df PRUEBAS DE LABORATORIO-
MEDIANTE rED I CIONES V ALGUNOS CÁLCULOS RELATIVAHENTE SIMPLES V QUE SON LA BASE DE LOS VALORES USAOOS EN LOS CIRCUITOS EQUIVALEN-
TES,
ALGI..INOS DE ESTOS VALORES O PARÁMETROS DEL TRANSFORMADOR 08-
• TENIDOS PARA El TRANSFORMA DOR PUEDEN NO EXISTIR FISICAMENTE, PEH:O
PUEDEN AYUDAR A COMPRE NDER LA OPERAC I ÓN DEL TRANSFORMADOR,
1.8.1. lA
lA
DIAGRAI'A PARA lA PRUEBA !lE CORTOCIRCUITO DE UN TRANSFORMAOOR
MONOFASICO,
pRUEBA DE CORTO CI RCUITO EN EL TRANSFORMADOR,
PRUEBA DE CORTO CIRCUITO CONSISTE EN CERRAR O PONER EN-
WATTMETRO QUE INDI CA LA POTEtiCIA DE PtRDIDAS POR EFECTO DE
CORTO C IRCUITO~ ES Df:C I R. CON UNA CONEXIÓN DE RESISTENCIA-
CIRCULAC I ÓN DE LAS CORRIENTES EN LOS DEVANADOS PRI MAR IO Y-
DESPRECIABLE. LAS TERMINALES DE UNO DE LOS DEVANADOS Y ALl
SfCUNDARJO,
f'\E NTAR EL OTRO CON UN VO LTAJE REDUCIDO (APL.ICAOO EN FORMAREGULADA) DE UN VALOR REDUCIDO DE TENSIÓN
~ PEG~,t;Ao PORCENTAJE DfL VOLTA.JE
QlE
REPRESENTA -
Ú>N EXI ÓN DE CORTO CIRCUITO Ef'fTRE LAS TERM INALES DEL DfVAHA
DEL DEVANADO POR ALIMEN-
DO .
TAR , DE TAL fORJ-\A., QLE EN LOS DEVMADOS CI RCULfN LAS CO -RRIENTES NOMINALES ,
EJI
ESTAS CONDICIONES SE MIDEN LAS Co-
RRIENTES NOMINALES V LA POTENCIA ABSORBIDA,
CC
VOLTAJE DE ALII"ENTACION DE VALOR REDUCI DO.
SE HAGAN CIRCULAR LAS CORRIEMES 11 ~
12
DE MAN ERA QUE-
DE VALOR NOMI NA L -
EN CADA DEVANADO,
DEBIDO A QUE LA TENSIÓN APLICADA ES PEQUEfíA EN COMPARA -CIÓN CON LA TENSIÓN NOMINAL. LAS P~RDIDAS EN VAC(O O EN ..
El VOLTAJE APLICADO CVcc) ES REGULADO Y SE VAR I A COMO SE -
EL NÚCLEO SE PUEDEN CONSIDERAR COMO DESPRECIABLES. DE MA-
INDICÓ ANTES. HASTA QUE CIRCULE LA CORRIENTE DE PLENA CAR-
NERA QUE TODA LA POTENCIA ABSORBIDA ES DEBIDA A LAS P~RDl.
GA EN EL PRIMARIO,
DAS POR EFECTO JOULE Ef1 LOS DEVANADOS PRIMARIO V SECUNDA-
IMPEDANCIA TOTAL" DEl TRANSFORMADOR COMO :
RIO.
ZT
o
DE LOS V/lLORES MEDIDOS SE OBTIENE ., LA
fu
11
Determinación de lu constantes del transformador 69
68 Conceptos generales de los transformadores
Il1lDE:
OONDE:
1¡ -
Pcc ""
ÚlRRIEHTE NOMINAL PRIMARIA.
PtRDJDAS EN LOS DEVANADOS V QUE SE OBTIENEN DE LALECTURA DEL NÁTTMETRO.
Vcc :::: VOLTAJE
ZT
-
lE CORTO CIRCUITO APLICADO EN l A PRU[
BA
Se
Jl'!f'EDANCIA TOTAL INTERNA REFERIDA AL DEVANADO
TENCIA
PRIMARIO .
[ STA IMPEDANCIA SE CONOCE TAHBli!N-
COMO IMPEDANCIA EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR
DEBEN TENER SIEMPRE EN fo'ENTE. QUE EL VALOR DE LA RESIS-
Rr.
NO ES 1 A SOO ARITI'i::T I CA DE LAS RES I STENCIAS EN
LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO.
[S UN VALOR QUE SE -
DETERMINA DEL CIRCUITO EQUIVAlEHTE Y POR TAl MOTIVO Sf
LE
DENOMINA .. LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DEL TRAI'ISFORMADOR".
1.8.1.
ftRDIDA§ EN LOS DEVANADOS A PLENA CARGA.
lA
DEBIDO A
QUE
IMPEDANCIA EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMAOOR SE PUEDE EX-
EL FLUJO ES DIRECTAMENTE PROPORC IONAL AL VOLPRESAR EN TÉRMINOS DE LA RESISTENCIA Y REACTANCJA ECiiUIVAL..Efl
TAJE. EL FLUJO MUTUO EN EL TRANSFORMADOR BAJO LAS CONDI CIQ_
TE COKO:
NES DE PRUEBA DE CORTO CIRCUITO ES MUY PEQUffilO. DE MANERADUE LAS f'tRDI DAS EN El NÍJCLEO SON DESPRECIABLES.
SI N E/1 -
BARGO. LA CORR IENTE QUE CIRCUlA A TRAV~S DE LA RESISTENCIA
DE LOS DEVANADOS PRODUCE LAS HI SHAS Pá!DIDAS EH ~STOS. Ql.E
Zr=
DE TAl FORMA. QUE
~
LA REACTAHCIA ECiiUIVALEHTE DEL TRANSFORMA
CUANDO OPERA EN CONDICIONES DE PLENA CARGA . ESTO SE DEBE A
DOR SE CALCULA COMO:
EN AMBOS tEVAHA.DOS SE HACE CIRCULAR LA CORR I ENTE HOHI-
QUf.
Xr - • {
NAL .
~
El CIRCUITO PARA LA PRUEBA DE CORTO CIR¡UJTO. S I El - -
z,2 -
Rr2
ESTOS VALORES ESTÁN POR LO GENERAL REFERIDOS AL DEVANADO~
WÁTTHETRO SE CONECTA EN EL DE\').NADO PR IMARI O O DE ALIMENTA
DE ALTO VOLTAJE. DEBIDO A QUE SE ACOSTUMBRA PONER
CIÓN .. ENTOHCES SE "'tti DEN" LAS PmDIDAS EN LOS DEVANADOS YA
TO CIRCUITO EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJE . ES DECIR LAS ME-
QUE NO HAY OTRAS PtRDIDAS COI'ISIDERADAS. DE ESTE VALOR QUE-
DIC IONES SE HACEN EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE .
SE TOMA DE LAS PlRDIDAS .. SE PUEDf: CALCUI...AR "LA RES ISTEHC I/1
ES POR LO GENERAL EL HtTODO NORMAL DE PRUEBA.
EQUIVALENTE" DEL TRANSFORMADOR COMO:
NES PRINCIPALES PARA ESTO:
Rr
l.As
COR-
[STO RAZO -
Determinación de las constantes del tra nsformador
70 Conceptos generales de los transfonnadores
l.
LA
CORRIENTE NOMINAL
Et(
El DEVANADO DE ALTO VOLTAJE ES f'IE -
LA
71
IMPEDANCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PRIMARIO ES:
NOR QUE LA CORRIENTE NOMINAL EPI El DEVANADO DE BAJO VOLTAJE.
PoR LO TAN TO. SON MENPS PELIGROSAS Y POR OTRA PARTE ES
zT
MJ.s
FAclL ENCONTRAR lNSlRUHENTOS DE MEDICIÓN Df.NTRO DEL RANGO.
= fu "
§.6_
9.1
1)
-
7.25
OlflS
lA RESISTENCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PRIMARIO
2.
DfBIOO A QUE EL VOLTAJE APLICADO ES
QUf
EL
5%
pOR
LO GENERAL MENOR -
m_
DEL VALOR DEL VOLTAJE NOM INAL DEL DEVANADO ALI -
(9 .Jl2
- 3.14 """
MENTADO. SE OBTIENE LINA LECTURA DEL VÓLTMETRO CON UNA DE FLEXIÓN APROPIADA PARA EL RANGO DE VOLTAJES QUE SE 1'\I DE.N.
lA
REACTAHCIA EQUIVALEIHE ES:
1<7.25)2 - <3 .14)2
h
SE
DESEAH OBTEflER LOS VALORES JI. lf'Wf:OANCIA. RESISTEtiCIA-
y REACTANCIA EQUIVALENTES DE UN TRANSFORMADOR MONOFASIC0-
20 KVA . 2 200/200
VOLTS.
60 Hz.
Xr ""
6.53
OHM$
IJuRANTE LA PRUEBA DE COft
TO CIRCU ITO. SE POHE Efl CORTO CIRCUITO EL DEVANADO Df BAJO VOLTAJE Y SE APLICA VOLTAJE VARIABLE Eti EL DEVANADO DE
CALCULE EL CAMBIO EN EL VOLTAJ E PR IMARIO NECESARIO PARA - -
ALTO VOLTAJ E HASTA HACER CIRCULAR LA CORRIENTE NOMINAL. -
QUE EL VCLTAJE TERMINAL SECUNDARIO DEL SIGUIENTE TRANSFOR -
los DATOS OBTEN I DOS IlE Ffi:UEBA SON LOS SIGUIDHES:
MADOR SE MANTENGA CotlSTANTE A
Vcc
•
66
Pcc
- 260
A vAclO.
VOLTS .
60 Hz y R1 = 2.50
WATTs
X2 • 0.09
230
VOLTS DESDE PLENA CARGA-
15 KVA. 2300/230 VOLTS .
X] " 10.1 o...... R2 " 0.02 O...... -
DATOS DEL TRANSFCRMADOR:
OHt\S,
ot\MS.
~~ECJE LA CORRIENTE tE VACÍO 'i CONSlDERE Utl FACTOR DE-
LA
CORRIENTE NOMINAL ~ EL DEVANADO PRIMARIO ES:
11 = ~ = 9.1
AMPERES
POTENCIA
0.8
ATRASADO EN LAS TERMINALES U:L SECUNDAR IO.
72 Conceptos generales de los transfoml3.dores
Determinación de 1u constantes del uansfonnador
73
El - i <V¡cos36.8 + IIR ¡2 + <VIsEN 36.8+ 11X;iz- -
ZlOO -
LA
REL.ACIÓtl DE TRANSFORMACIÓN A ""
LA
CORRIENTE QUE DEMANDA LA CARGA ES:
10
- /(2J()()
230
(1 "!ilil.__ " ~ "
<KVli
2.3
LA
6.52
-
0,8+ 29,28)2+ (2300
X
0,6+12~.532)2 •
VOLTS
AMPERES
POR TANTO . EL VOLTAJE EN EL PRIMARIO CAMBIA DESDE 2fi.40 EN-
RESISTENCIA Y REACTANCIA EQUI VALENTE REFERIDAS AL PRIMA
RIO
2640
X
YACIO HASTA
2300
VOLTS A PLENA CARGA ,
SOO~
102
X
0.02 • ~.5
XI• MX2 - 10.10 100
X
0.09 "19.10
R, " Rl' A2R2 " 2.5
x,"
OHMS
CALCULE El PORCIENTO DE CAlDAS DE VOLTAJE POR RESISTENCIAREACTANCIA E IMPEDANCIA REFERIDAS AL PRIMARIO DE UN TRMS-
OHMS
FORKADOR
60 Hz
lAs CAlDAS DE VOLTAJE SON:
11 Rl
6.52
X ~.5
• 29,28
11 Xl - 6.52 X 19.10 -
X2 " 0.05
VOLTS.
12~.53
,
-
OHMS
vous
LA
EL VOLTAJE PRIMARIO EN VACfO PARA FACTOR DE POTENCIA
ATRASitOO
COJrl LOS DATOS SIGUIENTES' 10 KVA. /Jf0/120 VOLTS
0.13 01«5 , Xl • 0,20 OHMS, R2 • 0,03 <lHMS Y
Y R( •
CORRIENTE EN EL PRI"AJUO ES:
0.8-
11 "
lA
!ilil.__ "
<KV)I
JQ_ •
0.24
41.66
Ae.eRES
RESISTENCIA. REkiANCI A E IP-I"EDAflCIA, LAS REFERIMOS AL
PRIMARIO:
R1
=
Rl + A2 R2 • 0.013 • 22
X
0,03 • 0.133 n
0.20 • 4 x 0.05 • 0.04 n
Z1 .(R,2 + Xr2
=
I<O.l33JZ+ (0,4JZ - 0.422 n
74
Conceptos gerterales de k:Js transf()l'll)ado res
lAs
Rcgulaci6n del transformador 7S
CAlDAS DE VOLTAJE
41.66
X
0.133 = 13.78
VOLTS
11 Xr • 41.66
X
0.4
• 16.66
VOLTS
41.66
X
0.422
= 17.58 VOLTS
UN
2300/23a
TRAN.SFORMADOR f10NO FASICO DE
VOLTS TIENE
2.6% DE
REGU-
L.ACION. CALCULAR :
A)
Ú VOLTAJE Df YACiO EH El SECUNDARIO,
B)
lA
RELACI ÓN DE ESP I RAS.
PoR DEFINIC IÓN:
%].¡ Rr •
1 \~ 100
=
~ 100
=
SWirulrf
5.74
%REG
1 11 Xr
.I.L.h 100
V¡
= lhóó_
2'10
=
6. 9!1
• •
=
V¡ {VA( !O) - VI <PI ENA CA!lf,A) X lOO
V¡ <PLENA CARGA>
VI (VACIO)=< %REG . Vl {PlENA CARGA)+ VI
1
11¡ Zr • ~ 100 • ~ - 7.32
= Vl
(pLENA CARGA) (% REG + 100)
1
l. 9 • RfG!I 8C 100 !H. IIIOOSFORIWXJR.
lA
TRE LOS VOLTAJES SECUNDARIOS EN VACIO Y A PLENA CARGA. MEDIDOS Etl
TERMINALES. EXPRESADA ESTA DIFERENCIA COMO UN PORCENTAJE DEL VOLTAJE A PLENA CARGA,
oo
2300 <2.6 •100)
1 oo
REGULAClÓN DE UN TRANSFORMADOR SE DHINE COMO LA DIFERENCIA E!i
• 2359.8
VOLTS
PARA El CÁLCULO DEL VOLTAJE EH YACiO SE DE·
BE TOMAR EN CONSIDERACIÓN El FACTOR DE POTENCIA DE LA CARGA,
% ReG. = VvACfo - V CARGA x 100
V CARGA
lA
RELACIÓN IlE TRANSFORMACIÓN ES:
N • !U
N2
<Pt fNA
oo
~-10
CARGA) X 100
76
Conceptos generales de los t:ransfonnadores
Regulación del transformador 77
liN
TRANSFORMADOR MOHOFASICO
HE LAS SIGUI ENTES CONSTANTES
0. 0035
OHI<S,
)(;> • 0.070
DE 100 KVA .2200/220 VDLTS, 60 Hz. TI,!;;
fll • 0.42 OHMS, X! "" 0. 72 01-iMS, R2 =
~····
Ol't\S,
v,
lo
I,R,
ÚLCULAR EL PORC IENTO DE REGULACIÓN PARA LOS SIGUI ENTES CASOS:
Al
A FACTOR DE POTEttCIA UNITARIO.
B)
A FACTOR DE POTEHC IA 0, 8 ATRASADO ,
el
A FACTOR
DE POT~CJA
0. 8
El = 1<VI• l1Rrl2 • <l1Xr>2
•
l(ifOO. 0.77 x ~5.~5)2 + <45.~5 x
7.iD2
ADELANTADO.
E¡
- 22Jü
1/()LTS
Y LA RE GULACIÓN:
(A CORRIENTE EN LA CARGA ES :
11 - KYJL
KV1
l.A
2.2
.
%REG"E.l...::...1lxl00
•~
100• 1363
Vl
2200
• •
~5.45 .,••
= ll&_ -
•>
RELAC IÓN DE TRANSFORMACIÓN ES:
N= fif_
Ns
-
W!!)_ •
220
PARA Utt FACTOR DE POTENCIA
R1 l1 = 0.77
lO
Xr
1} =
X
7.72 .x ~5.45 • 350.87
POR \..0 TAtno . LA RESISTENCI A Y REACTANCIA EQUIVALENTE RE FERIDA •
~ ACI.ERDO COfi EL DIAGRAM:
AL PRIMARIO ES:·
Rr = R}• A2 R2 -
0.~2 +
102
X
0.0035 " 0.7]
Xr ' Xl + A2
0.72 • lo2
X
0. 070
= 1
ES:
EL
lQ •
VOLTAJE EH VACÍ O A FP
OHMS
• 7.72 OH"s
0.8 (-)
45.45 - 34.99
VOLTS
VOLTS
Regulación del transformador
78 Conceptos generales de los transformadores
E¡ ~ 1 (V[cos 36.8 + 11 RT)2 +(V[SEN 36.8 + 1¡ XT)2 -
1 (2200
-
X
0.8 + 34,99)2 + (2200
X
CONSIDERANDO QUE EL VOLTAJE TERM I NAL EN El SECUNDARIO A PLENA CAB.
GA DEL TR ANSFORMADOR DEL EJEMPLO ANTERIOR ES DE
CALCULE LA REGULACIÓN A:
A)
A FACTOR
DE POTENCIA UNITARIO,
B)
A FACTOR
DE POTENCIA
A)
CORRIENTE EN EL SECUNDARIO
lA REGULACIÓN ES:
e)
=
100 KVA:
0.6 +350.87)2 -
2452.20 VOLTS
%REG
79
~ 100
=
45
2 ~2~2200 200 = 11.46
PARA UN FACTOR DE POTENCIA
0.8 (+)
riA - _]]__
0.8
ADELANTADO ,
A CARGA PLENA:
12
=
lA
RESISTENCIA Y REACTANCIA EQUIVALENTES REFERIDAS AL SE-
KV2
0.10
=
100 AMPERES.
CUNDARIO SON:
E¡ =
1CV¡ cos
36.8 + I¡RT)2 + (V[SEN 36.8 -I¡XT)2
1 (\794.99)2
lA
RT=R2+~ - 0.03•ºzf
O.ü6
OHMS
=
0.06 + 02~0
> ( 969,[3)2- 2040 VOLTS
0.011 OHMS
REGULACIÓN ES:
lAs
% REG = f.Lc__Yl
V¡
X
100 = ~ 100 = - 7 27
2200
'
CAÍDA DE VOLTAJE PRODUCIDAS POR LA RESISTENCIA Y REAC-
TANCI A EQUIVALENTES SON:
RT 12 - 0,06
X
100 = 6 VOLTS
12 "" 0.11
X
100
XT
= 11
VOLTS
80 Conceptos generales de &os transformadores
EL
VOLTAJE EN VACIO ES:
E2 - j (V2 + 12 Rrl2 + <12 Xrl2
" j(l00+6)2+U1)2 • 106.57
• '.%
VCLTS
REG • ~ X 100 • 106.57 - lOQ 100
V2
100
CAPITULO
2
, '.% REG • 6.57
B)
CuANDO El FP ES
0.8 (+}
Es = I<V2Cos 36.8· + ISRes)2 + (V2se• 36.8" + l2Xrl 2
- 1(100
Y LA
X
0. 8 6)2 ' (100
X
0.6 - 1ll2 • 98.98 V
REGULACIÓN VAlE POR TANTO:
% Reo = ~ x 100 • - 1. 02
100
POTE NCIA Y RENDIMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES
MONOFASICOS Y TRIFASICOS
POTENCIA Y RENDIMIENTO DE LOS JRANSFORMAIIORES MDNOFASI COS Y
...IRI..EASl.CQ
2.1.
LA POTENCIA DE LOS TRANSEDRMAOORES .
( OMO SE SABE. LA POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICA ESTÁ -
DADA COMO EL PRODUCTO DE LA TENSIÓN POR LA CORRIENTE Y POR El - FACTOR DE POTENCI A, DE ACUERDO A LA EXPRESIÓN,
P•VIcos9
ESTA FORMULA EXPRESA LA "POTENCIA REAL" QUE SE MIDE EN WATTS, EL
PRODUCTO DEL VOLTAJE (SÓLO) POR LA CORRIENTE DA LA DE_NOMINADA P.Q.
TENCIA APARENTE.
P • VI
lAs
NORMAS PARA TRANSFORMADORES CUANDO HABLAN DE POTENCI A NOMI -
NAL . SE REFIEREN A UNA POTENCIA QUE ES El PRODUCTO DE LA CORRIEti
TE POR EL VOLTAJE EN VACfO,
UNA
11
lA POTENCIA NOMINAL ES POR LO TANTO
f.'O lfNCIA APARfNIE" QUE ES LA MISMA , YA SEA QUE SE CONSIDERE
EL DEVANADO PRI MAR IO O El DEVAMDO SECUNDARIO,
lA RAZÓN DE ESTA
DEFINICIÓN QUE ES SÓLO CONVENCIONAL, SE DEBE AL HECHO DE QUE SECARACTER IZA A LA MÁQUINA DESDE El PUNTO DE VISTA DEl DIMENSIONAMIENTO,
lAs
PRESTACIONES DE UNA MÁQUINA El~CTRICA ESTÁN liMITA-
DAS POR El CALENTAMIENTO DE SUS COMPONENTES , LAS CUALES ESTÁN
SADAS POR LAS P~RDIDAS QUE TIENE.
CAU
EN PARTICULAR , EN UN TRANS FOB.
MAOOR SE TIENEN LAS P~RDIDAS EN El NÚCLEO Y LAS PtRDIDAS EN LOSDEVANADOS,
83
84 Potencia y rendimiento de los transformadores
La eficiencia en loa transformadore. 85
PARA EL NÚCLEO ftW>Nf.TICO. LAS PtlmiDAS DEPEHDEN DE LA I NDUCCIÓNI'SAGI'i!TICA
8.
U. CUAL ES PROPORCIONAL A U. TENSIÓN INDUCIDA• EN--
LOS DEVANADOS. LAS PlRDJDAS SOH PROPORCIONALES AL CUADRADO DE LA
EH U. PRUEBA UE CIRCUITO ABIERTO, EL OEVAHAOO QUE SE ALIMENTA, ES POR LO GENERAL EL DE BAJO VOLTAJE. DERIDO A
QUE
RESll..TA El --
MÁS CONVENI ENTE PARA LA MEDICIÓN
CORRIENTE.
LA EFICIENCIA EN 1OS TRANSFQPJ\<\OOil.ES.
LA
PRUEBA DE CORTO CI RCUITO DEL TRANSFORMADOR. PERMITE OBTENER ~
LAS f~ Plf:N~ _ C.Afi5Á CON LOS DEVANADOS, A PARTIR DE !STAS-
[N GENERAL. LA EFICIENC IA DE CUALQUIER MÁQUINA ELf.CTRICA. SE - CALCULA COMO:
SE PUEDEN CALCULAR PARA CUALQUIER OTRO VALOR DE CARGA,
EFICIENC IA "'
LA
~lDA
Por,
ENTRADA
POI
SA! IDA
Por.
SALIDA+ P~RDIDAS
LLAMADA PRUEBA DE "CIRCUITO ABIERTO" EN EL TRANSFORMADOR . PEB. •
MITE OBTENER EL VALOR DE LAS LLAMADAS PERDIDAS EN YACIO O
fLaD.l-
DAS EN EL NÚCLEO, QUE COHO SE MENCIONÓ, CONSISTEN DE DOS PARTES ,
EN VIRTUD DE QUE LA CAPACIDAD DE UN TRANSFORMADOR ESTÁ BASADA EN
SU POTENCIA DE SALIDA, ESTA ECUACIÓN SE PUEDE ESCR IBIR COMO:
LAS PtRDIDAS POR HISTÉRESIS Y LAS Pf:RDJDAS POR CORRIENTE CIRCU EFICIENCIA =
LANTES
me.
KVA
SAliDA X
KVA
SALIDA POR
EP
FP PERo. NOcuo+
PERD.DEVANADOS_+
EJEHI'l..O..L.l,
A UN
TRAHSFORMAOOR MONOFÁSICO DE
10 I<VA.2200/220
VOLTS.
60 Hz
SE
LE HICIERON LAS PRUEBAS DE VACfO V DE CORTO CIRCUITO Y SE OBTUVIERON LOS DATOS QUE SE DAN A CONTI NUACIÓN,
CALcULAR LOS VALO -
RES DE EFICIENCIA A PLE NA CARGA Y A LA MITAD DE LA CARGA PARA -FACTORES DE POTENCIA UN ITARIO Y
0,8
ATRASADO,
CONEXIONES PARA LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO
LOS DATOS DE LA PRUEBA DE CIRCUITO AB IERTO (VACIO) CON EL DEVANA
DO
DE ALTO VOLTAJE ABIERTO SON :
Vo
220 VOLTS
lo • 1. 5 A
Po - 153
WATTS
86 Potencia y rendimiento de los tnináormidores
la eficiencia en los transformadores 87
los DATOS DE LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO COfl EL DEVANADO DE BAJO
HITAD DE LA COOR IEHTE DE PLENA CARGA, LAS f'ffiDIDAS EN LOS VOLT/WE EH CORTO CIRCUITO SON LOS SIGUIENTES:
DEVANADOS QUE VAR fAN CON EL CUADRADO DE LA CORRIENTE. SON -
Vcc =' 115
Pcc ... 224
( ... 1 NOMINAL
VOL TS
POR LO TANTO UNA CUARTA PARTE DE LOS VALORES A PLENA CARGA .
WATTS
LAs
A)
PARA LAS COftDICiotiES DE PLfHA CARGA
Po
=
_fu_=
PtRD •ToT •
153
WATTS
Po
~
377
pt:RDIDAS EH EL NÚCLEO PERMANECEN CONSTANTES PARA CUAL -
QUJ ER VALOR Df CARGA
.. 153 wAns.
Pcc
1/4 (224) • 56
PtRD, TOTALES ""
LA
WATTS
~Ans
153 +56 • 209
WATTS
EFICIENCIA A FACTOR DE POTENCIA UNITARIO.
EFic. • 10.000 x 100 - lUJlQQ x 100
10.000 + 377
10.377
A FACTOR DE POTENCI A UNITARIO Y 50% DE CARGA
EF JC.
-
~
)(
100
EFic. = 96.4 %
PARA FACTOR DE POTENCIA
0.8
ATRASADO LAS P~RDI DAS TOTALES --
EFJC. - ~
X
100 • 96%
A PLENA CAR;;A PERMANECEN CONSTANTES, PERO LAS POTENCIAS DE -
ENTRADA Y SALIDA CAMBIAN,
A FACTOR
DE POTENCIA
0.8
Em. _ 10.000 x o S
x 10a
10,000 X 0.8 + 377
EFJC, - 95.8%
B)
PARA LAS CONDICIONES DE OPERACJOH A LA MITAD Df SU CARGA,
DEBIDO A QUE LA CORRIENTE EN AMBOS DEVANADOS REPRESENTA LA -
EF JC. = ~
Ene. • 95%
X
100
ATRASADO Y 5Q% DE CARt:iA,
88
La ef".ciencia en los transformadores 89
Potencia y rendimiento de los transformadores
illlfi0__2..2,
Xr - 26 .} oH!1s
1..1tt TRANSFORf'lADOR foiON(JFÁ~Ico
DE 10 KVA 2200/110
vo LTs ,
60 Hz, SE
-
s)
LE HIC IERON PRUEBAS Y SE OBTUVIERON LOS S I GUIE NTES DATOS :
Rr
PRuEBA DE yAcio,
Vo
110
R2
voLrs .
Jo "" 18 AMPERES.
Po """ 68 wAns.
Rz - o.o12
PRuEBA m:
Vce
LA
= 112
~.
VOL TS .
lec -
4, 55
Pcc
218 WAns.
=
AMPERES,
SE
Hz
RES ISTENCIA DEL DEVANADO PRIMARIO A
20• (
ES DE
5.70
PBllfBA DE YACI O
OHMS.
CALCULAR:
B)
Z¡
los
A
20't
.
lo
Po
(REFER I DOS AL PRIMAR IO)
VALORES DE R}. R2· ~
Z2.
A)
Al Zr
e
~ = ~- 25 .6 OHMS
Rr
•
~= ~
Xr
e
Xr
= 112~ .5>2
=
10.5 o..,s
LA
=
B)
VOLTS
115
PRUEBA DE CIRCUITO CORTO
VOLTS
Vcc
8.15 A
Ice
0.75 KW
Pcc
-
9~3 ""'-TS
326
AMPERES
1.2 ""
EFICIENCIA Y REGULACIÓN A PLENA CARGA Y FP
1.0
lA EFICIENCIA Y REGULAC IÓN A PLENA CARGA Y FP
"" 0.8
/cz1 ¡2
75 KVA. 230/115
PROBO UN TRANSFORMAOOR MONOFÁSICO DE
Y SE OBTUVIERON LOS S IGUIENTES DATOS,
Yo
A)
oHMs
CORTO CIRCUlTO,
ATRASADO,
- CR1 J2
C)
- U0 .5l2
LA
EFICIENCIA A
1/2, 3/4
DE CARGA Y FP -
0. 8
ATRASADO
60
90
La eficiencia en Jos transformadores 91
Potencia y rendimiento de los transformadores
9)
A)
FACTOR DE POTENCIA A PLENA CARGA Y F - 0.8 ATRASADO
LA EFICIENC IA Y REGULACIÓN A PLENA CARGA,
Zr .fu = ~ = 0,0289 n
326
Ice
Rr .fu
1222
{(23Qx 0,8+3,65)2 + (230
lZQQ_ = 0.0112 n
2n
326 2
Xr • lr2 - Rr2 - 0.0282 - 0. 01122 = 0.0266
lAs CAic.\5
DE
VOLA,JE PRODUCIDAS
326
X
0.0112 = 3.65
VOLTS
1¡ Xr
326
X
0,0266 = 8.67
VOLTS
lA
0.6 + 8,67)2
PoR TANTO LA REGULACIÓN ES:
SON~
1¡ Rr
X
VOLTS
% REG, •
h...::.lJ. X 100
V¡
• ~
230
X
lOO = 18,26
LA EFICIENCIA RESULTA AHORA ;
TENSIÓN INDUCIDA EN EL PRIMARIO
El =..tv¡ • 11 firl 2 • U¡ Xrl2
,.(230+3,65)2+ (8,67)2- 232
VOUS
e)
S I EL FACTOR DE POTENC IA ES AHOOA
RA
POR
~
V¡
x lOO
N =
= ~X lOO • 0.86
N ..
112 Ps.<u DA
1/2 _PSALI DA + PHreRRO + <1/2)2 PcoBRE
230
0.5
EFJC(fNCtA ES:
X
75
0.5 X 75 X 0,8
0.8+0,75 +0,25
X
• 0.966
X
1.2
PsALIQA
PsALJ DA + PH 1ERRO + PcoBRE
75+ 1.2 + 0.75
N •
0.8 (-). LA EF JCJEHC. IA PA
DE CARGA ES:
TANTO:
% REG. =
LA
U2
97%
lA
EFICIENCIA PARA 3/4 CARGA Y F - 0.8 ATRASADO
N =
3/4 Psat IQA
5/4
PsALIDA+PHlfRRO-+ (3/4)2 PcoBRE
O 75x75x0 8
•
0.75x75xO.e• 0.75 •0. 5625 x 1.2
o. 969
fiiCiencia diaria de los transfonnadores
9:1 Potencia y renduniento de los uansfonnadores
2.3.
EFfC!ENC! A IJ!AR!A DE LOS TRANSFORIVl!XJRES.
10 000 )( 6 - 60.000
~IEflDO DE LA APLICACIÓN DE LOS TRANSfORMADORES, CON FRECUEfi
CIA SE USAN PARA OPERAR LAS
21.1 HORAS
WATTS-HORA
5 000
X
8 "" 40.000
WATTS-tiORA
2,500
X
4
10.0QQ
WATTS-HORA
POR DIA, AON CUANDO LA CAR-
GA NO SEA CONTINUA EN EL PERIODO TOTAL DE OPERACIÓN,
EN ESTAS -
CONDICIONES UN TRANSFORMADOfl TIENE DOS CONCEPTOS DE EFICIENCIA ,
UNA GLOBAL PARA CONDICIÓN
DE PLENA CARGA Y OTRO PARA DISTUITAS-
CARGAS AL DfA. ES DECIR, LA LLAMADA EFICIENCIA DIARIA,
CIENCIA DIARIA SE EXPRESA COMO LA RELACIÓN DE LA ENERG[A 05 SA-
L.l.M A LA [NERGfA DE ENTMDA DURANTE EL PERIODO DE
24
HORAS.
5/4
lO I<VA. 2220/220
VOLTS.
60 llz
QUE TIENE P~RDIDAS EN YACIO DE
WATTS Y P~RDIDAS EN LOS DEVANADOS DE
224
WATTS,
5/4
2
HORAS A
6
8
HORAS A PLENA CARGA,
DE SU CARGA,
HORAS A LA MITAD DE SU CARGA,
1/4
153-
(224)
DE CARGA,
HORAS EN VAtiO,
EN EL COBRE SON:
700 WATT-HORA
o
1344
WATT--HORA
(l/2)2 (224) (8) • 448
WATT-HOHA
E
56
WATT-HORA
•
2548
WATT--tfORA
(6) '
EL CICLO DE OP~
(l/4)2 (224) (4)
RACIOtf ES EL SIGUIENTE'
WATTS--HORA
DE CARGA:
(514)2 (224) (2)
CALCULAR LA EFICIENCIA DIARIA DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO DE-
4
lAs f>tRDIDAS DE ENERGlA
A
illtl'l.ll.L.'!·
4 HORAS A
135 000
SALIDA TOTAL
ESTA EFl
P~RDIDAS TOTALES DE
ENERGÍA EN LOS DEVANADOS,
lAs f'tRDIDAS TOTALES DE ENERGfA SON:
3672 • 2548 - 6220
WATT-ffiRA
LA ENERGIA VE ENTRADA TOTAL ES:
lA ENERGI A DE SALIDA DEL TRA NSFORMADOR ES:
L1lJ!!!l!!l1
o
25 000
WATTS-HORA
1350•6220
E
14122 KW-HORA
93
Transformadores triffsicos 95
94 Potencia y rendimiento de kn transformadores
LA
L6J·· . w
EFICIENCIA DIARIA ES ElfTOHCES:
Eflc. -
ll500
Hl22
[ Ftc.=
95.6%
X
100
::: :::: :;:~.
2. 4. TROOSFQ RMAOORES TRIFASICOS.
LA
MAVORfA DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN SON TRIFÁSICAS Y TAMB I~N
UN BUEN NÚMERO DE USUARIOS DE TIPO CUMt.t<CIAL t. INDUSTRIAL HACE~­
«•
USO DE SISTEMAS DE AL IMENTACIÓN TRIFÁSICOS, ESTO HACE QUE SEA NE
CESARlO CONSIDERAR LA IMPORTANCIA QUE TIENEN LOS S ISTEMAS TRIFA-_
S ICOS EN LAS INSTALACIONES EL~CTRJCAS Y EN CONSECUENCIA LOS -
, .........., " ' .,•••••• , .,
UN TfiANS.-ORMADOR TRIFASICO
lAs CONEXIONES ENTRE LOS DEVA NADOS SECUNDARIOS PUEDEN SER IGUA LES O DISTINTAS DE AQUELLAS QUE SE US EN ENTRE LAS FASES DEL PRI-
TRANSFORMADORES TRI FÁS ICOS EN ESTAS
MAR IO . POR LO
lA ENERGfA
DE ~ SISTEMA TRJFAS JCO SE PUEDE TRANSfORMAR. YA SU-
POR MEDI O DE TRES TRMSFORMAOORES MOHOFAs t COS (FORHAHDO IJft BANCO
CONEXIÓN.
QlE
EN TEDRI A PUEDE
HABER NUEVE COMBINAC IONES DE
EN LA PRÁCTICA SE PUEDEN tJSAR LAS SIGUIENTES COOEXIO-
HES ENTRE LOS DEVANADOS PRIHAIUO Y SECUNDAR I O: [STRELLA-ESTREUA.
IJELTA-f:STRELLA. ESTRELLAIZJG-ZAr., ESTREUA--DELTA y DELTA- DELTA .
TRIFÁSICO) O BIEN MEDIANTE EL USO DE UN TRAHSFORKADOR TRIFÁSICO.
POR
RAZONES DE TIPO ECONÓHICO. DE ESPACIO EH LAS INSTALACIONES Y
Á
CONFIABILIOAO EN LOS EQUIPOS. SE PUEDE DECIR. QUE EN GENE RAL . ES
~
PREFERIDA LA SOLUCIÓN DEL USO DE TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS EN LAS INSTALACIONES EL~C TRICAS QUE REQUIEREN DE ESJE TI PO DE AL I -
·im·
MENTACJÓN,
lOS TRANSFORMADORES TRIFÁS ICOS NORMALMENTE ESTÁN CONSTITUiDOS -DE UN NliCLEO QUE TIE NE
z~•
3 P IERNAS O COLUMNAS, SOBRE CADA UNA DE -
LAS CUALES SE ENCUENTRAN DISPUESTOS LOS DEVANADOS PRIMARIO Y :SECUNDARIO DE LA MISMA FASE,
ESTOS DEVANADOS PARA CADA UNA DE LAS
COHEitiON IXLTA - [STfiELLA
FASES SE PUEDEN CONECTAR EN ESTRELLA. DELTA A ZJG-l.AG.
PARA.
UN
TRA.NSFOfi MA.OOfl
TRIF.SICO
4
•
a
e
96
Potencia y rendimiento de los transfonnadores
Tramformadores trifAs:icos
2.~.1.
RELACIÓN DE TRANSFORMAC IÓN PARA LOS TRANSFORMADORES --
f?,,
.:> ,
TRIFÁS I COS,
m
FORMADOR TRIFÁSICO TIENEN CONEXIONES DISTINTAS~ U. RE-
v,I
LAC IÓN ENTRE U.S DOS TEHSIOMS DE VAdO (SI~ CARGA) EN
LAS TERMINALES, NO ES IGUAl A LA RE! ACION ENTRE LAS ES
PIRAS DE UNA FASE PRJHAR IA Y SECUNDARIA.
DE LOS TIPOS DE CO NEXIONES QUE SE
Vo
EsTO DEPEN~
SELECC I ONEN~
1
~
CUANDO LOS DEVANADOS PRIMARIO V SECUNDARI O DE UN TRAN~
97
V.· v,
.,.,,v,
1-v;. ..¡
DEB IDO-
RELAOCN l.NTRE LIIS TENSIONES 0[ FASE Y OE LINEA PARA UN
A QUE, CDf10 SE HA NOTADO. CADA TIPO DE CONEXIÓN CORRE~
TR4~$FORMAD0RCONOEVANAOOPR!MARIOENO€LT4'o'5Et~EN ESTRELU.
POttDE UNA DETERMINADA RELACIÓN ENTRE LAS TENSIONES CO!'l_
CATENADAS Y LAS TENSIONES DE FASE.
fH EL DEVANADO PRIMARIO ~ POR ESTAR CONECTADO EN DELTA SE TIENE:
vi
SI SE CONSIDERA POR EJEMPLO UN TRANSFORMADOR CON DEVANADO PRIMAR IO EN DELTA Y DEVANADO SECUNDARIO EN ESTRELLA,
S1 SE DESI GNAN POR V¡ Y
V2 LAS TE NS IONES DE UNA-
FASE DEL PRIMARIO Y DE UNA FASE DEL SECUNDARIO RESP ECTiVAMENTE Y CON
VÍ
Y
vi , LOS VOLTAJES COHCATENAOOS -
EN
=
v;
El DEVANOO SECUHDARIO COHECTADO EN ESTRELLA:
VÍ
="'f3 V2 = 1.732 V2,
POR LO
TANTO~
LA RELACION -
EtfTRE LAS TENSIONES EN VAC fO EM LAS TERMINALES SERA:
( I NDICADOS) EN TERMI NALES DEL PRI MARIO Y SECUNDARIO ~ RESPECTIVAMeNTE,
HASTA AHORA. SE HA HABLADO DE TRANSfOR/4AlKlRES MONOFAsJCOS, y EN
ESTOS, LA RELACIÓN ENTRE LAS TENSIONES PRIMARIA Y SECUNDARIA EN
YACIO SE LE CONOCE COMO "RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN" (SE DESIGNA CON LA LETRA A) Y ESTA RELACIÓH ES VALIDA TNtBI~N PARA EL tfÚ
MERO DE ESPIRAS PRIMARIAS
f~l Y SECUNDARIAS
N2 •
S1 SE LE QUIERE
DAR EL SIGNIFICADO DE RELACIÓN DE TRANSFORHACIÓH A LA REUCIÓH
ENTRE ESP IRAS:
98
Transfcrmadores trifásicos
Potencia y rendimiento de los transformadores
99
PARA El TRANSFORMADOR TR IFÁSICO SE ESTA CONSIDERANDO:
\'.Í_ - __Yl_
Vio
1.732 V2(1
___!ll__
- ·1.732 N2 " 1.732
!WCII!fS E!iM lA5 e;p¡¡w; (lJj IWCIOO PI. TIRJ !I (!Jf)(!llj !I UE
~
lo
ANTERIOR SIGNIFICA QUE CON ESTAS CONEXIOKfS <DELTA/fSTRELLAl
PARA OBTENER EN LAS TERMINALES UHA DETERMI NADA RELACJOfl , SE DEBE CottSTRUIR EL DEVANADO PRIMARIO COH UN lá»>.ERO DE ESP I RAS HA YOR DE
1.132
m~ l
IDO
VECES QUE AQU ELLAS DEL TRANSFORMADOO QUE TI EN E UNA
l
IESICN\CI~
GW'ICA
CONEXION ESTRELLA-ESTRELLA, EN DONDE LA RELACIÓN ENTRE LAS TEN-
CICJIHmlE U.S -TINSICNES EN VA CIO
SJC>HES EN TERMINALES ES:
vi
DE
1. m VJ , vio ~ 1.732 vzo
DONDE:
_ti _ 1.732 VJ _ ~
Vío- Lm V20- V20
REI.JoCICN fl.111E ES TIHii CW SF:Clfmlo.PI RAS DE lflA - :' R.lA S. VACIO am!
Nl M~TI:'RNlw.IS
{asea .. ~
Mil\ LA TIN>lf:w EN
Nz
PARA TFNFR LW. rE 'miMlNALES Y LA RE
"J'Etlo(INAM RELA _-: l.At::Ict.l lE LN\ FAS'r
fm<awffi11!fl.I.A
ine.TAJDFJ..TA
¡ELTA/ES!I<ELIA
ESTRaWIELTA
E.STREl.lNZit;-ZAG
2.4,2.
A/A
6./6.
6./A
A/6.
..
..
..
vin •
!.L
~
vzo
vio ·
!.L
vj
Vzo
Vzo • 1.73-
•
vi
vio ·
L
1. 73 . -
.. _!_'i1. 73
.
.
.
Y.tvzo
vzo
v·
Vzo
Al~ a• ().86 x-+-
1.73.
.
vio- (). 86 !L
(RITEB !OS PARA 1 A SELECCIÓN pE CONf)<IONES,
lA
SELECCI ÓN DE LA COMB INACIÓN DE LAS CONEXIONES DEPENDE
DE CONSIDERACIONE S ECONÓMICAS Y DE LAS EXIGENCIAS QUE IMPOttE LA OPERACIÓN,
p~ Ej EMPLO. EH LAS REDES DE DISTRIBU.
CI ÓN QUE USAN TRES FASES CON NEUTRO. ES NECESARIO EL
USO
DE DEVANADOS SECUNDAR I OS EN ESTRELLA , YA QUE t STOS TIENEN
100 Potencia y rendirniento de los transformadores
Transformadores trifbicos
TABLA 22
UN PUNTO ACCESIBLE PARA EL NEUTRO,
CONEXIONES EN LOS
TRANSFORMADORES TRIFASICOS
EH LOS TRANSFORMADORES CON DEVANADO PRIMARIO EN DELTA Y
SECUNDARIO EN ESTRELLA/ O CON PRIMARIO EN ESTRELLA Y SE •
CUNDARIO EN ltG-lAG
LOS DESEQUILJBFHOS O DESBALANCES EH-
OEFASAMIENTO ANGULAR
o•
OEFASAMJENTO ANGULAR •5'30•
U. CARGA (CUANDO LAS FASES HO SE ENCUENTRAN ICiUAt..MEHTE -·
CARGADAS ),REPERCUTEN MENOS SOBRE U. LÍNEA DE ALJMENTACI
PRIMARIA .
(ON RESPECTO A LOS EFECTOS ECOIÓ'\ICOS, SE PUEDE DECIR C
MO CR lTERJO GENERAL QUE LOS DEVANADOS EN DELTA SON MAs
COSTOSOS QUE AQUELLOS CONECTADOS EN ESTRELU.REQUIRJt
SE EttPLEAA CONDUCTORES DE DlhETRO MENOR O DfBIEHDO EH
;_;_
A
e a
e
mm
~l>
• e
o
PLEAR UN MAYOR NÚMERO DE ESPIRAS,
2.1.i,:S .
llE:FA.SAAJENTO ENTRE LAS FASES.
EH LOS TRANSFORMADORES TRIFASICOS . TIENE JHPORTAHCIA ENTRE OTRAS COSAS. EL EVENTUAL DEFASAMIENTO DE FASES DE _..
U.
TENSIÓN SECUNDARIA RESPECTO A U. TENSIÓN PRIMARIA. -
QtJE PUEDE AFECTAR A U. CONEXIÓN EN PARALELO DE LOS
FORMADORES,
EH LOS TRAHSFORMADORES MONOFÁSICOS EN COHEXIOH TRIFASIC
O LOS TRANSFORMADORES TRIFAsiCOS. LOS DEVANADOS PRIHARI
y SECUNDARIO QUE TIENEN U. MISMA CONEXIÓN (POR EJEMPLO ESTRELLA/ESTRELLA. DELTA/DELTA) LA TENSIÓN SECUHDARIA PUEDE ESTAR SÓLO EH FASE (A o0) O ENLPOSI CJÓff DE FASE .
OEFASAMJENTO AtroULAR
180" OEFASAMIENTO ANGli...AR 1!50"
101
'fram formadores trifásioos
102 Potencia y r endimiento de Jos t ransformadores
103
PAAA EL DEVANADO SECUNDAR IO CONECTADO EN ESTRELLA :
Ef4
V20
2
VÍ0/1.732 ~ ~
=
CAHBIO. LOS TRANSFORMDORES-lR IFAsiCOS CON COftEXJÓH
- 254.04
VDLTS
MIXTA EN LOS DEVANAOOS (POR EJfMf>LO ESTRELLA/DELTA. OEL~
lA/ESTRELLA. ESTRELLA/zi G-ZAG). ESTE DEFASAMI ENTO ANGU
LAR NO PUEDE SER NUNCA
llE
0•
O
!80•
lA
30:
A
EXAMINANDO VECTORIALMENTE TODAS LAS COf'\BI KACIONES DE C~
NEXIONES
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN:
PERO DEBE SER MÚLTIPLO
'!1_
V20
•
54 •32
= ill!IQ.___ =
254.04
[L NÍJ,Io',ERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO SECUNDARI O:
TR I FÁSICAS. RESULTA QUE I NCLUYE NDO El DEFASA
MIEttTO DE (j • P~DEN HABER
SAMIEHTO ANGULAR DE
30
12 DI STINlOS VALORES DE DEF
30 GRADOS, loS VALORE
f!l ,
N =
2
A
~
54.32
•
53
ESPIRAS
GRADOS EN
MÁS USUALES DE DEFASAHJENTO ANGULAR SE DAN EN LA TABLA
2.2.
~
SE TIENE UN PEQUEÑO TRANSFORMADOR TRIFAs iCO DE
TENSI ÓN NOMINAL DE
E.!flli'I..IL2..
SE TIENE UN TRANSfOOIIIIA.OOR TRI FÁSU:O ENFRI ADO POR ACEITEEN SU DEVANADO PRIMARIO ESTÁ CONECTADO EN DELTA Y ~
QUE
TIENE
13 800
VOLTS CON
2 866
ESPIRAS,
CALCULAR EL NÚME-
RO DE ESPIRAS QUE DEBE TENER EL SECUNDARIO CONECTADO ENESTRELLA. PARA. 'TENER ENTRE TERMHtAlES UNA TENSIOfi DE - -
440
VOLTS.
= 13
soo vous.
CON
REVISANDO El DEVANADO SECUNDARIO, SE ENCUENTRA QUE EST/\FORHADO POR }20 ESP IRAS/FASE DE CONDUCTOR DE COBRE DE --
2.8
tiM DE DIÁMETRO QUE CO«SULTAHDO TABLAS, llENE utiA SEt.
6.2 MM2.
4.40 VOLTS.
CION DE
CER,
v1 _ vi
5 KVA
VOLTS EN CONEXIÓN M.LTA/ES -
TRELLA,
RIO A
CoMO EL DEVANADO PRIMARIO ESTÁ CONECTADO EN DELTA:
6000/230
SI SE QUIERE OPERAR EL DEVANADO SECUNDA
INDICAR G.Ut MODIFICACIONES SE DEBEN HA-
104 Potencia y rendimiento de Jos transformadores
lOS
Transformadores tñfásicos
PRlEBA DE CQBTD CIRCUITO ,
Vce
Ice
65
CIIMBIO, ES NECESARIO AUMENTAR-
EL Nlft.RO DE ESPI RAS EN EL DEVANADO SECUNDARI O EH PROPUft
Pt:c
1350
PARA NO VARIAR LA I NDUCCJ()N, SE DEBE DEJAR SIN MODIFICA
EN
EL DEVANADO PRIMARIO,
VOLTS.
1~.6 Af~PERES,
WATJS,
CIÓN AL AUMENTO DE VOLTAJES POR fASE.
LA
lA
SECCION DEL COfiDUCTOR DEL DEVAHADO SECUNDARIO SE PUE-
DE REDUCIR ALREDEDOR DE UNA PROPORCIÓN INVERSA. DEBIDO
RESISTENCIA HED I DA ENTi!E TERMINALES DEL DEVANADO DE Al..
TO VOLTAJE A UNA TEMPERATURA AMBIENTE DE
10 °C
FUE DE - •
Ü, 0058 OHMS ,
QUE EN ESTA PROPORCIÓN DISMINUYE LA CORRIENTE.
CALCULE:
[L NÚMERO DE ESPIRAS Et; EL SECUNDARIO PARA EL NUEVO DE\l&l
Al
Zr, Rr. J.1
NADO ES:
Bl
(OAAEGIR LOS VALORES OSTEtHDOS EH EL INCISO ANTE-
el
RIOR A 75 (.
IR. %Z. IX.
N:Í
LA
~ N2 Hi_ - 120
V2
X '1.'!0_
230
230
-
ESPIRAS
SECCIÓN DEL CONDUCTOR DEL NUEVO DEVANADO ES:
SÍ ~
52 ~
V2
= 6.2
X 2])
ijijQ
-
3.2ij ,...2
los
DATOS DE PRUEBA DE UN TRANSFORMADOR TRIFASICO DE
VOLTS
SON LOS SIGUIENTES:
PRUEBA DE VACÍO,
Vo
Jo
Po
-
216 VOLTS,
15.3 AMPERES.
800
WATTS ,
60 Hz
111
20
(REFERI DOS AL PRIMARIO)
(
D)
Ú:ICIEHCI A A
75%
DE CARGA V FP
El
fFfCIENCIA A
50%
DE CARGA V FP
Fl
REGULACIÓN A PLENA CARGA V FP
LO
Gl
Hl
REGULACIÓN A PLENA CARGA Y FP
0.8
ÜBTENER LUS VALO~ES DE RESISTENCIA POR FASE A
(
KVA. 3000/216-125
A
-
1.0
0.8
ATRASADO.
ATRASADO •
20•
EN LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO,
75
s.oJ.IKlQli
CONEXI ÓN DELTA-ESTRELLA -
Al
7
Pce -- ¡ ~e RT
RT '"" 2.12
'
• R ~!h._ ~ ~ = 2.12
'
3l'cc
T
OHHS
Vcc ... Ice Zr • •• Zr
=
~
lec
3xm.6l2
106
Transformadores trifásicos 107
Potencia y rendimiento de Jos transformadores
lEa·
• il.lf5
XT
- {(4.45)2 -
XT
RT
OHMS
2
3.9 Otffo\5
1.22
X
2.12 • 2.58
OHMS
ZT75•
=
1.22
X
4.45
OHMS
ll
=
%R
=
5.42
14.4
=
~ lOO
30.000 + 800 + 335
'l.ZlULl'!..'!
X
3000
2.28
PsAL
e)
3000
=
75
X
0.75
=
X
=
56.200 W
<-} )2 x 1350 = 760 W
EFIC 3/4
=
258
X
4.76 = 68.6 Vous
~ REG.
~
Vl
=
56200 X 100
56200 + 800 + 760
=
100
mmn2 + (68.6)2
= 3087 Vou s
= 1.23
3037
-
14.4
X
2.58
14.4
X
4.76 = 68.6 V
% REG.
=
~lOO
El
= /(3037) 2 + (68.6)2
RI¡
% REG
REG
=
37.4 V
V¡
- 3037 V
~~lOO ·1.23
3000
98%
PsAL = 0.5 x 75.000 x 0. 8 = 30 OOOW
X
37.4 VOLTS
3WL:.lQQQ lOO
XI¡
103
= 800 w
Pow
X
14.44
% REG.
~lOO= 2.61
2.611
B)
14.44
XI¡
lp
2.28%
%Z
96.5
RI¡
1.24
100
w
Ene 112 = 96.5%
AMP.
-~100
3000
lX
- 335
Ene 112 - 3Q,QOO
=
75000
/) 3000
w
- (_l_} 1350
(2.12)2
o
75
800
Po
1.23%
108
Transfonnadores trifásicos
Potencia y rendimiento de Jos transformadores
E¡- {<3000x0.8+37.4>2 +(300Qx0,6+68,6)2- 3060 voLTs
EFic, -
PsAL!DA
• 100
PsALIDA + Po+'Jlcc
El = 3060 Vous.
1600~ WJ. 520
6
ffrc. =
%REo - ~100·2
109
x 100 - 96.031
3000
• CON 1/2 CARGA Y FP
REG
=
lA
o>
2 R2+R¡
:lJ)OO
Rr
=A
R¡
- 2/3 R,. - 213 0.0058
R¡
= Ü, 00386
"2
"2
=
0,7 ATRASADO
2%
,', A=
= 24
~
P;ALIDA -
P;ALIDA
= ~X
X
cos 9
0 .7 •
5600 HATTS
OHMS
. &...::!'l.
.2
= 0.00366
125
POTENCIA DE SALIDA ES:
2,12 - 0,003!!6
242
-
LAs ptRDIDAS EN \lACIO SON I GUALES CON CUALQUIER CARGA,
p¿
0.00366
OHMS
=
Po
=
140
HATTS
LAS ftRDI DAS EN LQS DEVANADOS
~.
l)f TRANSFORKAOOR TRIFASICO TlEfif UNA POTENCIA EHTREGAOJ
Eti EL SECUNDAR IO A PLENA CA.qGA DE 16 KVA. DE DATOS DE •
PRUEBAS, SE SABE QIJE LAS P~RDIDAS EN EL NÚCLEO SON DE •
"ATIS Y LAS f>tRDIIiAS EN LOS DEVANADOS SON DE
520 -·
WATIS, CALCULAR LA EFICIENCIA A PLENA CARGA Y FP
lftQ
= 1.0·
YA
1/2
CARGA Y FP
= 0.7
LA EFICIENCIA :
Em . •
5601):~~ +l30
X
100 = 95,4%
ATRASADO.
SE DEBE AUMENTAR UN MOTOR EH IDUCCIÓN TRIFÁSICO A ~40
VOLTS,
LA EFICIENCIA A PLENA CARGA Y FP - 1.0
-
60 Hz QUE DEMANDARA UNA POTENCIA DE 6 w.f CON UN
FACTOR DE POTENCIA DE
0.85
ATRASADO.
SI SE TIENE DISPO-
Transformadores trifásicos
110 Potencia y rendimiento de Jos transformadores
220
NIBLE UNA RE D DE ALIMENTACIÓN TRIFASICA DE
VOLTS, SE
111
LA RELACIÓN DE TRANSFORMACI ÓN:
DEBE CONECTAR UN TRANSFORMADOR QUE PERMITE El ARRANQUE DEL MOTOR. INDICAN LAS CARACTERÍSTICAS QUE DEBE TENER EL
TRANSFORMADOR ,
~.
UN TRANSFORMADOR MONOFÁS ICO TIENE UNA POTENCIA NOMI NAL S IENDO LA CARGA DE UN MOTOR El~CTRICO DE TIPO
BALANCEA-
DO SE PUEDE SELECCIONAR UNA CONEXIÓN PARA El TRANSFORMADOR QUE SEA SI MPLE Y ECONÓMI CA COMO ES EL CASO DE LA ESTRELLA/ESTRELLA ,
12
TOMA EN VACIO UN A CORRIENTE DE
TRANSFORMAC IÓN ES DE
0.65A CON
1732
l. 732 x cose x V2
X
1000
0.85 X 440
X
LA RELACIÓN DE - -
440/220 VOLTS,
R1 = 0.12 OHMS,
LA RESISTENCIA DEL-
SEAN IGUALES .
CALCULAR LA RES ISTE NCIA DEL DEVANADO SE -
CUNDARIO Y EL RENDI MI ENTO A PLENA CARGA Y UN FACTOR DE POTENCIA UNITARIO
9.26A
EL VOLTAJE EN EL SECUNDARIO, SUPONIENDO UNA CAÍDA DE TEit
SIÓN MÁX IMA AI1'\ISIBLE DEL
5%
LAs PERDIDAS EN VACÍO,
ES:
E • CAÍDA DE TENSIÓN ADMISIBLE
Po
=
V0 1o cos9o
=
440
X
0.65
X
0,25 = 71.5
LA CORRIENTE SECUNDARIA
l2QW
220
=
68. 18 A
LA POTENCIA REQUERI DA PARA EL TRANSFORMADOR
LA CORRIENTE PRIMARIA
S
=
1.732
V2o
1000
X
X
UN -
0,25,
EN LA HIPOTESIS DE QUE LAS PERD IDAS EN LOS DOS DEVANADOS
6
=
15 KVA.
FACTOR DE POTENCIA EN VACIO DE
DEVANADO PRIMARIO ES
LA CORRIENTE SECUNDARIA ES:
12 -
DE
12 - 1.732
X
463.15
1000
X
9.26
=
7.43KVA
11 =
~X 1¡ , ]) = ~X 68. 18 • 34A
WATTS
112 Potencia y rendimiento de los transformadores
LAs P~RDI DAS Eti EL DEVANADO PRIMARI O
PRI - RI 112
lAs
o
0.12 . (3'1)2 = 138.72
V<lLTS.
P~RDIDAS TOTALES EN LOS DEVANADOS
CAPITULO
PPERD = PR2 • PR 1
CoMO SE PARTE DE LA HIPÓTESIS DE QUE LAS PtRDIDAS EN
BOS DEVANADOS SON IGUALES
PPERD.
o
138.72•138.72 • 277.44
EFICIENCIA:
EFIC .=
AH~
(PRl - PR2),
WATTS.
LA RESISTENCI A EN EL SECUNDARIO SE CALCULA COMO:
lA
3
ISOOO
- 97 77.
15000+277.44+71.5
•
LA CONSTRUCCION OEL TRANSFORMADOR
CAPITULO 3
1A CONSTRUCC ION DEL fRANSFllRIIADOR
3.1. CONS IDERACIOIIES GENERALES.
(OMO SE HA MENCIONADO ANTERIORMENTE. UN TRANSFORMADOR CONSTADE DOS PARTES ESENCIALES :
EL
NÚCLEO MAGNt::TICO Y LOS DEVANADOS .
[STOS E'STÁN RELACIONADOS CON OTROS ELEMENTOS DESTINADOS A LASCONEXIONES MECÁNICAS Y ELÉCTRICAS ENTRE LAS DISTI NTAS PARTES AL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO. AL MEDIO DE TRANSPORTE Y A LA PROTECCIÓN DE LA MÁQUINA EN GENERAL,
[N CUANTO A LAS DISPOSICIO-
NES CONSTRUCTIVAS , EL NÚCLEO DETERMINA CARACTERÍSTICAS RELEVA!f
TES, DE MANERA QUE SE ESTABLECE UNA DIFERENCI A FUNDAMENTAL ENLA CONSTRUCCIÓN DE TRANSFORMADORES. DEPENDIENDO DE LA FORMA -DEL NÚCLEO. PUDIENDO SER El LLAMADO
NUCLEO TIPO ACORAZADO.
NUCLEO TIPO COLUMNAS
y EL-
EXISTEN OTROS ASPECTOS QUE ESTABLECEN-
DI FERENCIAS ENTRE TIPOS DE TRANSFORMADORES. COMO ES POR EJEM PLO EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO. QUE ESTABLECE LA FORMA DE DISJ.
PACIÓN DEL CALOR PRODUCIDO EN LOS fo!ISMOS. O BlfN EN T~RMINOS DE SU POTENCIA Y VOLTAJE PARA APLICACIONES, COMO P OR EJ EMPLO CLASIFICAR EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA O TIPO DISTRIBUCIÓN,
3.2. LA CONSTRUCCION DEL NUCLEO.
[L NÍICLEO MAGNI:.TICO ESTA FORMADO POR LAMI NACIONES Df ACERO QUE
T IENEN PEQUEÑOS PORCENTAJES DE SILICIO (ALREDEDOR DE L
4%)
Y --
QUE SE DE NOM INAN "lAHINACIONES MAGNÉTICAS" , ESTAS LAHINACIONES
TIENEN LA PROPJEDi.., DE TENER PÉRDIDAS RE LATIVAMENTE BAJAS POREFECTO DE HISTI:.RESIS Y DE CORRIENTES CIRCULANTES,
lAs
LAMJNACIONES SE DISPONEN O CO LOCAN EN LA DIRECCIÓN DEL FL!.!
JO MAGNÉTICO. DE MANERA QUE LOS NÚCLEOS PARA
liS
TRANSFORMADORES-
116
La construcción del transformador
La construcc.ión del núcleo
117
ESTAN FORMADOS POR UN COHJliHTO DE LAHINACIOOES ACOMODADAS EN LA FORMA Y DI~SI OHES REQUERIDAS,
lA
RAZCtl DE USAR LAHINACIQ.
PROPIE!lA!lfS Df IAIIINA DE ACEOO DE SI LICIO USADAS EH LOS
HES DE ACERO Al SILICIO EN LOS NÍICLEOS DE LAS f'lAou JNAS ELtCTR.l_
NOCLEOS OC I RANSf{)RMADORES
CAS . ES QUE EL S ILICIO AtJKENTA LA RESISTIVIDAD DEL MATERIAL Y
ENTONCES HACE DISoi'IINUIR LA MAGNIT UD DE LAS CORRIENTES PARÁS I CONTENfOO DE
SILICIO EN -
TAS O CIRCLl.ANTES Y EN CONSECLENCIA LAS ~RD IDAS PCR ESTE CON-
PORC IEIITO
CEPTO .
...
ESPESOR
EN
P.ERDIDAS EN
Ell WATTS/
XC
PESO
KG/ M3
3.6-4.0
0.35
l. l
[N GENERAL, LAS LAMINACIONES AL S IL ICIO SE SATURAN PARA VALO -
4.0-4.5
0 . 35
1.1 · 1. 0
7500
RES DE INDUCCIÓN MAs BAJOS DE AQUELLOS RELATIVOS A LAS LAMINA-
4.C·4.5
0.35
1. 7-0 . 6
7500
7550
ClONES NORMALES, TALES VALORES VAN DISMINUYENDO AL AUMENTAR El
CONTENIDO DE SIL ICIO ,
J:Aal.LLl,
CQMPüRIAM!ENTO MAGNEI! CO DE ALG!Wi TIPOS DE 1AM INAC! ONES
[N EL CASO DE TRANSFORMADORES DE GRAN POTENCIA . SE USAN LAS -LLAMADAS "LAMINACJONES DE CRISTAL ORIENTADO" CUYO ESPESOfl ES DE ALGUNOS MltfHETROS V CONTIENEN ENTRE
3%
Y
4%DE
1
SILIC(Q, SE
INlJ.XL·u~
{wb/ !12)
L.AHINAOO EN FRJO, DAHDO UN TRATAMIENTO TtRHICO FIHAL A LA SU PERFICIE DE LAS MISHAS,
Es TE TIPO DE LAHINACIOtt CUANDO SE s u-
VAL.<IU:S KlllOS lE U. ruERZA ~G.E'ICA fl.l A"''-ESPIRA/01
IA\{(JW:JOO AL SIL!, LA"ffHACl~ AL SIL! LAMI~ a:w aus
CIO 0 . 5 !+1
CJO 0.35 f.N.
TAI.J$ ORIENTAOOS :::
OBTIENEN DE MATERIAL LAMINADO EH CALIENTE . DESPlltS SE HACE EL-
2.SW/kG
1
!
0.8
1.1W/kC
0.35
MI\
().6W/kG.
l.Z
1.4
0.4
0.8
o.s
1.6
2.0
JETAN AL FLUJO EN LA DIRECCIÓtl DE LAS L.AHINACIONES . PRESENTAN-
1. 0
2.4
2.9
PROPIEDADES HAGNtTtCAS MEJORES QUE LA LAMINAC IÓH "NORMAL"' DE -
1.1
1.2
l. 4
4.3
2. 3
5.1
6.8
l.2
7.8
11.5
19.6
32.4
8. 4
ACERO AL S ILICIO USADA PARA OTRO TIPO DE TRANSFORMADORES ,
1. 3
1.4
13. 2
1.5
Z3. 6
1. 6
37.2
54.3
1.4
4. 6
6.3
11. 1
1.7
56. 7
71.6
15.6
LB
64.5
90.0
20.6
1
EJementos de los núcleos de transfonnadoi"es
3.1.
119
ELEMENTOS PE LOS NUQEOS llf TRAHSFQRIWJORES.
[H LOS NÚCLEOS HAGNf.TICOS DE LOS TRANSFORI"WllRES TI PO COLIMMA.
SE DISTUIGUEN DOS PARTES PRINCIPALES : •LAs COLUMNAs• O PIER NAS 'V LOS • vUGos• ,
[N LAS COU ..MAS SE ALOJAN LOS llfVMADOS -
Y LOS •YUGOS UNEN E.HTR€ St A LAS COLI.MNAS PARA CERRAR EL CIR CUITO MAGNtTI CO,
DEBIDO A QUE LAS BOBINAS SE DEIIEN MONTAR BAJO tat CIERTO PROC.f,_
DIMIENTO Y DESMONTAR CUANDO SEA NECESARIO POR TRABAJOS DE MAl!.
TENIMI E NTO~
QUE
SON
LOS NÚCLEOS MAGNtTJCOS SON ARMADOS EN TAL FORHA -
DESMONTABLE S~
PARA PODER HETER Y SACAR LAS BOBUtAS DE
lAS COl..t.t4NAS. PUDIENDO LOS NÍK:UOS OUE Cl ERRAN EL CIRCUITO -
HAGNtTJ CO. TERMINAR Al MISMO NIVEL EN LA PARTE QUE ESTA EN CONTACTO CON LOS YUGOS. O BIEN CON SALIENTES.
EN AMBOS CASOS
LOS NÍICUOS SE ARMAN CON • JUEGOs• De LAMINACJOHES PARA COLUMNAS Y YUGOS QUE SE ARMAN POR CAPAS DE ARREGLOS •pARES• E • IMPARES" .
VISTA DE LAS PRINCIPALES COMPONENTES
DE UN TRANSFORMADOR
118
Elementos de los núcleos de t ransformadores
1
121
NUC!_I!O
2
3 DEVANARM...,.,...,f..,.,.,........,,.,
~ ~c!c~ ......... ~-~
E.li!:MPI..OS 0.: LA 015POSK:!Of< 01: LA5 _.-¡:,s c; ...... !IT1Tti11V.. 5
DI: LI):S TRANSF0RMA00Re5 NONOfASIC05 Y
TRif10.51tos U• AIRE
COMO SE HA MENC IONAOO ANTERI ORME."'TE, CUANDO SE EMPLEAN LAMINA
ClONES J:E: CR ISTAl ORIENTADO. ES NECESARIO QUE LAS UNIONES ENTRE YUGOS Y COLUMNAS SE REALICEN CON COOTES I NCLINAOOS PARA EVITAR TRAYECTOR IAS TRANSVERSALES DE LAS LINEAS DE FLWO RES PECTO A TALES DIRECCIONES .
CUANDO SE HAN ARMADO LOS NI VELES A BASE DE JUEGOS DE LAMINA ClONES COLOCADAS EN •PARES" E "'IMPARES" El NiK:LEO SE SUJETA USANDO TORNILLOS OPRESORES Y SEPARA POR MEDIO DE LOS TORNI L LOS TENSORES.
120
f.JU CLEU Mr.1AD0 VE UN TRAf.lSFUIUAADOO
~
122
la construcción del t ransformador
Secciones de las columnas
[L HONTAJ E DEL NÚCLEO EN LOS TRANSFORHAOOi:¡ES DE MEDIA POTENCIA
( HASTA ALGUNOS CIENTOS DE
KVA). SE HACE COMO SE HA MENCIONADO-
3.2.1.
123
Sf&.CIONF S DE 1AS COLUMNAS•
lAS SECC IONES DE LAS COLUMNAS DETERMINAN AUTOMÁTICAMEti
ANTES. FORI1ANDO PAQUETES DE LAHINACIONES QUE SE SWETAN a; DI ~
TE LAS SECCIONES DE LOS ~úa....EOS.
TI NTAS FQRMS, PERO USANDO ELEMENTOS QUE NO DAfiEN A LAS LAMINA
ECONÓMI CO Y TAHBitN PARA EWILJBRAR LOS ESftERZOS ELEC.
(2 A 3 MM .) CO-
TRODJNAMICOS QUE SE PUEDEN PRESENTAR ENTRE LOS CONDUC-
ClONES COMO MADERA O FIBRAS DE PEQUEÑO ESPESOR
MO ES EL CASO DE LA FI BRA DE VIDRIO.
POR RAZONES 'DE TI PO-
TORES, LOS DEVANADOS SE CONSTRUYEN CAS I SI EMPRE EN FOR
HA CIRCULAR
EH TRANSFORf'WX>REs
Df GRAN POTENCIA. EN LAS lAMIHACIONéS DESTI.
NADAS A FORMAR LAS COLIJ1NAS • SE HACEN AGUJEROS EN LOS QUE SE _
ESTO REQUIERE. Al MENOS TECHJCAHEt\'TE. QUE LAS COL111'1NAS
COLOCAN TORNILLOS PASANTES, ESTOS TORNILLOS SE AIS LAN CON TU _
DEL NÚCLEO DEBAN TENER SECC ION CIRCULAR.
BOS DE PAPEL. CARTÓN O BAQUELITA Y SE SUJETAN A LAS TUERCAS --
ESTA COND ICIÓN NO ES PRÁCTICAMENTE REALIZABLE , SE BUS-
CON RONDANAS AISLANTES.
ESTOS ELEI".ENTOS AI SLANTES NO REQIJif -
REtf PROPIEDADES DI ELÉCTRICAS PARTIC~ES. DADO
QUE
LOS VALO -
DEBIDO A QUE
CA APROXIMARSE HACIENDO LA SECCIÓN D€ LA COLUMNA EN ES
CALONES,
floNDE LlEGO QUE LA CONSTRUCCJ ON ES HAS COSTQ
RES DE TENSIÓN QLE PLEDEN SER INDUCIDOS EN EL NÚCLEO SON BAJOS.
SA. MIENTRAS MAYOR SEA EL NUMERO Df. ESCALONES, DEBIDO-
CUAN DO SE USAN TORNILLOS NO AISLADOS SE INDUCEN EN ESTAS CO -
A QUE CADA ESCALÓN REQUIERE DE DIMENSIONES DISTI~TAS •
RRIENTES QUE PRODUCEN CALENTAMIENTOS GUE SON I NADM ISIBLES.
DE LAS LAMI NACIONES,
PARA TRANSFORMADORES PEQUEÑOS, -
SE PLEDEN ACEPTAR EL USO DE SECCIÓN CUADRADA O CRUCJ FORfE (SECCIÓtl EN CRUZ}.
EN TRANSFORMADORES GRANDES, SE HACEtt LAS COLUMNAS CONUN NÚMERO ELEVADO DE ESCALONES CON EL OBJETO DE OBTE •
NER l..tl MAYOR "FACTOR DE UTILI ZAC IÓN GEMTRICA" DE LA• l.-COtfUJUIPLACA WE1JiltCA
DJ - alll VARIA! P'U.CA$1"[QI.E-
R. .
A MAYOR CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR, MAYOR-
SECCIÓN,
ES EL NUMERO DE ESCALONES, PUDIENDO LLEGAR A SER HASTA
10
0
12
ESCALONES.
EN CUANTO A LOS VI.KiOS • SE REFIERE . NO ESTANDO VI NCU -
124
La construcción del t raruformador
LADOS ESTOS CON LOS DEVANADOS, PUEDE N SER, ENTONCES, RECTANGULARES, AÚN CUANDO PUEDEN TE NER TAMB I~N ESCALONES PARA MEJORAR EL ENFR IAM IENTO.
FORM AS OE LAS SECCIONES OE LAS CCWMNA$
3.2, 2,
hPOS DE NUCLEOS,
CUANDO SE HA MENCIONADO CON ANTERIORIDAD. LOS NÚCLEOSPARA TRANSFORMADORES SE ~UPAN BA.SICAMENTE EN LAS SIGUIENTES CATEGClRIAS :
A)
TIPO NÚCLEO O DE COLUMNAS,
B)
fi PO ACORAZADO.
A)
11 PO NÚCLEO O DE COL !..~MAS,
C{)NSTRUCCIOO TIFICI; lE UN IRANSfOOMAROB
TIFO COLUMNAS
ExiSTEN DISTINTOS TIPOS DE rl(Jc:LEOS TIPO COLUMNA. QUE ESTÁN CARACTERI ZADOS POR LA POSICIÓN RELATIVADE LAS COLUMNAS Y DE LOS YUGOS,
125
126
La construcción del t ransformador
NúC LEO MONOFA SJCQ.,
SE
TlEtEN DOS CClLLt\MS IJUDAS EN LAS PARTES INFERIOR
Y SUPERIOR POR MEDIO DE UN VUGO, EN CADA UNA DE ES
TAS COLUMNAS SE ENCUE NTRAN I NCRUSTADOS LA MITAD DEL
TI ~0 ~ '-"' "''""''-"'"0::!1
"'"'""'"' ULL.FO>oA <.C•",.Z~
"'eo.-...
~ ,...,.
._..,..,, .,,.cooo..-!1
~ .... NUO::L&O !I TI""~"LO.IJO!I
DEVANADO PRIMARIO Y LA MITAD DEL DEVANADO SECUNDARIO
Npc LEO TR IEASICO
SE
TI ENEN TRES COLUMNAS DISPUESTAS SOBRE EL 11 1SMO •
-"
PLANO ltHDAS EH SUS PARTES l tt=ERIOR Y SUPERIOR POR
....... ~,>C>.. ..
MEDIO DE YlJGO$ , SoBRE CADA COLUMNA SE INCRUSTAN LOS
o.oONor ... !loCO
T .... N !IrOft oo ..
lAs
DEVANADOS PR I MARIO Y SECUNDARIO DE UNA FASE,
CORRIENTES 1'\AGNETI ZANTES DE LAS TRES FASES SOti DIS
TINTAS ENTRE S ( .. DEBIDO PRI NCIPALM'ENTE A
QUE
EL Cl
CUlTO MAGN~TICO DE LAS COLUMNAS EXTER NAS ES MÁS LA
GO QUE EL CORRESPONDI ENTE A LA COLUMNA CENTRAL.
o>Ao; .. ThA,.POitl~ .. """
E
.... , .... . ..;:o
TE DESEQUILIBRI O. TOI'\ANDO EN CUENTA QUE LA COORI E
DE YACI O ES BASTANTE BAJA, TI ENE INFLUENCIA SÓL.AMEN
TE PARA LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN EN VACIO.
B)
Tfeg
ACORA ZADO.
[ STE TI PO DE NÚCLEO ACORAZADO, TIENE LA VENTAJA C
RESPECTO Al LLAMADO TIPO COLUMNA. DE REDUCIR LA DI
J
PERSIÓH MAGfiETI CA. SU USO ES MAs CotlJN EN LOS TRAHS
FORMADORES HO NOFASICOS.
EN
EL NUCLEO ACORAZADO.
DEVANADOS SE LOCALI ZAN SOBRE LA COLUMNA ~ENTRAL. Y
CUANDO SE TRATA DE TRANSFORMAOORES PEQUENOS, LAS
- ~·
NUCL EO
F O RMAS Y TIPOS DE MJCLEOS
127
TI~O
IWXJfVJ.ZADO.
, _ ..... ~ ..... ... .,.. ...u>O
lt -<:C.. ...... 60::FNT .. .O.L
,. _ .. II':R .... :IL...,.I':..Ao..& S
... _.,.vilo• ...,.,..,.,.,.,
1!
Los devanados de log transformadores
130 La construcción del t ransfonnador
DE LOS DEVANADOS DEBIDO A QUE LOS CRITERI OS CONSTRUCT IVOS PARA
131
SI ONES PRI MARIA Y SECUNDA RI A ES NOTABLE, POR EJEMPLO, -
13200
LA REALIZACIÓN DE LOS DEVANADOS DE BAJA TENSIÓN, SON DISTINTOS
LOS TRANSfORMADORES PARA REDES DE DI STRIBUCillN DE
DE LOS USAOOS PARA LOS DEVJI.HA.OOS DE ALTA TEtiS IÓH,
VOLU
PARA LOS FINES CONSTRUCTIVOS. NO TIENE NINGUNA IMPORTANCIA LA-
TRUCTIVOS DISTINTOS A LOS CONSIDERADOS EN LOS lRAHSFOR-
FUNCIÓN DE UN DEVANADO. ES DECIR. QUE SEA PRIMAR IO O EL SEC~­
I'It\OORES PEQUEÑOS DE BAJA TENSION Y SE DIVIDEN EN DEVANA
DARID· IMPORTA SOLO LA TENSI0N PARA LA CUAL DEBE SER PREVISTO,
DOS DE BAJA TENSION Y DE ALTA TENSION.
A LAS TEliSIOHES DE UTILIZACtOH DE
220/ 127 VOLTS -
DEBIDO A ESTAS DIFERENCIAS, SE EMPLEAN CRITERIOS CONS-
OtRA CLASI FICACIÓN DE LOS DEVANADOS SE PUEDE HACER CON RELA CIÓH A LA POTENCI A DEL TRANSFORMADOR• PARA TAl FI N EXISTEN
DE.
DtzyANAQOS DE BA.IA TENSI ON
[SlAN COHSTIT\JIOOS POR LO GENERAL, DE UHA SOLA ESPI RAl
VANADOS PARA TRANSFORMADORES DE BAJ,. POTENCIA. PDR EJEMPLO DE
( ALGUNAS VECES EN DOS O TRES CAPAS SOBREPUESTAS )~ CON
1000
ALAMBRE RECTANGULAR AISLADO . Ú. COHDUCTOR SE USA GEtlf-
2000 VA
A
CIA·
y PARA TRANSFORMADORES DE MEDI A Y GRAN POTE N-
LOS [EVANAOOS PARA TRANSFORMADORES DE PE~A POTENCIA-
~ON LOS MÁS FACILES DE REALIZAR,
RALMEfiTE PARA POTENCIAS PEQUEÑAS Y TIENE DIAHETROS NO
SUPERIORES A 3 O
3.5
MH, El AISlAMIENTO DE LOS CONOUCTQ
RES, OJANOO SON CILfNDRI COS, PUEDE SER DE ALGOOON 0 DE
EN ESTE Tlf'O DE TRANSFORMADORES LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUN-
PAPEL, MAS RARAMENTE CONDUCTOR ESf'1ALTADO EN EL CASO
DARIO SON CONC~TRJCOS Y BOBINADOS SOBRE !JI SOPORTE AISLANTE-
QUE LOS TRAtiSFORKADORES QUE NO SEAtt EHFRIMIOS POR ACfl.
ÚNICO,
POR LO GENERAL, SE USAN COODUCTORES DE COBRE ESMALTA-
OO. DEVANADOS EN ESPIRAL Y CON CAPAS SOBREPUESTAS,
-
TE.
PoR LO GE.
NERAL. El DEVANADO DE KEHOR TENSIÓN SE IIISTALA JitAS CERCA DEL-
PARA TRANSFORMADOJIES DE MEDIANA Y GRAN POTENC IA, SE RE-
NÚClEO INTERPON IENDO UN CILINDRO DE PAPEl AISLANTE Y MEDIANTE
CURRE AL USO DE PLACA O SOLERA DE COBRE
SEPARADORES, SE INSTALA EN FORf'\A CONCt:HTRICA El DEVANADO DE -
LAMIENTO ES POR LO GENERAL Df PAPEL. [N EL CASO DE QUE
TEHSION MAYOR,
AISLADA~
El AIS-
LOS EXTREMOS DE LOS DEVANADOS (DENOMINADOS --
LAS CORRIENTES QUE TRANSPORTE EL DEVANADO SEAN ELEVADAS
TAf'W IEfl PRINCIPIO Y FINAL DEL DEVANADO) SE PROTEGEN CON AI S -
YA SEA POR FACILIDAD DE MMIPULACIOH EH LA COiiSTRUCCIOH
LAfiTE DE. FORMA DE TUBO CONOCIDO COMO HSPAGUETTIH
O BIEN PARA REDUCIR LAS CORRI ENTES PARAS ITAS, SE PUEDE
CONSTRUI R El DEV~ADO CON I'IÁS DE UNA SOLERA O PLACA EN
3.2 .2.
DE\fANADQS PARA
JRAHSEO~MADORES DE DISJRIP.IJCJÓN.
EN ESTOS TRANSFORMADORES, LA DIFERENCIA ENTRE LAS TE N •
PARALELO.
Los devanados de lostnnsformadores
113
0FVAMADOS DE AlTA TENSIÓN.
lOS DEVANADOS DE ALTA TENSIÓN, TIENEN EN COMPARACIÓH -CON LOS DE BAJA TENSIÓN, HUCHAS ESPIRAS, Y LA CORRIENTE
QUE CIRCULA POR ELLOS, ES RELATIVAMENTE BAJA. POR LO
-
QUE SON DE CONDUCTOR DE COBRE DE SECC I ÓN CIRCULAR CON :OIÁHETRO DE
2.5
A
3.0
MM,
(OH RESPECTO A LAS CARACTERfSTI CAS CONSTR UCTI VAS. SE --
TIENEN VARIANTES DE FABRI CANTE A FABRICANTE, HAY BÁSI CA
MENTE DOS TIPOS, EL LLAMADO "TIPO BOBINA" FORMADOS DE VARI AS CAPAS
~¡;:
CONDUCTORES , ESTAS BOBI NAS TI ENEN FORMA
DISCOIDAL, ESTAS BOBI NAS SE CONECTAN, POR LO GENERAL , EN SERIE PARA DAR EL NÚMERO TOTAL DE ESP I RAS DE UNA FASE .
EL
OTRO TIPO ES EL Ll.AMADO .. DE CAPAS• COOSTI TUI DO-
POR UNA SOLA BOBINA CON VARIAS CIIPAS, ESTA BOB1t4A ES DE
LONGlTUD EQUIVALENTE A LAS VARIAS BOB INAS DI SCOIDALES QUE CONSTITU I RIAN EL DEVANADO EQUIVALENTE, POR LO GENERAL, EL NÚMERO DE ESP I RAS POR CAPA EN ESTE TIPO DE DEVA
NADO,
·es
SUPERIOR AL CONSTITUIDO DE VARIAS BOBINAS DIS-
COIDALES.
ÚlMO ASPECTOS GEtERALES, SE PUEDE DECI R QUE El PRU'ER -
BOBINA DE DISCO CONTINUO
( HELICOIDAL)
TIPO (BOBI NAS DISCOIDALES). DA MAYOR
FACILI DAD DE EH-
FRIAMIENTO E IMPRffiNARSE DE ACEI TE, DEB I DO A QUE DISPONE
CANALES DE CIRCULACIÓN MÁS NUMEROSOS, TAMBI~N TIENE LAVENTAJA DE QUE: REQUIERE DE CONDUCTORES DE MENOR DIÁME TRO EQUIVALENTE AL OTRO TIPO. DA MAYOR FACIL I DAD CONS -
132
134 La construcción del transfonnador
TRUCTIVA,
Los devanados de los transformadores
TI ENE LA DESVENTAJA DE SER MÁS TARDADO EN
slJ
135
CoNCtNTRico.
CONdNTRICO OOBLE
CCfiSTRUCCIÓH,
ALTERNADO .
LAs
BOBINAS DISCOIDALE S SE CONOCEN TAHBitN COMO "TIPO •
GALLETA" EN AL6Lf«)S CASOS. SE FORMAN CADA WA. DE \m
EH EL TIPO COOCtNrRICO. CADA
CIERTO NÚME.RO DE CONDUCTORES DISPUESTQS EN CAPAS Y AIS
DISTRI II UfOO A LO LARGO DE TQDA LA COLUMNA. EL DEVANADO-
LADAS ESTAS CAPAS ENTRE Sf pOR PAPEl AISLANTE. CADA
rE TENSIÓN MÁS IIAJA SE ENCUfNTRA EN LA PARTE INTERNA --
8()oo
LtfO DE LOS DEVANADOS ESTA-
BINA Al TERMINAR SE "AMARRA" CON CINTA D€ LINO 0 ALGO
(MÁS CERCANA AL NÚCLEO) Y AISLADO DEL NÚCLEO. Y DEL DE-
DÓN PARA DARLE CONSISTENCIA MECÁNICA Y POSTERIORMENTE
TENSIÓN MÁS ELEVADA. POR MEDIO DE TUBOS AISLANTES (cAR-
SE LES DA UN BARO DE BARNIZ Y SE HORNEAN A UNA CI ERTA
TÓN BAQUELIZADO. BACIUELITA, ETC ,)
TEMPERATURA. CON LO CUAL ADQUI ERE LA RIGIDEZ MECÁNICA
NECESARIA,
CADA BOBINA, ESTA DISEFIADA PARA TENER UNA
TENSIÓN NO SUPERIOR A
1000-1500
VOLTS, POR LO QUE PARA
DAR LA TENS IÓN NECESARIA PARA UNA FASE. SE DEBEN COLO
EN LA DISPOSICIÓN DE CONC~NTRJCO DOBLE. EL DEVANADO DETENSIÓN MÁS BAJA SE DIVIDE EN DOS MITADES DISPUESTAS -RESPECTiVAMENTE AL INTERIOR Y Al EXTERIOR UNO DE OTRO,
CAR VARIAS BOBINAS EN SERIE.
EN EL LLAMADO TIPO ALTERNADO, LOS DOS DEVANADOS ESTAN PoSICIÓN pE !OS QEVANADOS.
SUBDIVIDIDOS CADA UNO EN tmA CINTA NÚMERO Df BOBINAS --
LA
QUE
DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS EN LOS TRAHSFOAAAOORE
ESTÁN DISPlJ[STAS EH LAS COUHiAS EN FOOJ1A AL TER~,
DEBE SER HECHA DE TAL FORMA. QlE SE CONCILIEN EN LA
J0R FORMA LAS DOS EXIGENCIAS QLE SON CONTRASTEHTES EN
lAs CONSIDERACIONES OOE ORIEmAN DESDE EL PUNTO DE VISTA
TRE s i. DEL AISLAMI ENTO Y DE LA MENOR DISPERSIÓN DEL
DE DISERD~ LA DISPOSICIÓN DE LOS DEVANADOS, SON AQUEUDS
FLUJO,
lA PR IMfRA REQUIERE DE LA MAYOR SEPARACIÓN EN
TRE DEVANADOS, EN TANTO QUE LA SEGUNDA. REQUIERE QUE EL
REFERENTES Al ENFRIAMIENTO. EL AISLAMIENTO. A LA REACTAfi
CIA DE DISPERSIÓN Y A LOS ESFUERZOS MECAtHCOS,
PRIMARIO SE ENCUENTRA lO MÁS CERCANO POSIBLE DEL SECU
DARlO.
EN LA PRACTICA. SE ALCANZA UNA SOLUCIÓN CONVE
CoN RELACIÓN A LOS AISLAMIENTOS, LA SOLUCIÓN MÁS CONVE -
NIENTE DEL PROBLEMA CON LA DISPOSICIÓN DE LOS DEVANA
NIENTE LA REPRESEf.JTA El.. TipO CONCi:NTRICO SIMPLE. PORQUE-
DENTRO DE LOS SIGUIENTES TIPOS:
REQUIERE DE UM SOLA CAPA AISLANTE ENTRE LOS DOS DEVANA-
136 La construcción del traruromtador
DOS.
DE
pOR
LO QUE ESTA DISPOSICIÓN ES VENTAJOSA EN El CASO
TENSIONES ELEVADAS,
fL LlA"tAOO CotlCÉNTR ICO DOBlE TIENE LA PRERROGATIVA Df --
OAR LUGAR A LA fiEACTANCIA DE Dl ~ r'ERSIÓN
CON VALOR DE A.L..
REDEDOR DE LA MITAD DE AQUEL RELATIVO AL CONCÉNTRICO SIM
PLE.
EL TIPO ALTERNP..DO. EN CAMBIO, PERM ITE VARIAR TALES
REACTANC IAS. REPARTIENDO EN FORMA DISTINTA LAS PGS ICJ O NES DE LAS BOBINAS DE lOS DOS DEVAHADOS,
PARA LOS ES --
FU!RZOS MECÁNICOS SON MEJOR LAS DISPOSICIONES DE TIPO AL
TERNADO . PliES PERMITE QUE EL TRANSFORMADOR SOPORTE MEJOR
LOS ESFUERZOS MECÁNICOS
ol
DISPOSIC~
o):- Concéntrico
..
"
DEVANADOS
DERECHO
IZQUIER DO
DE LOS CIEVANADOS
b ).- Doble Cotldntrico
u '
c }:-Aiftrnodo
DEVANADO CILIN DRICO
b)
VARIAS CAPAS
IUSl.AMIEHTO Al fiNAl.. DE LA BOBINA
137
138
La construcctón del transformador
3.3.3.
CoNSTRUCCIÓN
QS
!OS DEVANADOS,
(OMO SE INDICO ANTERIORMENTE, LOS CONDUCTORES USADOS PA.
RA LA COHSTRUCCI~ [){ LOS DEVANADOS, PlEDEN SER DE
BfiE C(RCULAR (CON UN DIÑETRO COMPRENDIDO ENTRE
0,4
AL.Ati
0.2
Y -
MM) O BIEN SOLERA DE DISTINTAS MED IDAS,
SEGÚN SEA EL TIPO DE LAS ESPrRAS DE LAS BOBINAS, SE ~
DfH
C~STRUIR
EN DOS FORMAS:
HELICOIDADL CONTINUA,
(ON BOBINAS SEPARADAS (DJSCOIDALES)
MAQUINA
BOBINADORA
lAS BOBINAS HELICOIDAL..ES ~E HACEN. POR lO GENF.Ml. C
~$
00 EL CONDUCTOR EMPLEADO ES DE SOLERA, LO ÚtHCO QUE SE
DEBE TENER CUIDADO ES EN LA FORMA DEL AISLAMIENTO CON
RESPECTO AL NÚCLEO Y EVENTUALMENTE SU CONSTI TUCIÓN ME
CANICA,
EsTE TIPO DE CONSTRUCCIÓfl TIENE CIERTO TIPO M
LIMITACIDr~S.
Eti CUANTO AL AISLAMIENTO SE REFIERE, AÚff-
7 -
BASE Dr PA P'EL O CAI!TON
8 -
IIIOI..Dl Dr MA DE:IUI
9 -
TIJOIICJI OE A-'\ISTE
~- @
10- Pf:OAt. OE: CONTflot..
.CUANDO SE PUEDA COflSTRUJR EN VARIAS CAPAS, POR LO QUE
SU PRACTICA SE LIMITA A LOS DEVANADOS DE BAJA TENSIÓI't,
lA
CONSTRUCCIÓll DE BOBINAS DJSCOIDALES (PARA DEVANADOS-
CON BOBINAS SEPARADAS), GENERALMENTE SE HACE CON EL MI ~
MO NÚMERO DE ESPIRAS POR
BOBINA Y DE CAPJI_S SE HACE DE
MANERA QUE SE LIMITE LA TENSIÓN MÁXIMA
DE CAPAS ADYACENTES A UN VALOR ENTRE
CON ESfO SE ESPERA
QUE E.~
200
ENTRE ESPIRAS
Y
300
VOLTS,
GENERAL, Y sOLO EN CASOS
139
140
La construcción del tnmsfonn:ador
EXCEPCIOOALES. EL VOLTAJE POR BOBINA SEA CUANDO MUCHO -
1000
VOLTS ENTRE CAPAS SEPARADAS POR PAPEL AISLANTE,
(OH HELACIÓN A LA POSICIÓN DE LOS DEVANADOS, LOS TRMS-
FORMADORES SON DE DOS TI POS : DE DEVANADOS COHd:NTRJCOSV nE DEVANADOS ALTERNADOS,
tN
EL CASO DE LOS TRANSFORMADORES CON DEVANADOS CONC~N­
TRJCOS. ESTOS. LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNI'lARJO, SON
COMPLETAMENTE DISTINTOS V SE ENCUENTRAN MONTADOS UNO -DENTRO DEL OTRO SOBRE EL NÚCLEO, ESTANDO, POR RA ZONES DE AISLAMIENTO, PRINCIPALMENTE EL DEVANADQ DE MENOR VOL
BOBINA CILINDRICII. DI! CII.PA SI!N•
~~if¡_Ec.J,N DOS CONOUClORE!I EN
TAJE MAS CERCA DEL NÚCLEO,
EN TRANSFORMADORE S DE MAYOR POTENCIA
BOBINA CILINORICA OC CAP A DOBLE
CON DOS CONDUCTORES EN PARALELO
V SÓLO EXCEPCIO-
NALMENTE. SE PUEDE DIVIDIR EL DEVANADO DE BAJO VOLTA.JEEN DOS PARTES. DE HANERA I.'Uf 1m QUEDE CERCANO AL NÚ - -
..B_J_ .._
CLEO V LA OTRA SE COLOOUE SOBRE EL DEVANADO DE ALTA fE.Ii
1
SJÓN, ES DECIR, ES UN DOBLE COHC~NTRICO,
lA
¡,
DISPOSI CIÓN DE LOS DEVANADOS CONCÉNTRICA, ES LA QUE-
TIENE UN MAYOR CAMPO DE APLICACIÓN,
CUALQUIERA QUE SEA EL TIPO DE DEVANADO, LA CONSTR UCCIÓN
DE LAS BOBINAS SE HACE NORMALMENTE SOBRE MOLDES DE MADI_
RA O METAUCOS MONTADOS SOBRE BOBINADORAS 0 DEVANADORAS
-
i
DE CONEXION ENTI'II! 110BIN4S
al CONEIIION NOR!IjAL
bl OONEXÍÓÑ JNvERhDII
~oj ETO:JO
CUYO TIPO ES DISTINTO, DEPENDIENDO PRINCIPALMENTE DEL-
14 1
'
142 La construcción del transfonnador
Los devanados de los transformadores
TAMAFIO DE BOBINAS POR CONSTRUI R.
143
fN EL CASO DE BOBINAS
PARA TRANSFORMADORES PEQUEFIOS, QUE SE PUEDEN HACER EN -
SIST EMA DE AMARRE AXIAl DE lOS DEVANADOS MEDIANTE TORNI-
TALLERES DE BOBINADO. ESTAS BOBINAS SON DE TIPO MANUAL,
11 OS OPUESTOS DE PRES!ON.
Y EVENTUALMENTE SE PUEDEN LLEGAR A USAR TORNOS.
CUANDO SE TERMINA DE DEVANAR UNA BOBINA, ANTES DE SU MOti
TAJE SE LE DEBE DAR UN TRATAMIENTO COMO SECARLA EN VACfO
PARA QUITAR POSIBLES RESTOS DE HUMEDAD. Y TAMBI~N UN PRO.
CESO DE IMPREGNACION DE BARNIZ AISLANTE Y HORNEADO A UNA
TEMPERATURA QUE DEPENDE DEL TIPO DE BARNIZ Y CUYO OBJET_l
VO ES DAR CONSISTENCIA MECÁNI CA ,
AI SLAMIENTO EXTERNO DE lOS DEVANADOS.
DE LA FIGURA
l.
YUGO DEL NÚCLEO ,
2:
COLUMNA DEL NÚCLEO.
3.
ANGULO (Q SOLERA) DE SUJECION (HERRAJE )
4.
5,
6.
SEPARADORES AISLANTES.
]•
DEVANADO DE ALTA TENSIÓ~.
8,
DEVA NADO DE BAJA TENSIÓN.
TORNILLOS DE PRESIÓN,
ANILLOS DE MATERI AL AISLANTE ,
LOS DEVANADOS PRIMARIO V SECUNDARIO, DEBEN ESTAR AISLADOS ENTRE Sf, GENERALMENTE ESTE AISLAMIENTO SE HACE POR
MEDIO DE SEPARADORES DE MADERA , BAQUELITA O MATERIALESAISLANTES SI MILARES QUE ADEMÁS CUMPLAN CON FUNCIONES RE
FRIGERANTES,
z ''""'""'"''o
-~d
-.
·-
'""
Y~go
4-M1UeJ>Of"ofijotiOo--
~~~i:
.
.
SISTEMA DE ARMADO AXIAL OC
LDS DEVANADOS POR MEDIO DE
TORNILLOS DE PRESION
_ANIUD DE
AISLAMIENTO
144
Los devanados de iot tnnsformaOO res
La co ru;t rucción del transformat\or
EL AISLAMIENTO ENTRE LAS FASES DE LOS TRANSFORMADORES -
145
EN SERIE Y OTRA EN PARALELO PARA LAS BOBINAS,
TRIFASICOS SE EFECTUA SEPARANDO CONVENIENTEMENTE LAS t!""
LlH'iAS, ENTRE lAS CUALES SE I NTERPVNEN ALGUNAS VECES
PARADORES O DIAFRAGMAS DE CARTÓN TRATADO O BIEN DE BA
U TA.
EL AISLAMIENTO EXTERNO ENTRA LAS FASES, SE LOGRA POR
tt¡
DIO DE LAS BOOUILlAS A lAS QUE SE CONECTAN LAS TERI'IIN!.LES DE LOS DEVANADOS,
3.3.4.
CoNEX!or~es DE LOS~.
ÚIANOO SE CONSTRUYE UN DEVANADO, SE PUEDE BOBINAR EN
.I<NnOO I>I<LF L ....., II:.. II:L
~o -
... - - - . . - . .
SENTIDO A LA DERECHA O A LA I ZQUIERDII ÍCCN RESPECTO
SENTIDO DE LAS MANEC ILLAS DEL RE L(h!).
QUE
Uf~A
Se
HA OBSERV
CORR I ENTE QUE TI B -IE UN DETERMINADO SENTIDO,
DUCE UN FLUJO MAGNI':TJCO EN SENTIDO OPUESTO, SE TI ENE
DEVANADO CONSTRUIDO HACIA LA IZQU I ERDA O UN DEVANADO
CJA LA DERECHA. ESTO SE OEBf TOMAR EN CottSIDERAC I ÓN,
RA EV ITAR QUE CON LAS CONEX I ONES QUE SE REALICEN, SE TENGA N FLUJOS OPUESTOS O VOLTAJES INDUCIDOS OPUESTOS,
[N GENERAL. CADA FABRI CANTE ADOPTA UN SENTIDO ÚtnCO
DeVANADO PARA TOD.'S LAS BOBINAS, TANTO SECUNDARIAS C
PRIMAR I AS,
-~
OO<D~«T•
~.
CONEXION EN PARALELO I:IE LI:IS [)E\11\MOOS
(N LOS TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS DE DOS COLUMNAS,
FLUJO ES DIRECTO Y EN SENTIOO OPUESTO EN LAS DOS COL
NAS, ESTO SIGNIFICA QUE Ofi!E HABER UHA FOOMA Df CONEX'I
·~·
oV,Devonalkldl d io
voltojl
bVo: DeYOfllldtldl bG,Io
wottoje
ARRE(;LO VE LOS DEVANADOS OE UN TIU'INS FOFit.1ADOR TIPO
COLUt.1NAS
o) .- VIelo externa
t~De.>rmodode cttoii'OHcje
Z....-DI VOfiGilkl(le ba}o vortoje
Ro·
[M
3-Nucleo
4.-Yugo
s~rlor
5.-Yugolnf
--
Q
{ o)
(b)
UACRA MAS DE COOEXIOtl PARA TR A NSFORMADOR ES
MONOFAStCOS
•
o1.-Diogr(]ma esquemCitlc:o
bl {)IIJijlramo de conexiones
CONEXION II!:N P A " ALELO DE
DEV~NAOOS
1:- Dtogr oi'I'IQ
1 Cone.IÓn n rle del mismo todo
2.- Dewcnodo ucundorÑ)
n e«oell.k!nnr'-delo dtlsopue uo.
IU Cooellidn I)QrQielo kMbs CJ~In
tV ComisiÓn poralelo .:!et mtsma IQdo
3- O.wGooclo Jlttmorio
4:- Pteroo
146
147
a
CONE)(I
ON ES Ef'.lTR E BOBINIIS
148
149
DETALLE
LAS
DE
PIEftNAS
MONTA.IE
DEL
DE
BOBINAS
EN
TftANSFORMADOI't
LAMINACION OEL YUGO OESPUES
DEL MONTAJE OE BOBINAS
VIS TA ~'- l'o'JCL~O
V BOBI-11
EN S AiolaLAD.II S I'"ARA U NTRAHS P"OftMAO(IIII 'n'I...-A sCO
FIJACIQN 01: LAS eoetfNAS Y EL YUGOSUPtlliM
ISO
ISI
152 La construcclón del transformad~
CAMBI O EN 1A RElACIÓN QE TRANSFORMACIÓN;.
EN
UNA RED Df DISTRIBUC!Ófl, lA TfNSIÓft NO ES EXACTA ..,
KEHlE lA HJSI".A EN TODOS LOS PUNTOS. DEBIDO A QUE LA
~
CAlDA DE TEtfSlÓN DEPENDE DE LA DISTANCIA DEl Pl.tiTO DE
ALIN:NT ACIÓfl Y DE LA MAGNITUD DE LA CARGA.
PARA PO ~
DER EMPLEAR LOS TRAMSFORMADORES DE DI STRIBUCIÓN EN LOS DISTINTOS PUNTOS DE lA RED Y ADAPTARLOS A LAS VA
RI ACIONES DE TENSIÓN. SE PROVEE UNO DE LOS DEVANADOS
DE UN CAMBIADOR DE DERIVACIONES ([L DE ALTA TENSIÓN)
DE TAL FORMA QUE SE PUEDAN AUMENTAR O DISMINUIR EL NíJ.
SENTIDO ::te:L OEVA N AOO PARA U N TRANSFORMADOR TRIFASICO
mm
,.,,.,..,~,,.~.,.,
•• ...,.,do
b)O•wo"~"""'" ••-•••""
MERO DE ESPIRAS Y EN CONSECUENCIA . VARIAR LA RE LACióM
DE TRANSFORMACIÓN DENTIIO DE LÍMITES ESTABLECIDOS, ES-,
TOS LIMITES. NORMALMENTE SON DEL
5%,
3.4. MAifR!AlES fLECIR!COS IJSAOOS EN 1A CONSTRLUION DE TRANSFORMA.
~.
3. U .
COfiOOCIOO f!EURICOS.
lOS MATERIALES USADOS COMO CONDUCTORES EN LOS TRMS
FORMADORES, Al IGUAL QUE LOS USADOS EN OTRAS MÁQUINAS
ELtCTRICAS, DEBEN SER Df ALTA CONDUCTIVIDAD. YA QUEJ
COfi ELLOS SE FABRICAN LAS BOBINAS.
los
REQUISITOS -
FUNDAMENTALES QUE DEBEN CUMPLIR LOS MATERIALES CONO
TORES, SON LOS SIGUIENTES:
IESOIJIE~A D E PRINCIPIO DEL CAMBIADOR
t)
lA
JJ)
Ú MENOR COEFICIENTE POSIBLE DE TEMPERATURA POR-
MÁS ALTA CONDUCTIVIDAD POSIBLE,
OC: OII!PttVACIONE"S EN ALTA TENSION
IS3
' hl.
...
XI
Al
X2 k3 )(4 X5
,
1
te •
~e 1
~
re;-
r·
e2
te•
ai-CGmbiodor ele derivotlon..
(Topelelncorga,tlpo
drlttlbuciÓn
b ):-Diallt<I"'Odecon••ion••
del cambiador de der1vcu,ionu
1
~e2
te•
ARREGLO MAGNETICO DE UNA BOBI NA CON CAPAS
MULTIPLES Y 5 TAPS DE
VOLTAJE
DETALLE
BIADORES
SALIDAS
DE
DE
DERIVACIONES .
15
TAPS
A
CAM-
1 S6
Materiales el6ctrico& lutados en 11 construcción
La construcción del transformador
EH El. CAP1PO DE LA APLICAC10N PARA UN GRAN NllMERO DE -
RESISTENCIA ElÉCTRICA,
111)
lJNA ADECUADA RES I STENCI A HECANICA
APLICACIONES A lA INGENIERfA. ÜTRA RAZON ES lA GRAN DEMANDA DE CONDUCTORES QUE NO SE PUEDE SATISFACER SO-
IV)
DEBEN SER DUCTILES '\' MALEABLES.
y)
DEBEN SER FACILMENTE SOLDABLES,
VI)
rENER UNA ADECUADA RESISTEN CIA A LA CORROSIÓN,
l os
MATERIALES HAS COHÚfiKEHTE USADOS COf10 CQ;tDOCTORES -
.,,..,
JS7
LO CON CONDUCTORES DE COBRE Y ASOCIADO A EST01 SE Tlf.
EL PROBLEMA DE LOS COSTOS .
EL ALIA'1INIO PURO ES HAs BLANDO
QUE
EL COBRE Y SE PUE -
DE HACER O FABRICAR EN HOJAS Y ROLLOS LAMINADOS DELGA
DOS, DEBIDO A SUS CARACTERfST ICAS MECANICAS, EL Alltll
!;llilll!..
NIO NO SE PUEDE FABRICAR SIEMP RE EN FORMA DE AlAMB RE ,
EL COBRE ES PROBABLEMENTE EL MATERIAL MÁS AMPLI AMENTE USADO COMO CO NDUCTOR , YA QUE COMBINA DOS Pf\OPIEDADES IM
EN LA ACTUALIDAD~ El AlUM I NIO SE USA CON FRECUENCIA -
PORTANTES QUE SON: ALTA CONDUCTIV I DAD CON EXCELENTES --
EN lA FABRICACI 0~ DE BOBINAS PARA TRANSFORMADORES.
CONDICIONES HEcAN ICAS V ADEJ1ÁS TI ENE UNA RELATIVA INHU~IDAD A lA OX I DACIÓN V CORROSI ÓN BAJO CIERTAS CONDIC io-
NES DE OPER/IClÓN.
El
M .2. 1'\AIER!Bl,ES AISLANTES
EXISTE Uf'IA GRAN DIVERSIDAD EN ORIGENES Y PROf'lEDADES ~
ALTAMENTE MALEABLE Y DÚCTil,
MUCHOS SON DE ORIGEI'l NATURAL COMO POR EJEMPLO EL PA-
CARACTER!SIICAS GENERALES DE LOS CONDUCTORES DE COBRE Y ALUM!N! Q
....
CARIICTERI s·tlCAS
i)
Densidad (gr<ID)s/a~3)
ri)
Pulto de fusi6n "C
COBRE
1V)
Jlesistividad
okl-mlni
Coeficiente de resistencia poT
T<~tura a 20 uC en ollll/ohllrC
te~~pe-
350
0.01724
0.00393
PEL,
1
ALGODON~
PARAFINA~
ETCu OTROS NATURAlES 1 PERO
DE ORIGEN INORGJ\NICO~ COMO POR EJEMPLO EL VIDR I O~ 'LA
AllMINIO
PORCElANA Y lAS CERAM I CAS , EXISTEN TAMBI¡;N MATERIALES
2. 7
11)83
iu) Co~Wb."tJ.vid.ld t~m.ica watt/• 3 "C
,,
¡
657
SINTtTJCOS COMO El. SIUCON O COHPUESTOS A BASE DE S l-
200
liCOOES.
0.0287
0.035
i
3 . ~.3.
PROPJEDAOCS ELEQRJCAS OC LQS /'i\TERIALES AISLANTES
LAS PR HlCIPALES PROP IEDADES QUE DETERMINAN LA FACTIBl
8LI/lllllll..
EN
SEGUIDA DEl COBRE. COMO PROPIEDADES DE MATERIAl CON-
DUCTOR. EL AU.tHNIO ESTÁ GANANDO CADA VEZ MÁS TERRENO -
UDAO DE USO DE UN MATERIAL AISlANTE SON:
158
La construcción del transfOJJnador
Materiales eléctricos usados en la construcción
lA RESISTIVIDAD O RESISTEHCIA ESPECIFICA. LA TENS JOH --
NES QUE SE CONOCEN TAABJtN C0/10 " PUNTOS CALIENTEs •.
DISRUPTIVA, LA PERJo\ITIVIDAD V LA HJSTtRESIS DIEÜCTRI CA
AS f COMO EN LOS CAMBIADORES DE DERI VACIONES,
EN
JS!I
-
ADI CIÓN A LAS PROPIEDADES DIEÚ.CTRICAS SE DEBEN COti-
SJ DERAR TAMB itN LAS PROPIEDADES tEc.A.HJCAS Y SU CAPACJ -
ToDAS ESTAS ~RDIDAS PRODUCfN CALEHTAHIEHTO EH LOS - -
DAD PARA SOPORTAR LA ACCIOti DE AGENTES QUIHICOS, EL CA-
TRMSFORI".ADORES. Y SE DEBE ELIMINAR ESTE CALENTAMIENTO
LOR Y OTROS ELEMENTOS PRESENTES DURANTE SU OPERACI ÓN,
A VALORES QUE NO RESULTEN PEL I(iROSQS PARA LOS AISLA MIENTOS. POR HEDIO DE LA APLICACIÓN DE DISTIIHOS HEDI CI'i
3.4 . ~. IA.ID:'I'ERATURA Y LOS 11AIDliALES A!SLAIJTES.
DE ENFRIAMIENTO,
UNO DE LOS FACTORES QUE MÁS AFECTAN LA VIDA DE LOS AISLAMIENTOS, ES LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN DE LAS MÁQUINAS Ell:CTRICAS. ESTA TEMPERATURA ESTA PRODUCIDA PRINCIPALMENTE POR LAS P~RDIDAS V EN EL CASO ESPECIFICO DE -LOS TRANSFORMADORES , DURANTE SU OPERACIÓN. ESTAS P~RD I ­
DAS ESTÁN LOCALIZADAS EN LOS SIGUIENTES ELEMENTOS PRIN-
[ON EL PROPÓSITO DE MANTENER EN FORMA CONFIIeLE Y' Sil
..1
TISFACTORI A LA OPERACIÓN DE LAS MAQUINAS ELá:::UIS.S... EL CALENTAMIENTO DE CADA UNA DE SUS PARTES, liE .DEIIE -CONTROLAR DENTRO DE CIE.RTOS LfMITES PREVIAHEtf~ l;ltF~l.
DOS,
lAS PERD IDAS EN UNA MAQUINA ELECTRICA liON n!PIIR-
TANTES NO TANTO PORQUE CONST ITUYAN UNA FUENTE e'E INefL.
CIPALES:
CIEJ\C IA. S INO PORQUE PUEDEN REPRESEHTAR UNA }UEN'I"t IMLAS P ~RDIDAS sot4 -
PORTANTE DE ELEVACIOO DE TEMPERATURA PARA LOS D€VANA -
PRODUCIDAS POR EL EFECTO DE HJSTtRES IS Y LAS CORRIENTES
DOS, ESTA ElEVIICIÓt4 DE lDWI:RATURA PlEDE PRODUCIR EFE.t
ClflClLANTES EN lAS LAHINACI ONES. SON DEPfHDIEHTES DE lA
TOS EH LOS AI SLAHIENTOS DE LOS PROPIOS DEVANADOS, · o --
INOUCCICIN, ES DECIR,
BIEN EN L.DS AI SLAMIENTOS ENTRE DEVANADOS Y EL NÚCLEO •
[L NÚCLEO O CIRCUITO HAGNl.TICO.
QUE
AQUf
INFLUVE El VOLTAJE DE OPERA -
CJÓN ,
PCJl ESTA RAZÓN, ES SIE1"ll'flE IMPORTANTE QUE TODOS LOS -·
AI SLAMIENTOS SE MANTENGAN DENTRO DE LOS LIMITES DE TE~
l os
DEVANADOS, AQUI LAS PtRDIDAS SE DEBEN PRINCIPALMEN-
TE AL EFECTO JOULE V EN MENOR MEDIDA POR CORRIENTES DE-
PERHUPA QUE GARANTI CEN SU CORRECTA OPERACIOfi, SI N PER
DER SU EFECTIV IDAD,
fOUCAULT, ESTAS P.;:RDIDAS EN LOS DEVANADOS SON DEPENOIEit
TES DE LA CARGA EN EL TRANSFORMADOR,
(OMO LA ELEVACIÓN EN LA TEMPERATURA DEPENDE TAMBitN DE
SE
TENER TAMBlt N A LAS HÁOUI NAS DENTRO DE SUS LiMITES
LA CARGA EN LAS MÁC UINAS, SE DEBE TENER CUIDADO DE HAti
PRESENTAN TAMBitN P.;:RDIDAS EN LAS UNI ONES O CONEXIO-
160 La construcción del transformador
Materiales eléctricos usados en 1a construcción
161
DE CARGA O •cARGABILIDAD"' ESTABLECIDOS. PARA AS I RESPUAR LOS LIMITES DE TEMPERATI..RA DE SUS AISLAM IENTOS ,
ESTE AISlAMIENTO CONSISTE DE MATERIALES O to.'iBINACIOHES
DE MATERIALES. TALES tOMO ALGODÓN. SEDA Y PAPEL SI N IM-
[H Sl. fiEGif'EN HOMINAL DE OPERACIÓN. ut TRAHSFORKADOfl-
POEGIIAR
TIENE ESTRECHAI'ENTE LIGADOS SU VOLTAJE \' POTENCIA A LOS LIMITES IMPUESTOS POR LOS AISL AMIENTOS USADO! y -
Cl.l!SLA.
EN MENOR GRADO POR LAS PtRDIDAS POR EFECTO JOULE.
[STE AISLAMIENTO CONSISTE DE NATERIALES O COMBINACIONES
M1ElC8CllliLIIf_].QLMA..lfE~Lilli!S l.Ati!ES.
ALGUNA I MPREGNACIÓN 0 RECUBRIMIENTO O CUANDO SE SUMER -
DE MATER IALES TALES COMO EL ALGODÓN, SEDA Y PAPEL CON -
3.4.5,
lA
CLASIFI CACION DE LOS MATERIALES AISLANTES PARA
MA
QUINAS ELtCTRICAS CON RELACIÓN A SU ESTABILI DAD TtR-
GEN EN CJEL~CTfUtOS Lf QUI OOS TALES COMO ACEITE.
OTROS-
MATERIALES O COMBINACIÓN DE MATERIALES QUE CAIGAN DEN -
MICA. CUBRE BASICAMENTE SIETE CLASES DE MATERIALES -
TRO DE ESTOS LIMJ TES DE TEMPERATURA , PUEDEN CAER DENTRO
AISLANTES QUE SE USAN POR LO EEKERAL V QUE SOtl LOS -
DE ESTA CATEGORIA.
SI~UJENTES:
MU.
C LA S E
TEHPERAlURA
oo•c
ESTE AISLAMIENTO CONSISTE Df MATERIAL.ES O ~.BINACIONES
DE MATERIALES QUE POR EXPfRIEHCIA O POR PRUEBAS. PUEDEN
lOS "'C
OPERAR A TEMPERATlltAS HASTA DE
IZO "C
Tl.RA DE LOS AISLAMIEHTOS C.U.SE
5 .,(.
SOBRE LA TEMPERA
A.
130 "C
ISS "C
180
"e
f.tlyor a 180 "C
wsu.
EsTE AI SLAM IENTO CONSISTE DE MATERIALES O COMSINACIO HES DE MATERIALES TALES COMO LA ÚNICA. FIBRA DE VIDRIO.
UNA DESCRIPC IÓN BREVE DE ESTOS MATERIALES SE DAN A -
ASBESTOS. ETC ,
CONTINUACIÓN;
PUEDEN HABER OTROS MATEAIALES INORGANICOS ,
(ON ALGUNAS SUBSTANCIAS AGLUTlNAHTES, -
162
Métodos de enfriamiento
La construcción del transformador
TOS. POR ESTA RAZÓN ES IMPORTANTE
QUE
163
ESTE CALOR PROIX.K:IDO -
SE DI SIPE DE MANERA QUE SE MANTENGA DENTRO DE LOS LIMITES TQ
ESTE AISLAMIENTO CONSISTE EN MATERIALES O COMBitiACI ONES )DE M,II..TERIALES TALES COMO MICA~ FIBRA DE VIDRIO~ ASBESTO, ETC •• CON SUSTANCIAS AGLUTINARLES, ASJ COMO
OTROS AATERIALES 0 COMBINACIONES
n:
LERABLES POR LOS DISTINTOS TJPDS DE AI SLAMIENTO.
lA
TRAHSMISIÓH DEL CALOR TIENE LAS ETAPAS SIGUIENTES EN LOS-
TRANSFORMADORES:
MATERIALES NO NE-
CESARIAMENTE INORGANICOS,
CONDUCCIÓN A TRAVÉS DEL NÚCLEO, BOBINAS Y DEMÁS ELEMENTOS -HASTA LA SUPERFICIE,
TRANSMISióN POR CONVECCIÓti EN El CASO DE LOS TRANSFORMADORES
SECOS,
ESTE AISLAMIENTO CONSISTE DE MATERIALES TALES COMO EL
PARA LOS TRANSFORMADORES EN ACEITE . EL CALOR SE TRANSMITE --
S ILICOJI.o ELASTOMf:fl.OS Y COMBINACIOfa:S IDE f'VITERIAlfS TA
POR CONVECC10t4 A TRAV~S DE ESTE DJEÚCTRICO.
LES COMO LA f'IICPu LA FIBRA DE VIDRIO, ASBESTOS, ETC. •
los
CON SUSTANCIAS AGLUTINARLES COMO SON LAS RESINAS Y S.l
A CONTINUACION:
UCONES
LIMITES DE CALENTAMIENTO PARA LOS TRANSFORMADORES Sf: DAN
~PROPIADQS.
PARTE DEL "fltA.~I(R.(A.
lXR
K>OO DE mFRIA ClASE lE AISlAMI&ml
Mif)I]"'
CALENTAMIE NTO
•e
( POR "f!MlFRAJURA)
fevaMdos
ESTE AISLAMIENTO CONSISTE DE MATERIALES O COMBINAC IONES DE MATERIALES TALES COMO LA MICA, LA PORCELANA., VI DRIO. CUARZO COtl O S lfl AGLUTJflANTES·
a) Circuitos l!lagr'lfti
cos y otras par -:
3,5.
i'ETODOS DE ENFRIAMIENTO DE TRI!NSFORMADORES DE POTENCIA
li!'S.
b) Sb1 estar en con-
tacto con los de-
(oto\0 VA SE MENC IONO ANTES. EL CALOR PRODUCIDO POR LAS PERo l-
•DAS 01 LOS TRANSFORMADORES AFECTA LA VIDA DE LOS AISLAMIEN-
•"""""·
Por aire, natu
ral o con ven"='"
tilaci6n forz.a.
d.1
-
60
7S
80
100
lZ<
150
a) Los lllsa>s lf3..lores
que para los dova-
""""·
b) ValOTes sialilaresa l as pan:es a.isl ant.es suscepti bies de entrar ent:ontacto con los -
-"""""'·
Métodos de enfriamiento
164 La construcCJ6n del transformador
3.5.1. LIOOIPOS REFRIGERAN!FS
y
165
AI SLANTES
El CALOR PRODUC I DO POR LAS PERDIDAS SE TRANSMITE A TRAvtS DE
UN MEDIO AL E)(lfR I OR .. ESTE MEDIO PUEDE SER AIRE O BIEN L[QUJ.
00
LA lRANSMtS itJN DEL CALOR SE HACE POR UN 1'1EDIO EN FORMA MAS O
M.ENOS EFICIENTE .. DEPE NDIENDO DE LOS SIGU IENTES FACTORES:
LA MASA VOLUM¡;_TR 1 CA
EL COEFICIENTE DE DILATACION TERMI CA .
LA VI SCOSIDAD
EL CALOR ESPECrFICO
LA CONDUCTIVIDAD TERMICA
EN CONDICIONES
GEOM~TRJCAS Y TERMICAS J0CNTICAS .. EL ACEITE -
ES ME.JOR CONDUCTOR T~RMICO QUE EL AIRE. ES DECIR RESULTA MAS
EFICIENTE PARA LA DISIPACtON D€L CALOR.
DE.SIGNACION DE ! OS HETODQS Qf fNFR IMifNJO
los TRANSFORMADORES ESTÁN POR LO GENERAL ENFRIADOS POR AIRE
O ACEITE Y CUALQUIER M¡;_TODO CE ENFR IAMIENTO EMPLEADO DEBE
-
SER CAPAZ DE MANTENER UNA TEMPERATURA DE OPERACION SUFICIENTEMENTE BAJA Y PREVENIR "PUNTOS CALIENTESu EN CUALQU IER PARTE DEL TRANSFORMADOR, EL ACEITE SE CONSIDERA UNO DE LOS MEJ.Q
RES MEDIOS DE REFRIGERACION QUE TIENE AOEM1iS BUENAS PROPIED.A
DES DI EL[CTRI CAS V QUE CUMPLE CON LAS S IGUIENTES FUNCIONES:
166
La (;(H'lStrucción del transformador
AcTUA CD10 AISLANTE ELEClRI CO
Métodos de enfrianüento
167
EN MAYOR O MENOR GRADO EN ALGUNAS PARTES DfL TRANSFORMADOR,
ACTUA COMO REFRI GERANTE
COMO POR EJEMPLO. DEL PAPEL AISLANTE AL ACE I TE AISLANTE ES -
PROTEG E A LOS AI SLAMI ENTOS SOLI DOS CONTRA LA HUMEDAD Y ELJ
POR CC'NVECCJON NAnJ RA L.
AIRE
(OH RELACI ON A LA TRANSFERENCIA DEL CALOR ESPEC { FI CAM~ TE,.
LAS FORMAS EN QUE SE PUEDE TM.HS FERIR PCIR UN TRAHSFOAAADOR
Es LA EMISJON O ABSORCIOH DE ONDAS ELECTROI'\AGH[TI CAS OOE SE
SON LAS SIGU I ENT ES:
DESPLAZAN A LA VELOCIDAD DE LA LUZ Y REPRESENTA EJi TEJ1PERATil
RAS ELEVADAS UN MECANISMO DE P~DIDA DE CALOR. EN EL CASO DE
(ONVECC ION
LOS TRANSFORMADORES,. LA TRANSFERENCIA DEL CALOR A TRAV[S DEL
RADIAC I ON
TANQUE Y LOS TUBOS RADIADORES HACIA LA ATM0SFERA ES POR RA-
COHDUCCI ON
DIACION.
lA
SELECCION DEL Mi:TODO DE ENFRIAf'IIENTO DE UN TRANSFORKADOR
ES HUY IMPORTANTE. YA QUE LA DISIPACION DEL CALOR .. COMO YA -
LA TRANSFERENC IA DE CAl OR POR CONVECCION SE PUEDE HACER EN
DOS FORMAS:
SE MENCIONO ANTES .. INFLUYE MUCHO EN SU TIEMPO DE VIDA y CAPC1
CIDAD DE CARGA .. ASf COMO EN EL AREA DE SU INSTALACION y SU COSTO, DE ACUERDO A LAS NORMAS AMERICANAS ( ASA C57-1948 } -
POR CONVECC10N NATURAL
POR C01'4VECCI0N FORZADA
SE HAN NORMALIZADO O DEFINIDO ALGUNOS M[ TODOS BASICOS DE EtiFRIAMIENTO,. MISMOS QUE SE USAN CON LA MISMA DESIGNACION EN MI;XICO Y SOf.l LOS SIGUI ENTES :
l. TI PO AA
LA CONDUCCI ON ES NORMAlMENTE UN PROCESO LENTO POR EL CUAL
TRANSMITE EL CALOR A TRAVI:S DE UN A SUBSTANCI A POR ACTIVIDAD
TRANSFORMADORES TIPO SECO CON ENFRIAJo\IENTO PROPIO,. ESTOS
MOLECULAR, lA CAPACIDAD QUE TIENE UNA SUBSTANCIA PARA CONDL
TRANSFORMADORES NO CONTIENEN ACEITE NI OTROS LfQUIDOS PA -
CIR CALOR SE MIDE POR SU "CONDUCTIVIDAD ftRMICA" • ESTA FO
RA ENFRI/IMIENTO,. EL AIRE ES TAMSI ~ N EL MEDIO AISLANTE QUE
DE. TRANSFERENCIA DEL CALOR SE PRESENTA EN EL TRANSFOR/'\ADOR
RODEA EL N0CLEO Y lAS BCIBINAS, POR LO GENERAL SE FABRICAN
168
la construcción del transformador
Métodos de enfriamiento
169
CON CAPACIDADES INFERIORES A 2000 KVA Y VOlTAJES HEHORES
lRAHSFORt\ADOR SUMERGIDO EN LIQUIDO AISLAHTE CON ENFRIA-
DE 15 KV.
MIENTO PROPIO Y CON ENFRIAMIENTO POR AIRE FORZADO. ES BASICAMENTE UN TRANSFORMADOR
2. TIPO
~A
OA CON LA AD ICI ON DE VENTILAD.Q.
RES PARA AI.II".EHTAR LA CAPACIDAD DE DISIPACION DE CAlOR EN
LAS SUPERFICIES DE ENFRIAMIENTO,
TRANSFORMADORES TIPO SECO CON ENFRIAMI ENTO POR AIRE FORZA
DO~
TIPO
SE El'lf'LEA PARA AliMEfHAR LA POTENCIA
DIS~IBLE
DE LOS
6. TIPO OAIFOA/FOA
M Y SU CAPACIDAD SE BASA EN LA POSIBILIDAD DE DISI-
PJI.CION DE CALOR POR MEDIO DE VENTILADORES O SOPLADORES,
TRANSFORMADOR SUMERGIDO EN LfOIJJDO AI SLANTE CON ENFR IAf",J ENTO PROPio/cON ACEITE FORZADO - AIRE FORZAooiCON ACEI-
3. TIPO AA/FA
TE FORZADO/AIRE FORZADO,
TRANSFORMADOR TIPO SECO CON ENFRIAMIENTO NATURAL Y CON E.ft
CON ESTE TIPO DE ENFRIAMIENTO SE TRATA DE INCREMENTAR El
FRIAMIENTO POR AIRE FORZADO, ES BASICAMENTE UN -mANSFORMA,
RI:GIMEN DE OPERACI ON ( CARGA ) DE TRANSFORMADOR TIPO
D0R
~
TIPO
M
Al QUE SE LE ADICIONAN VENTILADORES PARA Au-
MENTAR SU CAPACIDAD DE DISIPACION DE CALOR·
OA
HEDIO DEL E11Pl.E0 COMBINADO DE BOMBAS Y VENTILADORES.
EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD SE HACE EN DOS PASOS: EN El PRIMERO SE USAN LA MITAD DE LOS RADIADORES Y LA MITAD DE
~.
TIPO DA
LAS BOMBAS CON LO QUE SE LOGRA Al..IMENTAR EN 1.33 VECES LA
CAPACIDAD DEL TIPO
OA.,. CON EL SEGUNDO PASO SE HACE
Tl~ABA­
TRANSFORMADOR SUMERGIDO EN ACEITE CON ENFRIAMI ENTO NATU-
JAR LA TOTALIDAD DE LOS RADIADORES Y BOMBAS CON LO QUE SE
RAL. EN ESTOS TRANSFORMADORES EL ACEITE AISLANTE CIRClU
LOGRA UN Alt!ENTO DE
POR CONVECCION NATURAL OEtHRO DE UN TANQUE QUE TIENE PAR~
FABRICAN EN CAPACIDADES DE 10000 KVA MONOFI.siCOS 0 15000
DES USAS O CORRUGADAS O BIEN PROVISTOS CON TUBOS RADI ADO
KVA TRIFASICOS.
1,667
VECES LA CAPACIDAD DEL OA, SE -
RES. [STA SOLUCION SE ADOPTA PARA TRANSFOO.MADORES DE MAS
DE 50 KVA CON VOLTAJES SUPERIORES A 15 KV,
5. TIPO DAIFA
7. TIPO FOA
Sur1ERGIOO EN LfQUIOO AISLAHTE COH ENFRIAMIENTO POR ACEITE
FORZADO Y DE AIRE FORZADO, ESTOS TRANSFORMADORES PUEDEN -
ENP"RiAMIENTO DEL. NUCLCO l' OOBINAS
POR CIRCULACKJN DE ... el!: ITE
TRANSFDFIMAOOR II!:Nt'r.IADO f'OR ACEITI!:
( T IPO DA) LAS FLI!:C"'A.S IPIIOICAN LAConCIJL...aoN OEL AGI'.:ITI!: CA LIENTI!:-
~
\ /'"~··-:~.
~
..
-
•w
l'll.TI>U DE""""""
-.:::-
~~~
.. .....C:.O.OCO.giELI'"L"-K.
-.OA OIE
IPCA,I:on
TR.>.NSP"O .. MII LOI'l ENFRIADU f'O"
"':IRCUL_A(,IQ N ~ZAOA DI'! ACI;ITE:
( I'"OA l
TFIANSF~ MA DOf<
ENf'RIADO PUF! AOI!: I TI:: CON
ClfiCULACIOtl DI!: AIRE I"Oft:CAfX)tTIPC OA,/FA l
170
171
172
l..a. COnJirucción del transformador
ABSORBER CUALQUIER CARGA DE PICO A PUNA CAPACIDAD YA QUE
SE USA COO lOS VENTILADORES Y LAS BOHBAS DE ACE ITE TRABAJANDO AL MI SMO TI EHPO.
8. TIPO 011
SUMERGIDO EN LfOUIDO AISLANTE CON ENFRIAM I ENTO POR AGUA.
Úi ESTOS TRANSFORMADORES EL AGUA DE ENFR I AMIENTO ES CONDll
A••ACitnTRII:.-..... E .. AhT[
CIOA POI? SERPEN TI NES ~ LOS CUALES ESTAN EN CONTACTO CON EL
"'C•Aí.E1Tf'IENL05f)I:VANAO<>:I
OI':•I':><TIOACC"""DI':LDSDI:VAHAOO,.
ACEITE AI SLANTE DEL TRANSFORMADOR Y SE DRENA POR GRAVEDAD
O POR MEDIO DE UNA BOMBA INDEPENDIENTE.
C:U'tCULACION N AT U RA L.. Ot:L
A C EITE Y D~L l!>.tnE t 0 A )
EL ACEITE CIRCULA
ALAEDEDOR DE LOS SERPENT IN ES POR CONVECCION NATURAL,
9. TIPO FOW
fRANSFORMAOOR SUMERGIDO EN LIQUIDO AI SLANTE CON ENFRJ.-.111 ENTO DE ACEITE FORZADO Y CON ENFRIADORES DE AGUA FORZA-
DA. ESTE fl PO DE lRAHSFORMAOORES ES PRAcTICAMENTE IGUAL QUE EL FOAI SÓLO <JJE EL CA!•I.BIADOR DE CALOR ES DEL TIPO
-
~UA - ACEITE Y SE HACE Il ENFRIAM I ENTO POR AGUA SIN TE-
NER VENTILADORES,
~~
C lftCULACION I"'AZ: AOA 0E: AQITE
173
CAPITULO
4
FUNDAMENTOS DE CALCULO DE TRANSFORMADORES
CAPITULO 4
FUNDAMENTOS DE CALCULO DE TRANSFORMADORES
•• 1.
INTROD!JCC!ON
EL CALCULO O DISERO DE TRANSFORMADORES SE PUEDE DECIR QUE ES UN ASPEt.
TO SUFICIENTEMElHE TRATADO., EN EL QUE INTERVIENEN ALGUNAS VM IANTES Df.fEtiD IEHDO DEL TIPO DE TRANSFORMADOR V DE LOS HATERIAUS fi".PLEADOS.
EH LA ACTUALIDAD LOS FABRICANTES DE TRANSFORMADORES A GRAN ESCALA,
-
DISPONE N POR LO GENERAL DE PROGRAMAS PARA COMPUTADORA PARA DISEÑO V DE LABORATORI OS APROPI ADOS DE PRUEBA V DESARROLLO•
No
OBSTANTE, LOS CONCEPTOS BAs i COS DEL CÁLCULO DE TRANSFORMADORES SE
OEBEtl CONOCER POR LAS PERSONAS RELACIONADAS COO LAS Hl.a.HNAS EL(CTRICAS, VA QUE ESTO liO SOLO PERMITE UNA MEJm COfo\PREHS I ON DE SU FUNC IOMA
MIENTO.. SINO TN'oBitN SE ESTA EN POS I BILIDAD DE ENTENDER MEJOR LAS POSIBLES FALLAS QUE TIENEN V SU REPARACION.
4.2.
DIMENS!ONA111ENTQ OC LAS PARTES ACTIVAS (;El TRANSFORIWXI!!
(Qti,O SE SABE.. LOS TRANSFORMADORES ESTAN CONSTITUIDOS
POR EL NÚCLEO Y LOS DEVANADOS ( BOBINAS
L
PRINCIPALMEHT~E
-
EN PRINC I PIO EL TRATAMIEN-
TO PARA EL CALCULO DE LAS CARACTERfSTICAS •DEL NÜCLEO CORRESPONDE AL QUE SE •DA PARA EL CALCULO DE UN CIRCUITO MAGN(TICO~ ES DECIR SE PARTEN DE LOS MISMOS CONCEPTOS Y BASES PARA EL CAlCULO DE Uh REACTOR. Y
EN PARTE~ UN ELECTROIJti.AH, los COHCEPTOS 8ASJCOS DE cAlCULO ESTAM DADOS POR "'LA DENSIDAD DE FLUJO I'IAGN[TICO" ( &\ ) EXPRESADA EN
WEBER/~
Y EL FLWO MAGN~TICD ( +H ) EXPRESADO EN WEBER~ DE MANERA QUE LA SECC10N DE UN NÜCLED MAGNI:.TICO SE PUEDE CALCULAR COMO:
PARTIENDO DEL HECHO QUE SE HA FIJADO LA DENSIDAD DE FLWO 8M CON UN -
177
178 Fundamentos de cllcuto de transfonnadores
CIERTO CRITERIO DE CONVENIENCIA QUE TOHA EN CONSIDERACION LA POTENCIA
DE:L TRANSFORMADOf<~ LAS P~RDIDAS EN LOS MATERIALES Y EL SI STEMA DE ENFRIAMIENTO EHPLEÁDO COMO MEDII'N\ DE ORIENTACION~ SE DA LA TABLA SI GUI ENTE EN DONDE SE I:A EL VALOR MEDIO DE LA INDUCCJON EN FlJCIICION DE -
~'
rwl
LA POTEM:IAo
TABLA 4.1
DENSIDAD DE FLUJO 'IEDIO EN FUNCION DE LA
P{)TENCIA EN TRANSFORMOORES
O)_cu•.,..•r>.o
b)._c.,uc..--... o:
e-Loe •-~•
P{)TENC I A D<L TRANSFORMOOR
EN KVA
5
10
20
--
JO
20
'>()
-
200
50
500
200
MS Dé 500
D<NSIDAD O< FLUJO BM
( IIEBERIM2 l
1.10
1.15
1.2C
1.25
l. :SO
1.35
-
-
1.20
1.25
1.30
1.35
1.40
1.50
CUANDO SE USA LA.HINACION DE CRI STAL ORIENTADO SE f' UEDE TENER utiA IN -
DUCClOH HASTA DE 1 .6
~EBERI~ .
~AC!Qii
QEl FLUJO
FORMAS 01! LAS SECCIOJI.IES 0E L A S COLUMNAS
--- 0 -·'[1;-····
··1_·•·><•
(.
,-,r~ ¡'.
\
1.¡ ,2, 1.
--- -·
St SE DESPRECIA LA CAlDA DE TEf.lSION t::N EL SECUNDARIO DEL TRMSFORKA-
DOR SE PUEDE ESCRIBIR QUE:
f~ S
= N0HERO DE ESPIRAS
0
i
Vs • Es = 4.J4q fNs 4M
DONDE:
DE.L DEVANADO SECUtiDAIUO
SI SE MULTIPL ICA AMBOS MIEMBROS DE LA EX~l::SJÓN ANTERIOR POR I S ( LA
COM:lEtóll: twHINAl SECUNDARIA ) SE OBTIEHE LA POTENCIA N~INAL
' ---_;
-
,_-"-d ao.••2¡j-•o.al!.•
i [~ -'}· · ~-~-·~·
~-*-~1 ~· o •u
180
Fundamentos de cálculo de tran¡fonnadores
PN • Vs I s
= 4,41.;
f---1
r Ns Is +M
LA RELAC ION 4-M/K. DC:>NDE K "" +M/Ns l s QUE SE CONOCE COHO " El FACTOR DE FLUJO" Y QUE DEPENDE DEL TIPO, LA POTENCIA Y TIPO DE ENFRI AMIENTO
DEL TRANSFORMADOR . CoN ESTA SUSTITUCI ON SE TIENE:
v---
.
/
k;: ~
·~
SI SE EXPRESA LA POTENCIA EN KVA, DESARROLLANDO SE OBTIENE LA Sl6U IE.11!
TE EXPRESIOfi:
•M•
~
lf
DONDE LA CONSTANTE
J_
!...... ·~
[N LA EXPRESIOti ANTERIOR AL PRODUCTO Us IS SE LE PUEDE SUSTlT\.IIR POR
eftel...,...
Frt """'*
"'
o
o
/PN
denoidoddltlo¡Jo e
Kf ES:
Pérdidas y petdldos oponmtes ., el fieno poro klminc
de ocero dlillcio de 0 . 35 IT=Tesla:ofO,OOOGouss
J.Jl.Q!LJ(_
4.44
PARA I..IN A FRECUENCIA DE 60Hz SE PUEDE ESCRIBI R:
PARA LA CONSTANTE C SE PUEDEN ADOPTAR LOS VALORES DADOS EN LA TABLA
SIGUIENTE :
TABLA 4.2
VALORES DE LA CONSTANTE C PARA EL CALCULO DEL FLUJO
'M
TIPO OC TRAHSFORMAOOR
tlONOFASICO
TR!FASICO
L____~
¡
{
TI PO COLUMNAS
ACORAZADO
CCftSTANTE e
0. 13
0 .20
-
0.26
TIPO COLUt\NAS
0.16
AcORAZADO
0.39
-
0.39
C.I L
~,-__j__
0
__j__
__j__
0.52
__j__
_j
denf.illof: ... l luJO plco
0.23
-
__j__
Curvo tipeo de pérddos en el fterro ( Lom.,oclonn) o 60 H:z
18 1
r
e )
1
r
1
r= . ~
J
I
-l
i ~ l~. P :
t i!t
1ft=. -~~ _
. §
_t_
1
•
1
L-2b+d
1
[)lt.4ENSIONES fii\SICIIS DEL
NUCLEO
... .
~~b:'.~:: ~~:.,~:..
o- •• p¡ • ...,.
fi•Alturadal nuc:'lto
d =Diomet<o del nudao
hy•AncholWr'UIIO
HC•Allunl lila la
~•ntoftll
el
b)
!-=~:::::
dti'<J..
Ioati..-n~
3 :-- Placo oiol!ll'lll
4_
Sujecó6nde!OIUCloo
CONE11:ION A TIEFIRA DEL NUCLEO
182
183
184 Fundamentos de cálculo de transfonnadores
Dimensionamiento de las partes activas del tr.insfonnador
A LOS VALORES MAs BAJ OS DE C CORRESPONDEN A LOS VALORES MAYORES DEL NÜHERO DE ESPIRAS DE LOS DEVANADOS. UN DIMENSIONAM I EN TO BIEN HECHO Df
BE CONCILI AR NECESARIAMENTE LOS FACTORES T~CNICO - ECONÓMICOS.
185
DE ESPIRAS, SE CALCULAN LOS VOLTS/ESPI RA, QUE DEBEPI ESTAR DENTRO DE LOS LfMITES ESTABLECIDOS POR LOS FABR ICANTES,
los
VALORES MEDIOS A
-
CONSIDERAR PARA TRANSFORKADORES DE PEQUEÑA Y MEDI A POTENCIA SE INDICAN EN LA TABLA SI GUIENTE:
DESPUÍS DE HABER DETERMINADO EL VALOR DE LA SECCION Y ESTABLECIDA LA
TABlA ll .3
FORMA ( SEGÍIN SEA El CASO, CRUCIFORME O DE CRUZ O DE ESCALONES ) SE OBTIENE EL RADI O DE LA CIRCUNFERENCIA CIRCUtiSCRITA.. TOMANDO EN CONSIDERACI ON EL FACTOR DE EMPAQUETAMIEtiTO ( Al ATORNILLAR EL NÜCLEO CON HER RAJES O TORN ILLOS ) Y CUYOS VALORES SON;
0.86 - 0.90
PARA LAMINACIONES AISLADAS CON PAPEL
0.90 - 0.92
PARA LAMINACIONES AI SLADAS EN BARNIZ
0.85 - 0.90
PAR~ NÚCLEOS CON ESCALONES
PARA TRANSFORMADORES DE NÚCLEO ACORAZADO, LA SECCIOJ.i DEl: NÚCLEO ES
VALORES MEDIOS DE VOLTS/ESPI RA EN FUiiCIOh DE LA
POTENCIA
POTENCIA EN KVA
10
25
50
75
100
-
NORMALMENTE RECTANGULAR,
ll.2.2.
CALCULO DEL NÚMERO DE ESPIRAS
SE PARTE DE LA FORMULA V -
-4.-4-4
fN <)M, PARA EL DEVANADO PRIMARIO SE -
CONSIDERA EL VOLTAJE INDUCIDO O FUERZA ELECTROMOTRIZ IGUAL A LA TEN-
VOLTS!ESPIRA
0.3
0.7
l. O
1.6
2 .3
2.7
3.2
-
0.6
1.1
1.6
2.5
3.5
4.5
5.5
PARA OTRO TIPO DE TRANSFORMADORES LOS VALORES ANTERIORES SE MODIFICAN
f>OR COEFICIEtiTES PARA CADA CASO, TALES COEFICIENTES SON;
SitiN APLICADA, DESPRECIANDO ASI LA CAlDA DE TENSION, EN LClS TRANSFORMADORES TRIFASICOS LA TENSION A CONSIDERAR ES LA DE FASE, EN LA F0RMY.
LA ANTERIOR, CONVIENE RECORDAR QUE N REPRESENTA uEL NÚMERO TOTAL DE
PARA TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN AIRE DEL TIPO
COLUMNA
1,2
ESPI RAS POR FASE", POR LO TANTCJ CUANDO HAY ESPIRAS FORMADAS POR CONDUCTORES EN PARALELO, SE CONSIDERAN COMO UNA SOLA VUELTA,
PARA TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN ACEITE DEL T_!_
PO COLUMNA
SI SE DIVIDE LA TENSI ÓN POR FASE ENTRE EL NÚMERO DE ESPIRAS EN SERIE
POR FASE SE OBTI ENE EL NÚMERO DE VOLT/ESPIRA, ESTE VALOR PARA UN MISMO TIPO DE TRANSFORMADOR VA AUMENTAPIOO CON LA POTENCIA . POR EJEMPLO ..
1.35
PARA TRAN SFORMADORES MONOFÁSICOS TI PO NÚCLEO ACORAZADO
2.5 - 3,0
PARA TRANSFORMADORES EN Al RE TI PO COLUMNA
0, 85
PARA TRANSFORMAOORES EN AIRE ACORAZADO
1. 3 - 1.6
PARA UN TRANSFORMADOR TRIFASICO DEL TIPO COLUMNA ENFRIADO POR AIRE, PARA UNA POTENCIA DE 1 .:.VA SE PUEDE TENER DE 0.25 - 0 .5 VOLT/ESPIRA,
EN TANTO QUE PARA UNA POTENCIA DE 100 KVA .. TALES VALORES PUEDEN ESTAR
ENTRE 3 .2 Y 5,5 VOLTS/ESPIRA.
DESDE El PUNTO DE VISTA DE DISEfl0 1 UNA VEZ QUE SE DETERMINA EL NÜH ERO
OTRO ELEMENTO IMPORTANTE A CONSIDERAR ESTA DADO POR LA LJMITACitiN DE
186
Fundamentos de cálculo de transformadores
Dimensionamiento de las partes activas del transfonnador
LA DIFERENCIA DE POTENC I AL ENTRE LA PRII'ERA ESPIRA ()( \liA CAPA DE lfiA.
BOBINA Y LA CAPA ADYACENTE~ CClriSTIT UIDA POR LA ÚLTIMA ESP IRA DE LA CAPA ANTERIOR O LA SIGU I ENTE, ESTA DIFERENCIA DE POTENCIAL SE DEBE HANT.[
NER ENTRE 200 Y 300 VOLTS,
t.:,2, 3 ,
4.2.5. l os AMPERE
187
ESP IRA POR UNIDAD DE LQNGITJ.O EH LA cO:....I..t4NA
PARA DETERI"'INAR LA ALTURA t1 DE LAS COLUMNAS 0 BIEN PARA VER IFI CAR EL VALOR OBTEN I DO EN BASE AL DIAMETRO DE LA CI RCUNFERENCIA CIRCUNSCRITA A
LA SECCI ON DE ~STE~ SIRVE EL PARAMETRO DE LOS AMPERE - ESPIRA
DENSCDAD DE CORrn.fUll.
:._., DEflSIDAD DE CORR IENTE ( EXPRESADA EH AMPER ES/1-V't;¿ ) EN LOS CONDUC:TD-
AMPERE
-.ESPIRA/CM=~ • ~
h
h
RfS USADOS EH t.A FABRICACI0N DE TRANSFOfii'\ADORES DfPEHOE DESDE llEGO DE
LA SECC ION O MEA DE LOS COHDcJCT~ES,. Pl:RO PARA UN CIERTO CONDUCTOR DA
DO~ ESENC IALME NTE
DEPENDE DEL TIPO DE ENFRIAMIENTO USADO, l OS VALORES
DE ORDEN DE MAGNITUD QUE SE RECOM IENDA USAR SON lOS QuE SE INDICAN A
CO NTINUACION :
DE DONDE:
n ( CM ) -
AMP - ESPIRA
AMP - ESPI RA/CM
TRANSFORMADORES ENFRIADOS
CON ENFRIAM I ENTO NATURAL
POR AI RE
A/H/\2
1. 1 - 1.6
N1 Y N2 SON LAS ESPI RAS EN SERIE POR FASE DEL PRIMARIO y SECUNDARIO
-
RESP ECTIVAMENTE .. Y LAS CORRIENTES PRIMARIO Y SECUNDARI A SON l¡ E l2
RES PECTIVA/o'of.NTE. PARA QuE EL DIMENS IONAMIENTO DEL NÚCLEO SEA BIEN REA-
C0H ENFRIAMIENTO NATURAL 2.5 - 2. 8
LIZADO, ES NECESARIO QUE EL VALOR DE TAL PARAMfTRO SE EJ;CUEJHRE DéNTRO
TRANSFORf'IADOOES EJtfRIADOS
w,.<l
POR ACEITE
DE LOS LIMITES DE LA PRACTICA Cvt4STRUCTIVA QtJE IND I CA LAS COHVEJUEN-
CON ENFRIAMIENTO FORZAOO 2.8- ~. 0
CIAS PARA LOS DISTINTOS TIPOS DE TRANSFORMADORES EN FUN CIOt/ DE LA PO-
Al,.;;.
4, 2,4, RE LACION ENTRE LAS PI!RQ IDAS EN EL FIERRO Y LAS PERDIDAS EN EL COBRE ( DEVANADQS )
1.A
CONDICION DE REHDI MIENTO M/IXI,..,O EN UN TRANSFORMADOR SE TIEHE CUANDO
U.S LLAMADAS Pf:RDIDAS EN YACIO EN EL FIERRO Y LAS P~RDI DAS EN LOS DEVA
HADOS ( EN El COBRE ) SON IGUALES. COJoK> EN U. PRACTICA LOS TRAHSFORMDORES ES HUY RARO
QUE
TRABAJEN COfl CARGA CONST ANTE. POR LO GENERAL ES
MAYOR EL TIEMPO QUE OPERAN CON CARGA DEBAJO DE SU VALOR NONINAL,. QUE AQUEL QUE OPERA A PLENA CI\RGA,. ENTONCES LA RELACION fvACJo/ PcoBRE ES MENOR QUE LA UNIDAD~ Y ES TANTO MAS PEGUEt;A RESPECTO A LA UNIDAD .. I'IIEH
TRAS SEA I'IAYOR EL TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO A CARGA REDUCIDA. PARA TOMAR EN CONSIDERACION EL EFECTO DE VARIACION DE LA RESISTENCIA POR TEMPERATURA, PARA CORREGIR LAS p¡;:RDJDAS EN LOS DEVAN~S SE PUEDE CONS I ~
RAR UN COEFICIENTE KM I GUAL
A1.1 .
TENC IA, TALES L1HITES DE VALORES MEDIOS SE DAN EPI LA TABLA SIGUIENTE:
188
Dimensionamiento de las partes activas del transformado~"
Fundamentm de cálculo de transformadores
TABLA
~ .4
RES EN ACE ITE CUANDO U. TEt4S IOtf SOBREPASA LOS
VALORES ~;EDIOS DE A11PERE - ESPIRAICENTIMETRO EN Fli!CION DE LA POTENCIA Y TIPO DE TRANSFORMADCRES
TRIFASICOS
TIPO CDIJ.IMNA
ACORAZADOS
~Qt;OFASICOS
TIPO CIX.It'.NA
ACORAZADOS
LICITACIONES DIEL~CTRICAS~ PARA TENS IONES DE 30 A '10 KV~ EN LUGAR DE UN TUBO SE r'"IENEN DOS D MAS COMC~TRJ COS~ ENTR E LOS CUALES SE ~A UNA
DISTANCI A DE AL MfNOS 10 O 15 I'1M PARA PEP.MJT I R LA CIRCI.A...ACiflh DEL ACEl
Etf
1
50-
83
60- 80
100-
13!1
TE INTERPUESTO Y POR LO TANTO EL ENFRIMIENTO,
5
85 - 100
110 - 130
100 - 120
170 -
200
KV. LOS ESPESORES 0E LOS TUBOS SE ADOPTAN COMO LOS ANTES I NDICADOS. EN
95 - 120
10
50
100
66
65-
124 - 156
115 - 140
190 -
240
- 200
196 - 260
180 - 240
300 -
400
170 - 250
220 - 320
200 - 240
340 -
500
600
1~0
500
230 - 300
300 - 390
270 - 360
460-
280 - 370
360 - 480
430 - 570
560- 740
5 000
420 - 500
550 - 650
500 - 600
840 - 1000
5~0
720 -
8~0
660 - 780
1100 - 1300
LA TABLA SIGUIENTE SE DA COMO UNA HEDIDA DE OR IENTACION LA RELACION Eti
TRE El ESPESOR DEL TUBO ( EN MM ) Y LA TENSIÓN DE OPERAC JON ( EN KV ).
TABlA 4. 5
ESPESOR UE TUBOS AISlANTES CO!lTRA TENSI ON DE OI'ERAC IOtl EN TP.AN~
FORitADORES
ESPESOR DEL TUBO
10 000
- 650
DEVANADOS~
SE PUEDF. HACER DE DISTIN-
OTRA PARTE~ LA LIMITADA RIGIDEZ DIEL!.CTRICA DEL AIRE~ LA PRESENCIA DE
POLVOS Y LA
HUHEDAD~
HACEN QUE SEA PREFERENTE El USO DE TRANSFORf1AOO-
25
30
40
8
10
CUANDO LOS TUBOS SE SUBDIVIDEN. El ESPESOR DEL CotiJUNTO AISLANTE ( TU·
SO - ACEITE ) SE PUEDE CALCULAR PRÁCTI CMENTE CON LA EXPRESION:
SALVO EN LOS CASOS DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA MUY PEQUEÑA Y DEL TIPO NÚCLEO ACORAZADO~ EL AISLAMIENTO SE LOGRA SIEMPRE POR MEDIO DE TUBOS Al SLANTES ( DE PAPEL BAQUELIZADO~ C[LONITA Y SI MI LARES ) POR -
10
15
20
5
6
7
EL AISLAMIENTO ENTRE LOS DEVA«ADDS Y ENTRE ESTOS Y El FIERRO DEl NÚTAS FORMAS~ SEGÜN SEA EL TlPO DE TRANSFORMADOR.
TENS IOti DE OPERAC ION
( KV )
("")
AISLAMIENTO ENTRE DEVANADOS Y EflTRE DEyANADQS '{ EL NÍX:LEO
CLEO SOBRE El CUAL SE ENCUENTRAN
ESTE CASO EL ESf'ESOR
DE LOS TUBQS SE HACE DE 3 A 5 HM. PARA TENSIONES DE CPERACIOti HASTA I.¡Q
1 000
1,¡,2,6,
'1 A 6 KV.
rlATURALMENTE QUE CON EL AUMENTO DE TENSION~ El ESPESOR DE LOS AISLAMIENTOS AUMENTE~ POR LO TANTO~ CONSIDERANDO QUE EL USO DE ESPESQRE!:. NQ
TABLES PAR~ LOS TUBOS IHSLANTES. ENCUENTRA CIERTAS LII'I ITACIQNES YA SEA
PARA LA FABRICACION COMO PARA EL COMPORTAMIENTO D!::L MATERIAL A LAS SO-
AMPERE - ESPIRAICENTU\ETROS
POTENCIA
( KVA )
189
d • 0.06V ( CM )
DotmE:
190
Dimensionamiento de los transfonnadores trillislcos en aire
Fundamen.os dr dkulo de transformadores
V
= f-1AXIMA
TENSION DE OPERACION
TENS ION DE LOS DEVANADO$~ EXPRESADA EN KV
loDO LO MENCIONADO ANTERIORMENTE ES APLICABLE TANTO AL AI SLAMIENTO ENTRE DEVAAAOOS1 CQM AL AISLAHIEHTO CON RESPECTO AL flkLEO.
EN AIRE
A MIN, ( MM )
3
35 50
EN ACEITE A HIN , (11'\)
1.1 .2.7 , DISJAt!CJAS ENTRE DE\'AHAQPS Y EL YUGO y ENTRE LOS DEYANAOOS
Y
EL
B HIN , (1'/))
~
[ STAS DISTANCIAS MfNIMAS HO SOLO ESTAN Rf:LACIOAADAS A LAS TENSIONES DE
Of>ERACJt'.lt1~ TMBI[N LO ESTÑt A LA DISTRIBUCION DEL CAMPO Et1:CTRICO Efl LOS PUNTOS CONSIDERADOS, CON TAL PROP0S IT O~ CUALQUIER REDUCC ION PARA MEJORAR LAS DISTRIBUC IONES DEL CAMPO ELI:CTRICO~ DEBE SER UN PROP0SITO
DEL DISEÑO, EN LA SIGUIENTE FIGURA SE INDICAN CUALES SON LAS DISTAN-
5
10
20
30
qo
- - -
25 3S
SS 80
50
75
60
50
60
70
100
100 120 130
120 130 160
160
200
120
180
w
85 100
191
-
140 150
POA RAZOOES PRAcTICAS.- SE Rf:COI'I J(NDA NO USAR VALOfiES lti'ERIORES A LOS
SIGU IENTES:
PARA A:
EN AIRE
EN ACEITE
35 MM
20 MM
CIAS CONSIDERADAS,
PARA B:
ENTRE LOS DEVANADOS DE COLUMNAS ADYACENTES SE DEBEN RESPETAR TAMBI[N CIERTOS VALORES MlNIMOS~ INDICADOS POR LA DISTANCIA C EN LA FIGURA ANTERIOR,. ESTA DI STANCIA SE PUEDE OBTENER DE LA RELACION:
( = 0.8 kV
C = 0.9 kV
CUANDO SE USA DI AFRAGMA
10 o 50
COH RfLACION A LA FIGURA ANTERIOR Y A TITl.ILO DE OR IENTACIOn~ SE DAN
LOS SIGUIENTES VALORES DE DI STANCIAS MINIMAS EN LA TABLA SIGUIENTE :
-
4.3.
AISLANTE~
ESTA DISTANCIA PUEDE DESCENDER 1-IASTA
Wl
ll!.m§lllNAMIENIO OE LOS JRA!!Sf!MiADOR!;S IR!FAS!UJS EN tl!RE
ESTOS TRANSFORMADORES SON POR LO GENERIIL DE PEQUEnA POTE~CIA y NO EXI.§.
TE NORMALMENTE UN CRITERIO UNIFICADO EN CUANTO AL DISEÑO DE LAS LAMINA
CIOUES.- DE MANERA Glt.lf A TITUt.O DE ORIENTACION SE PUEDEN CONSIDERAR LClS
VALORES SIGUIENTES REFERIDOS A lA FIGURA INDICADA.
192
Fundamentos de cálculo de transformadores
ítmnl
1uPJdJ
Dimensionamiento de los transtonnadores trifásicos
NAS Y FI.JANDO UN VALOR DE LA CONSTANTE K QUE EE SELECCIONA ENTRE 1.0 'V
1.6
TOMANDO: K= 1.15
S • 1.15
¡--c-¡-c+c-r-o+c-t
r--•~
193
CLEO ( S ) ,. SUBDIV ID IENDO LA POTENC IA DE LA MÁQUINA EN LAS TRES COLUM-
/S/3
-----j
EL CALCULO DEL NÚMERO DE ESPIRAS Y DE LA SECCION DE LOS CONDUCTORES P~
RA LA FABRICACION DE LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDARIO SE HACE TOMAfi
DO COMO BASE "LAS TENSIONES Y CORRIENTES DE FASE" ,. DE ESTA MANERA,. POR
A=B-5C
E = 3C
EJEMPLO,. SI LOS DEVANADOS ESTÁN CONECTADOS EN ESTRELLA Y LA TENSI6N EN
TRE FASES ES DE -440 VOLTS.o LOS DEVANADOS SE CALCULAN PARA UNA TENSI ON
C= D
=
G
DE -4-40/
.¡-;- -
254 V
TRATÁNDOSE DE TRANSFORMADORES PEQUEf;OS ENTRE 3 y
10 KVA .. EL RENDIMIENTO O EFICIENC I A SE PUEDE TOMAR ENTRE 0.85 Y 0.95.
SE DAN TAMBif::tl LAS SIGUIENTES RELACI ONES:
~ .~ .
DlfENSIONAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES JRIFASICOS DE DISTRIBUCION ENFRIADOS POR ACEITE
DENTRO DE ESTA CATEGORIA SE PUEDEN UBICAR LOS TRANSFORMADORES QUE '=CMPRENDEN POTENCIAS QUE VAN DESDE ALGUNAS DECENAS HASTA ALGUNAS CENTENAS
E • 3C
DE KVA Y CON TENSIONES PRIMARIAS HASTA DE 3-4.5 KV O VALORES ALREDEDOR
DE f::STE. LAS TENSIDNES SECUNDARIAS NORMALIZADAS DEPENDEN EN CIERTA MEDIDA DE LA APLI CACION ESPECIFICA Y P UEDEN SER PDR EJ EMPLO l¡ 160 VOLTS.o
TAMB I~N ES ESTE CASO EL PUNTO DE PARTIDA ES LA DETERMINACION DE LA SUPE RFICIE DEL NÚC LEO ( CONSIDERADO DE SECC I ON RECTANGULAR )
4 40 VDLT-5
6
220 VDLTS ENTRE FASES,. CON UNA FRECUENCIA NDRMALIZADA QUE
EN EL CASD DE Mf::x iCO ES DE 60 Hz. POR f::STE Y ALGUNOS OTROS PROBLEMAS COMO SON LAS PERDIDAS ,. El CALENTAMI ENTO QUE ES COMÚ N A TODAS LAS MAQU!_
NAS,. ADQUI ERE IMPORTANC IA EL PROBL EMA DEL AISLAM IENTO,
DONDE Pn ES LA POTENCIA APARENTE DEL TRANSFORMADOR . LA SECCI ON DEL NO-
POR LO GENERAL EN LOS PROCEDIM I ENTOS DE CJi.LCULO DE LOS TRANSFORMADORES
SE HACE USO DE FORMULAS Y EXPRESIONES QUE ALGUNAS VECES NO TIENEN DEDUCCI6N MATEMÁTICA ALGUNA~ MAS BIEN SON RESULTADO
DEL PRODUCTO DE LA
EXPERIENCI A,. DEL TI PO DE MATERIALES USADOS Y SU CALIDAD,. ETC , ,. Y QUE -
l94
Fundamentos de dlculo de transformadores
ADEMAS
Dtmens.onamiento de los transformadores trifásicos
NO SON APLICABLES A TODOS LOS CASOS., POR LO QUE NO EXI STE UN -
PROCEDifU ENTO DE CALCULO ÚN ICO Y GENERAL~ ESTO HACE NECESA,HO QUE El LECTOR TENGA ~ POCO DE CAUTELA EN CUANTO A LAS METODOLOG(AS DEL DISEI«l
PERDIDAS EN YAC I O A 60
DE TRANSFORMDOfiES SE REFIERE .
SIÓN NOf'llHAL
Hz Y TEN150 VOLTS
PíRDIDAS EN LOS DEVAHADOS A
q.q,}.
DATOS DE PARTIDA PARA EL clu.aJLO
LOS ELEMENTOS DE PARTIDA NECESAR IOS PARA LA HHCIAC16N DE UN CALCULO -
SON : LA POTENCIA NOMIHAL EN KVA ... LAS TENSIONES DE YACIO PRI MAR IA V SECUNDARIA~ LOS TAPS PARA REGULACIÓN DE LA TENSI ÓN PRI MARIA ~ LA CONEXI ON
ENTRE LAS FESES, EL PROCEDIMIENTO DE CALCULO SE PUEDE I LUSTRAR A TRAV~S
195
SE FIJAN COMO DATOS LI MITE DE DISEÑO LOS S IGUIENTES:
75"' (
V 60 Hz
600 WATIS
IMPEDANCIA
5l
TEMPERATURA MEDIA DE LOS DEVANADOS
( 55•c )
Y MÁXIMA DEL ACEITE
60• C
DE UN EJEI'IPLQ ,
A) DETERMINACIÓN DE LOS VALORES DE TENSIONES y CORRIEfiTES
EJEtflO
t¡.l.
EL PRIMER PASO PARA EL CALCULO V LA DETERM I NACI0fi DE LOS VALORES DE
TENSIONES Y CORRIENT ES IJE FASE ES TOMAR EN CONSIDERACION LA CONEXI ON -
DATOS PARA UN TRANSFORMADOR TRIFJ.SICO
PREVISTA. [N ESTE EJEMPLO EL DEVANADO PRIMARIO ESTA EN CONEXION DELTA
Y EL SECUNDARIO EN ESTRELLA, POR LO QUE:
POTENCIA NOMINAL
25 KVA
f RECUENCIA
60Hz
TENSION tfOHJNAL PA lMARIA
13 800 VOLTS CON REGULACI ON -
Vp FASE :: 13 800
DE± 51
TENSI0rt NOMINAL SECUNDARI A
VOL TS
Vs FASE
= ~ -::
'3
254 VOL TS
l AS CORR I EtHES:
440 vou s
lp FASE - ____Q_QQQ_ = 0.60 A
13800x3
lAS CARACTERf ST ICAS NOI't i NALES DE LOS AI SLAMIENTOS SON LOS SIGUI ENTES:
TENSION M~IHA DE Dl SEflO
ls FASE = _____li_QQQ_ • 32.80 A
qqo x 0
15 KV
NIVEL B.l.SICO DE AI SLAMIENTO AL Itl
SIENDO:
PULSO POR RA VO EN ALTA TENSIÓN
( CON ONDA Of 1.2/~0 MICROS EG. )
95 KV
CONE XIÓN DEL DEVANADO PRI MARIO
DELTA
(ONEXI OH DEL DEVANADO SECIJf'lDARIO
ESTRELLA CON NEUTRO
Vp FASE... lp FASE., LA TENSIÓN Y CORRIENTE DE FASE DEL DEVANADO PRI MARI O
Vs FASE.., ls FASE.., LA TENSIÓN Y CORRIENiE DE FASE DEL DEVANADO SECUN-
ATERRI ZA~
DARIO
Dimensionanuento de los uanaformadoccs trifiUcol
Fundamentos de d.lculo de transformadores
196
197
B) fLWO POR COL.U1NA Y SECCION DE LA COW MNA
Se = 0. 855
= 0.0098
DE LA EXPRESION :
d
SELECCIONANDO
C e 0, 18
+1'1 :: 10- X 0. 18 X
2
SE OBTIEttE
125 • 0,009 WEBER
e
98 e~
: 11.1 CH
ll
""
<11
::::
ilz ""
0.907
e! •
10.067
CM
0.707 d • 7.848 CM
0.423 d • !4 . 69
CM
l.A SECCIÓH DE LA COLUMHA, S I SE SELECCIOHA DE lA TABLA DE DfHSIDAD DE
FLUJO Etl VALOR
.,8111
"'"
C) SECC IOti DE LOS yuGOS
1 .2 WEBER/M2., SE TIENE QUE:
s. = t!l = ll.J!!l2.
llM
1.2
COMUNMENTE TAL SECCI ON SE HACE TANTO MAYOR COHO SE PUEDA DE AQUELLA DE
LA COLUMNA. SI SE CONSIDERA UNA AHPLIFICACION DEL
0.0075 "2
CALONES Y SE USA lAMINA DE ACERO AL SILICIO DE
0.35
MI'\ DE ESPESOR AIS-
LADA CON BARNIZ, Y CONSIDERANDO Utl COEFICIENTE DE EMPAQUETAMI ENTO DE LA SECCION GEOHf:TRICA DE LA COLUMNA ES:
So
=
Y CONSIDERANDO -
llENE LA SECCIÓH GEOMtlRICA
SI PARA LA FMHA DE LA SECCJ0H DEL NÚCLEO SE SELECCIONAN 2 PASOS O ES-
0.9..
20:;
UN COEFICIENTE DE EJ1fAQUETAMIENTO I GUAL AL USADO PARA LA Cot...UMNA 1 SE -
!hl!!lZ2 = 0.00833 ~
Sy
= 1. 2
X 0.00833 = 0.009996 H2 • 99.% e~
TAL SECCJON SERA. RECTANGULAR Y SU ANCHO SU'IILAR A AQUEL DE LAS
~ - ~= 9.93
0.9
coluM-
NAS .. ES DEC I R
a
10.067
CH
PARA UNA SECCION DE DOS ESCALONES SE TIENE UNA RE LACIÓN ENTRE SECC IONES DE 0,850 .. POR LO QUE El AREA ES AHORA
Se - ~ 0 .850
TOMANDO EN CONS IDERAC ION LAS RELAC IONES DE LA F I GIJRA S JGUIEHTE CClt\0 ~
0.0098 "2
DIDA DE ORIE NTACIOh
EL DIAMETRO CORRESPOttDIENTE ES:
d .,
1~ •
3 .1~
0,111 M • 11.1 CM
LAS DISTINTAS DIMfNSIONES DE LOS ESCAlONES SE CALCULAN COMO EN LA S IGUIENTE
FIGURA ~
D) ALTURA DE LA CO!lJMNA Y ANCHO DE LA VENTANA
198
Fundamentos de cálculo de transformadores
Dimenstonanucnto de los transformadores lrifJisicos
1~} t·<>••·----·--f~lll
~
j_
. - - - --
t=
~=-1,.! '
t· ..,. . ,_ ...,......~ ...-~...~ .
1.6 +2.E
tJ
C"il
199
E) NÚMERO DE ESPIRAS
DEVANADO PRII'\\RID
EN VI RTUD De QUE ESTE DfVAHADO ESTE DEVAHAOO ESTA COHECTADO EH DELTA,
LA TENSI ÓN DE FASE Vpr
ES LA MI SMA QUE LA NOMINA L DE LhtEA1 DE MANERA
QUE DE LA ECUACIOfi GENE RAL:
E = 4 .44
o
tM
Npr
SE OBTI ENE:
l3 BOO
• 5 756 ESPIRAS
~ .~~ X 0 .009 X 60
-,_j-
'- __ _ _ji'
-T
DE ESTA FORMA EL NÚMERO DE VOLTSI ESPJ RA RESULTA COMO;
13 800/5 756 = 2,L¡Q, QUE ES UN VALOR AC EPTABLE .
DEVAMOO SEOJHDARI O
'TOMANDO LOS RANGOS INDICADOS EN LA FIGURA ANTERIOR 1 LA ALTURA DE LA CO
LUMNA SE PUEDE TOMAR COMO:
-
DEB I DO A QUE El DEVANADO SECUNDARIO SE ENCUENTRA CONECTADO EN ESTRE-
LLA, EL VALOR DEL VOLTAJE DE FASE ES:
h = 3.5
~
""3 .5 X 10.067 • 35.24
CM
Vst
HABIENDO SELECCJOHAOO LA RELACIOtl;
¡- 3.5
Ns •
x 10,067
"'15.10
e"'
~
"
• 254 VOLTS
EL NÚMERO DE ESPIRAS EN ESTE DEVANADO RESULTA ENTONCES:
EN FORMA SIMILAR, SI SE SELECCIONA El ANCHO D{ LA VENTANA ALREDEDOR DE
l.~ 1 SE OBTIENE:
b - 1.5
""
f)
254
~.~4
X 0.009 X 60
• 106 ESP I RAS
VALJlRES DE LAS CORRIENTES Y SECCJON DE LOS CONDUCTORES PRIMARI O
Y
~
ESTOS VALORES PUEDEN SUFRIR ALGUNA MODIFICACJ ON AL VERIFICARSE EN BASE
A LOS VALORES DE LOS AMPERE - ESPIRA/CM Y DEL ESPESOR RADIAL DE LOS D~
VANAOOS
DEL INCISO ( A ) SE DETERMI NO QUE LAS CORRIENTES PRI MARIA Y SECUNDARIA
Df FASE SON:
200
Dimensionamiento de los transformadores trifásicos
Fundamentos de ciJcu)o de transformadOI"es
201
Hl DIMENSIONES DE LOS DEVANADOS
lp FASE ,. 0 ,60 A
ALTO VOLTAJE
15 FASE - 32 .80 A
SE REQU I ERE ESTAB LECER AHORA LA ALT\JRA ( LONGITUD AXIAL ) DE: LA BOB INA
SI SE CONSIDERA PARA ESTA CAPACIDAD QUE SE PUEDE CONSIDERAR UN TRANS-
DE ALTA TENSION, ESTE VALOR DEPENDE PRINC I PALMENTE DE LA TENSI6N DE
FORMADOfl CON ENFRIAMIENTO NATURAL POR AIRE1 SE PUEDE TOMAR UNA DENSIDAD DE CORRIENTE DE }.SA/1"\~ COfl LO QUE LAS SECClONES DE LOS DEVANA-
CORTO CIRCUITO ( IMPEDANCIA POflCENTUAL DEL TRANSFORti.AIX>R ) Y TIENE LA
SE PUEDE PARTIR DE UNA ALTU RA DE BOBINA DE ALREDEDOR DE
DOS RESULTAN:
-
lli'\1TAHTE DE LA ALTURA DEL NÚCLEO, PARA FINES DE CALCULO PREUMINAR 1 -
3
A
4
VECES EL
DIÁMETRO DEL NÚCLE01 EL VALOR M..S EXACTO SE TOM A DE LOS RESULTADOS DEL
CALCULO FINAlES. lA AlTURA DE LA VEfffMA SE CJ.LCULD EN EL INCI SO ( O )
PARA. EL PRIMARlO;
COMO
d = 35 .24
CM 1 Y EL DIAMETRO DEL ~ÚCLEO RESULTÓ SER
d
= 11 . 1
CM
0.6/1.5 • 0,4 MM2
SI SE TOl>\A ~ VALOR DE
S 16N RESULTA SER:
PARA EL SECUNDARIO :
hAT •
32.8/1 .5 . 21.9 ..,2
SI SE USA ALAMBRE COMERCIAL CORRESPONDE AL DEVANADO PR IMARIO UN No .
21A~/G ( REDOtiDO } y PARA El SECUNDARIO UN CONDUCTOR DE SECCION RECTANGULAR
DE ~ X ~4 M."\,
3.0 1 LA LOHGil\JD AXI AL DE
LA BOBINA DE ALTA TEH.
3.0 X 11.1 • 33.3 CK
EL AI SLAM IENTO DE LOS CONDUCTORES DEPENDE DE LA CLASE DE TENSION DE
LOS DEVANADOS "Y POR CONSIDERAC I OfES DE RESISTENCI A 1'\ECAfHCA.. DE LAS Di
I'EHSJ ONES DEL CONDUCTOR MISMO, PARA El CASO DEL DEVANADO DE ALTO VDLTA
JE EN DONDE SE US.\ ALAMBRE1 NORM ALMENTE SE EM PLEA CONDUCTOR ESMALTADO
( CON ESMALTADO SENCILLO~ DOBLE O TRIPLE SEGÚN SEA EL CASO ) O EVEfiG) AHPERE - ESPIRA/ctl y VER IFICAC\l')N DE LA ALTURA Dt: LA COll!J'!tA
TUAU1EflTE CON AISLAMIENTO DE PAPEL.
los AMPERE - ESPlRA DE UNA COLUMNA RESULTAN:
PARA EL DEVANADO DE BAJO VOLTAJ E.. EN DONDE SE EHPLEA CotiDIJCTOR DE SECCIOM RECTANGUL AR ~ EL AI SLAMIENTO HORMM.J1ENTE ES DE PAPEL APLI CADO EN -
Q,6 X 5 736 = 3 1,¡42 AMPERE - ESPIRA
y LA RELACION CON RESPECTO A LA ALTURA DE LA COLUMNA QUE YA SE HA FIJA
DO
TRES O CUATRO CAPAS.
PARA Ht.IESTRO EJ EMPLO
ES:
CALiBRE No,
3 442/35.24 ""
97,7 AMPERE - ESPI RA/CM
QUE RESULTA UN VALOO ACEPTAB LE CONSIDERANDO LA POTENCIA Y EL TIPO DE •
TRANSFORMADOR.
EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE TIENE UN CONDUCTOR -
21 AWG1 CON UN DI AMETRO DE 0 . 7229 MM,
CON ESTOS DATOS 1 SE ESTA W POS IBILIDAD DE ESTABLECER El NÚ>\ERO DE ESPIRAS POR CAPA1 EL NÚMERO DE CAPAS Y LAS DIMENSIONES DE LA BOBifijA DE ALTA TENSIÓN.
202
DimenSJOn.am.ieoto de los transformadores trifásicos
Fundamentos de cilculo de transformadores
CONVIENE POR OTRA
LADO~
203
t.STA CANTIDAD REPRESENTA LA ALTURA DEFINITIVA DE LA BOBINA DE ALTA TEfi
TEM:R PRESENTE QUE ES CONVENIENTE QuE LAS DOS
0LTIP'IAS CAPAS DE LA BOBINA SEAN DE UN NÚMERO DE ESPIRAS S IMILARES A -
SIÓ~
LOS DE LAS ESPIRAS DE REGULACION~ DE ESTA HANERA LAS BOBINAS SUPERioRES O BIEN LA PARTE SUPERI OR DE LA BOBINA ( CUANDO ES HELICOIDAl ) SE
PUEDE SOBREAlSLAR INTERCAUJIDO EN EL BOlUKADO A1..At1BR1: COH HILO DE AlGO!JM ~
CON ESTO SE SOPOfl:TAH HE..IOR LAS SOBRETENSIOfiES POR RAYO .
SI SE CONSIDERAN LAS ESPIRAS PARA LA REGUL.AC IOJi DE VOLTA.JE ( T.APS )
QUE REPRESENTAN
DE
LOS DATOS DE PART IDA El
5:
. . . mrn
-
~E LAS ESPIRAS A TENSION
·~r····.~
N0111NAL~ SE TIENE UN Ní.t\ERO DE ESPIRAS ADICIONAL DE:
~
111
~11':~
1.fA:..
.. 288 ESPIRAS
100
CON ESTO EL DEVANADO PRI MARIO TIENE UN TOTAL DE
5 756 + 288
.e
6 044
E~
PI RAS.
SI SE ESTABLECE ( A CRITERIO ) TENER 5 CAPAS ( OOS AL INTERIOR V 3 Al
EXTERIOR ) CE
288 ESP IRAS CON AISLAMI ENTO DE PAPEL ENTRE CAPA DE Q,4
MM V SUPON IENDO UH COEFICIENTE DE DEVANADO DEL 5~ ( ESTE COEFICIENTE SIGfUFICA 00 SOBFIEDIHENSIONAMIENTO } ESTAS CAPAS T IENEN UNA LONGITUD AXIAL DE:
1.2 X 288 X 1.05 - 162.88 Hll
FALTAN DE DEVANAR AHORA:
6 041.! ESPIRAS - ( 5 X 288 ) - 4 604 ESPIRAS
QuE SIGNIFICAN
16 CAPAS DE 288 ESPIRAS ( EN REALIDAD 11 CAPAS DE 288 ·
PARA EL ESPESOR RADIAL ES CONVENIENTE TOMAR EN CONSIDERACJOti UN AISLAHIEtiTD ( ES DECIR Uft AI SLAMIENTO ENTRE CAPAS SUCES IVAS
L
ESTO NAÍ'uRAb
MENTE INCRB1ENTI< LAS DIMEHSIO«ES QUE SE OBTIENEN SOLO COH LOS CONDOCTO
RES, SI SE INTERCALAN CUATRO VUELTAS DE PAPEL DE 0,05 MM DE ESPESOR.,
SE TIENE UN TOTAL DE 0.2 MM, DE MODO
5 X 1.2 +
16
X 1.0 + {
16 +
QlE
=-
EL ESPESOR RAD I AL RESUlTA:
5 - } ) X 0.2 -
26
MM
ESPIRAS V 5 CAPAS DE 287 ESPIRAS ),
PARA LOS EFECTOS DE LAS DIMENSIONES SE CONSIDERAN LAS CAPAS DE 283 ES·
PIRAS, LA LONGITUD AXIAL DE ~STAS RESULTA DE:
H • 1.0 X 288 X 1.05 • 502.4 MM
BAJO VOLTAJE
lAS DIMENSIO~ES AXIALES DE LA BOBINA DE BAJA TENSION SERÁN DE HECHO
-
IGUALES A LAS DE LA BOBINA DE ALTA, LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR SE DETERMINO QUE ERA DE
21.9
MM2
CON SECCIÓN RECTAr+GULAR DE
2.032
X
10.16
MM,
206
Fundamefltos de clkulo de transformadores
Dimensionamiento de los transfonnaOOres trifásicos
207
DIÑIETRO MEDIO;
RADIO DEL NÚCLEO
=
111/2
=
55.5
+ 0UCTO DE ACEITE CON SECCIONES AISLANTES DE CARTON
..1.&
DEVANADO DE BAJA TEffSION
1!..2
57.5
t
69.0
+ DueTOS DE ACEITE CON TlRAS
DE CARTON
_LQ
72,0
+ CILINDROS DE CART0N BAQUELl
ZAOO
(
DI ÁMETRO ,...EDIO -
DEL DUCTO ENTRE Df.
VANADOS )
69 X 2 + 3 =
= 141 MM
.2...Q
75.0
+ DUCTO DE ACEITE CON TIRAS DE
CARTON
.2...Q
78,0
+ DEVANADo DE ALTA TENS ION
SCCCt<m Of" l.OS NUCLEOS V DE 1.05 OEVAIWJOS
...2li.J!
104.0
X IMDJO EXTERNO DEL DEVANADO DE
ALTA TENSION
lA DISTANCI A ENTRE LAS FASES SE PUEDE TOMAR COMO 12 MM
.l<.....l
208.0 DIAMETAO EXTERNO DEL
DEVANADO DE ALTA TENSI O.
LA ALTURA DE LA COLUMNA DEL NÚCLEO He DEBE SER CASI IGUAL A lA Al,-URA
DEL DEVANAIX> DE ALTA TENSJ0ti , CONSIDERANDO LAS DOS DISTANCIAS DE AISLé.
MIENTO CON RESPECTO A LOS YUGOS , ESTAS DISTANCIAS SE FIJAN EN FUNCION
DE LAS TENSIONES DE PRuEBA, PERO COMO REGLA SIMPLIF ICADA SE PUEDE CONSIDERAR 1 MM POR CADA KV DE PRUEBA A U
FRECUEHCIA I NDUSTRIAL f PRUEBA
DE POTE0CIAL APLICADO ). [N ESTE CASO PARA UHA TENSION DE PRUEBA DE
•
36 'KV ( VALOR DE NORMA ) ES SUFICI ENTE CONSIDERAR DOS DISTANCIAS ( SU·
PERIOR E INFERIOR } DE
3:)
MM CADA UNA,
LA AlTURA DEL NÚCLEO ES ENTONCES 3G2.-4 +
2
X 35 .. 377.-4 MM, EN LA FIGU
RA SIGUIENTE SE MUESTRAN LAS DIMENSIONES PRINCIPALES DEL NÚC LEO,
208
Fundamentos. de cálculo de transformadores
He • 302.4 ( "" )
f---b •I ~I .O-- , -t>• I)I.0--1
b ~
151.0 ( "" )
Se- 98
lA CONSTANTE 7. 65 X 10- •
SE EXPRESA EN
KG/~
Y REPRESENTA EL PESO ESPECIFICO
DE LA LAHINACIOH
(.,.2)
Gte • ( 3 x"302 ,4 + 4 X 151 + 2 . 05 X 111) X 98 X 7.65 X 10-•
6re • 130,35 KG
~=~~ i....UEGO QlE ESTE VALOR ES APRO)(UtAOO.. EL PESO EXACTO SE PUEDE DETERM INAR A PARTI!t DEL NÜHERO Y DU1Efo!SIONES EXACTAS DE LAS L.AHINACID-
NES.
~) PERD IDAS EH
mto
PARA El CALCULO DE LAS ~ROlDAS EN YACIO SON IMPORTANTES El TIPO Y LA
OIMENSlONES GENERALES DEl HUCLEO
J) PI: SO r.t:L NlkLEO
[L PESO DE LAS L.AMINACIONES SE PUEDE OBTENER EN BASE A LAS DI MENSIONES
PRINCIPALES; ALTURA DE LA COLUMNA~ DISTANCIA ENTRE EJES~ DIÁMETRO~ SEC.
ClONES DE LA COLUt1NA y DEL VUGO CON ALGUtiAS IMPfiECISIONES EN LAS ZONAS
DE INTERSECCION . Crn/S I DERANOO QUE EL rú:LEO SE HACE Cafi LAMIHACJ OH DE
CRISTALES ORIENTADOS SE TIEJE:
Gte "' ( 3.Hc + l.i b + 2.05 d ). Se x 7.65 x lo- "
CALIDAD DE LAS HOJAS DE LA l.AHINAC 10N.. LA PRECISION DEL MONTAJE~ LA PRECISION DEL CORTE .. EL TRATAMIENTO QUE SE DA A LA l.AHINACIÓN DURANTE
EL ARMADO DEL NÚCLEO Y NATURALMENTE LA CALIDAD DE LA LAHIMCION . EL PU NTO DE Rl:FERENCIA SOH LAS CURVAS DE LAS PlRDIDAS EN FUrK:ION DE LA 11!.
DUCCION. DEPENDIENDO DE LA CALIDAD DEL HATERlAL CON El DI SERa DEL · - TRANSFORMADOR SE DEBEN TENER VALORES DE PÍRDI DAS EN YACIO TM BAJAS CQ
MO SEA POSIBLE,
POR EJEMPLO EN ESTE EJEMPLO~ SI SE USA LAMINAC ION DE CRISTAL ORIENTADO
60 Hz.. Coti UNA DENSIDAD DE 1.2 TESLA ( WEBER/..tl ) ( fl 6. 11 . 1 J Y
A
0 .35 MM DE ESPESOR .. SE TlEtCE 1.0 loi'ATTSIK(; .. DE MANERA QUE LAS PlRDIOAS
EN YACIO TOTALES SON DE:
Po
= Gfe
XP
•
130.35 X 1.0 = 130.35 WATTS
[N ESTE CASO:
L} fESO DE lOS DEVNW!QS \' PERDIDAS EH LOS MISI'I)S
210
Fundamentos de dlculo de transfonnadores
Dimeii$JOnamiento de los transfonnadores trifásicos
211
EL CALCULO DEL PESO 't DE LAS Pr_RDIDAS EN lOS DEVANADOS SE DETERMI NA DE
LAS D I MENSJ~ES GEOM~TRICAS DE LOS MISMOS. SI SE CONSIDERA QUE LOS DE-
o,
=2 x 78+26- 182 ..,
VANADOS SON DE COBRE.- QUE TIENf UH PESO ESPECIFICO DE 8,9 KG/ntP; EL -
PESO SE DETERMI NA COMO:
DE MA NERA QUE EL PESO DE ESTE DEVANADO ES 1
GcuAT "' 3, 1'116 X 182 X 0, 4 X 6 044 X 3 X 8.9
DoNDE:
GcuAT :::
Dm •
Dl ÁI"fTRO MED I O ( MM )
Se •
SECC 1Ot~ DEL CONDUCTOR EN HM2
N "' NÚMERO OE ESPIRAS TOTALES EN El DEVANADO
DE LQS DATOS PARA LAS DIMENSIONES GENERALES nEL NÚCLEO EN EL PÁfiPAFO -
36'.9
x 10-'
t<G
LAS P(RDIDAS EN EL COBRE PARA CADA DEVANADO SE DETERMI NAN CON LA RELACION:
Pcu - 2.!¡ 6' Gcu
DoNDE:
( 1 ) SE OBTIENE EL VALOR DEL DIAMf:TRO MEDIO COHO;
0~
• 2 ( DIÁJYETRO DEL NÚCLEO + DUCTO DE ACEITE CON SECCIONES Ali
L.ANTES DE CARTON } + DEVANADO DE BAJA TENSI ON
PcuBT - 2. t.l X ( &.a_ )2 X 29.02
0n . : 2 ( 55.5 + 2 } + 11.5 "' 126.5 HM
DE MANERA
QUE
PARA El DEVANADO DE BAJA TENSIÓtl CON UN CONDUCTOR RECTA~.
21.9
PcuBT "" 156.23 WATTS
GULAR DE 5,!¡8 X !¡,71 • 25 .81 MM2 DE SECCION .. Ns = 106 ESPIRAS
PARA AI...TA TEHSION SE TOMAN EN CONSIDERACJ 0N LAS ESPI RAS ACTIVAS PAifA -
CicubT
= 3. 1416
X 126. 5 X 25.81 X 106 X 3 X 8.9 X 10''
lA REl.ACI ON DE TAANSFORMAC JON HOMINAL ( S IN TOlAA EH CONS I DERAC I (;N LOS
TAPS ) y QUE SON: 5 756..: EN ESTE CASO!
GcubT = 29.02 KG
PARA EL DEVANADO DE AlTA TENSIOO C<Jfi UN CONDUCTOR No. 21 Ah'G DE SECCIÓN Q, l.j ~ y UN NÚMERO TOTAL DE ESPIRAS ( INCLUYENDO LOS TAPS ) DE;
Pcu = 2,4 ( fJ.....till 12 X 36,9.,. 199.26 WATTS
0. 4
Np-=601.!4
lAs P~RDIDAS TOTALES SON:
[L Dlk!fTRO MEDIO SE OBTIENE TAI".SI~N DEl PÁRRAFO ( 1 ) PAAA LAS DIHENSlONfS GENERALES DEL ti0cLEO COf'lJ:
Pcu - PcusT + PcuAT
= 156.23
+ 199.26 - 3"55.t.l9
w
212 Fundamentos de cálculo de transformadores
Dimensionamiento de los transformadores trifáricos
M) IMPEDANCIA DE CORTO CIRCUITO
213
SA DMA == ESPESOR RADIAL Y DIÁMETRO MED IO DEL DEVANAOO DE ALTA TENS IÓN ( EXPRESADO EN MM \
COMO SE SABE LA I MPEDANCI A DEL TRANSFORMADOR EXPRESADA EN PORCJENTO., REPRESENTA LA CAlDA DE TENSiON EN PORUENTO Y SE CONOCE COMO LA IMPE-
SB DMB "' ESPESOR RADIAL Y DIÁMETRO MEDIO DEL DEVANADO DE BAJA TENSIÓN ( EXPRESADO EN MM )
DANCIA DE CORTO CIRCUITO. ESTA IMPEDANCIA TIENE DOS COMPONENTES., IJN~ RESISTIVA Y OTRA I NDUCTIVA Y SU VALOR SE CALCüLA COMO SIGUE :
K "' COEF.JCIENTE DE REDUCC ii5N QUE TIENE EN CONSIDERACIÓN LA FORMA -
COMPONENTE RESISTIVA DE LA IMPEDANCIA PORCENTUAL
flO EXACTAMENTE AXIAL DE LAS LINEAS DEL FLUJO DE DISPERSION .. PA
RA ESTE TI PO DE TRANSFORMADORES SE PUEDE TOMAR COMO ( 0, 95 )
ESTE VALOR SE CALCULA COMO:
H = ALTURA AXIAL DE LOS DEVANADOS ( MM )
R%= ___fQL_
10
Pn
V = VOLTS/ESPI RA DEL TRANSFORMADOR
DONDE:
EN LA FI GURA ANTERIOR SE PUEDEN INTRODUCI R INDISTINTAMENTE LAS ESPIRAS
Y LA CORRIENTE DE CUALQUIERA DE LOS DEVANADOS DEBIDO A QUE SIEMPRE SE
Pcu - PERDIDAS EN CORTO CIRCUITO
CUMPLE LA RE LAC JON:
Pn "'POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR EN KVA
Np I p
SUSTITUYENDO VALORES SE TIENE:
10 X 25
X% "' 0,124 X Lx___QQ_ X 106 X 32,80 , ( ~ + ~ +·
100
LA COMPONENTE REACTIVA DE lA IMPEDANCIA SE DETERMINA COMO:
= 0.124
.1!_ • fii.
lOOHc
ls
LA REACTANCIA INDUCTIVA ES:
R%=~- 1~2t
X%
= Ns
PARA EL CASO DE ESTE EJEMPLO., SI SE SUSTITUYEN LOS DATOS SE TIENE QUE
(
SA DMA +
3
~ Se DMc ) K X 10-•
3
302.4
+ 9 X 141 ) X ~X 10- ~
1.5
V
3
3
= 3.61%
LA IMPEDANCIA DE CORTO CIRCUITO ES ENTONCES:
DoNDE:
Z%
= / (
R% ¡2 + ( X% ¡2
f "" FRECUENCIA EN HERTZ
N = NÜMERO DE ESPIRAS DEl_ DEVANADO CONSIDE RADO
l - CORRIENTE ( EN AMPERES } DEL DEVANADO CONSIDERADO
CALCULAR LAS DIMENSIONES TOTALES APROXIMADAS PARA UN TRANSFORMADOR TR!
FASICO TIPO NÚCLEO ( DE COLUMNAS ) DE 200 KVA., 6 600/440 VOLTS., 60 Hz~
SUPONIENDO QUE SE ADOPTAI'i LOS SIGUI ENTES DATOS DE DISEÑO
214
Fundamento& de c1k:u1o de transformadores
e
S. "' 1.3 WEBERIH2 (
6
Dimensionamiento de los transformadores trifásicos
21 S
= 10 VOUS/ESPIRA ( VOLTAJE POR ESPillA )
•
2,5
DEHSIDAD DE FlUJO )
AWERES/~ ( DEHSIDAD DE CORRIENTE )
fACTOO DE ESPAC IO DE VENTANA
= 0. 3
AlTURA TOTAL = ANCHO TOTAL
FACTOR DE EMPAQUETAMIENTO PARA EL NÚCLEO- 0,9
SE PUEDE SUPONER QUE SE USA UN NÚCLEO ESCALONADO DE 3 PASOS O ESCALONES
EL AREA NETA DEL NÚCLEO SE PUEDE CALCULAR COMO;
7
SN = 4,44ef B. • 4,44 X 60 X 1,3 = 0,0288 MJPARA UN NÚCLEO DE 3 ESCALONES
S. = 288 . 7 c..Z
SUPON IENDO UN 'NÚCLEO ESCALOHADO DE 3 ESCAl.ClHES
SN = 0.6 é'
;
a = 0.9 ~
EL DIAf.'.ETRO DEL CIRCULO QUE CIRCUNSCRIBE Al NÚCLEO ES:
d
=
1 2880.6l
= 19.52
CH
EL ANCHO DEL PAQUETE MAYOR DE LAMI NACI0N DE ACUERDO CON LA FIGURA ANTt;:
RIOR ES;
a • 0.9 d
= 17.568
CM
LA ALTURA DEL YlJ(;O SE PUEDE TOMAR COMO:
Dimcnslonamimlo de los transformadores trifñiros
hy •
b::: 17. 568 CM
EL ANCHO O PROFUNDIDAD DEL YUGO ES AHORA
A• = '!56 cMl-
D • 17.568 CM
POR OTRO LADO, LA POTENCIA DE lM TRANSFORMADOR EN Ftlii:ION DE LAS DlfiiQ!
LA CONDIC ION DADA ES QLE : ALTURA TOTAL "' ANCHO TOTAL
S IONES DE VENTANA ESTA EXPRESADA ( COHSI DERAifDO LA DaiSIDAD DE COR:RIQ
Tf ) COf'Kt:
H • ll
lAS DIMENSICHES GENERALES SE PIIJESTRAN EN U. FIGURA SIGUIENTE:
DOHDE:
p•
POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR EXPRESADA EN KVA
f • FRECUDfCIA EN HERTZ
S. ..
DENSIDAD DE FLUJO EN
WERERIMZ
I(M - FACTOR DE ESPACIO PARA LA VENTANA
AW "" AREA DE LA VENTANA EN
Stt •
Ml
SECC if>N NETA DEL N0clEO EN M2
6 • DENSIDAD DE CORR IENTE EN AN/,.,W.
0ESPEJAKDO El AREA DE LA VENTANA
Aw •
Pxlo3
3.33 f B
Kw " SN
SUSTITUYENDO VALORES
Aw
=
200 X l o3
3 .33 X 60 X 1,3 X 0 , 3 X 2.5 X 1o6 X 0,0283
r----D' ----1---{)
: rw·--;
1
- -;
217
218
Fundamentos de dlculo de transformadores
Oirnenslon.amiento de k.ls transformadores trifásicos 219
DE ACUERDO CON LA FIGURA ANTERIOR
DISTANCI A ENTRE CENTROS ADYACENTES DEL HÜCLEO
H •. Hw + 2 h1 = Hw + 2x 17.568 • Hw + 35 .U
W • 20 -+ a = 2 ( WW -+ d ) -+ a • 2Ww + 2 X 19.52 • 17 . 568
w- 2Ww •
COMO H :o WSE
D - 1'1'W + d = 9.01 + 19.52 • 28 .53 01
ALTI..ffA TOTAL:
56.61
H
TIENE;
Hw + 2 a • 2Ww + 56.61
Hw + 2 X 17.568
= Hw
• .. 2 b .. 39.51 + 2 X 17 .56S • 7Q.646 CM
ANCHO TOTAL :
= 2WW
W • 2 D + a"" 2 X 28.53 + 17.568
e
7Q.628 CM
+ 56.61
Hw + 35.1LJ • 2WW + 56.61
DETERMINAR LAS PRINCIPALES DIMENSIONES DEL NÜCLEO.. EL NÜMERO DE ESPI -
Hw • 2Ww .. 2l.LJ7
RAS Y LA SECCION TRANSVERSAL DE LOS CONDuCTORES DE UN TRANSFORMADOR MQ
Hw
SE DEBE CUMPLI R TAMBi t:N QUE;
W~<i
NOFÁS ICO DE 5 KVA .. 11 000/400 VOLTS, 60 HZ, CON NÚCLEO TIPO COLUMNAS ..
"" Aw
( 2Ww • 21.47 ) Ww - l56
2~ • 21.47 Ww - 356
~
• 10.n
=
Ww - 178 =
o
o
PARA USO EN DISTRIBUCI0N, COMO DATOS RELATIVOS AL DI SEÑO SE SABE GUE EL AREA NETA DEL COBRE EN LA VENTANA ES 0.6 VECES LA SECCI ON NETA DEL
FIERRO EN EL NíJcLEO, SI SE SUP()NE QUE EL NÚCLEO TIENE ~A SECCION CUADRADA, LA DENS IDAD DE Flu.JO ES DE
ES
1 WEBER/~ ..
LA DEHSJDAD DE CORRIEJHE
l.Q A.".P/,.Ml Y EL FACTOR DE ESPAC I O EN LA VENTANA DE ().2.
lA ALTLRA DE LA VENTANA SE CONS IDERA COtKI TRES VECES SU ANCHO,
RESOLVIENDO LA ECUAC.ION DE 2~ . GRADO:
Ww • 9.01 CM
A PART IR DE LAS RELACIONES DADAS PARA LAS AREAS DEL COBRE Y EL FIERRO.
LA ALTURA DE LA VENTANA ES:
Hw =
&1 :
Ww
.l2.§_ • 39 . 51 CM
9.01
AREA NETA DEL COBRE"' 0.6 I.REA NETA DEL FIERRO
Kw Aw
= 0.6
SN
LAs DI MENSIONES DEL N0cL EO SON ENTONCES:
SN .. AREA NETA DEL NÚCLEO
220
Dimens.ionamiento de los transformadores trifásicos 221
Fundamentos de cálculo de transformadores
luJi •
EL AREA !lE LA VENTANA ES:
l REA NETA DE LA VENTAHA
KW ,. FACTOR DE ESPACIO DE LA VENTANA
p¡,¡.ll...U!!.ll...U!!. 3 Sii
t<w
1\W = 3 X 7~ .26 • l22 ,78
c,.2
LA ALTURA DE LÁ VC:HT;.:!.-_ ES:
0. 2
PARA UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO LA POTENCIA SE PUEDE EXPRESAR COMO :
PERO:
P • 2 .22 f Brw
6 Kw Aw SN
x 10-
1
(
KVA l
3 w.2 • 222 .78
J
W>¡ •
DE DONDE. LA SECCION NETA DEL NÚCL EO ES:
1 2223,78 = 8 .617 CM
COMO :
HwWw - Aw
COf'IO :
Hw =
EL Y~
s.2 -
IJ'!i
= 222.78 • 25,85 CM
Ww
AJf • 3 SN
2.22 f Br.. 6 K'rl • 3i )( 10 -
•
8-5lt
r 1ENE LA MISMA A.R€A TOTAL
Ay • SN • 74.26 CM2
EL MiCHO DEL YUGO ES :
SN=I
5101
Dv ::: a
.e
8.61 CM
2.22 X 60 X 1.0 X 1 ,4 X 0, 2 X 3 X 10 11
LA ALTURA DEL YUGO ES:
HY .f!:t.
Dy
EL AREA TOTAL DEL NiiCLEO ES :
SN •
66 8
· ~ = 7~.26 CM2
0.9
Hv •
COMO SE SUPONE QUE EL NÚCLEO T IENE UNA SECCI0t; CUADRADA~ EL ANCHO ES:
a
= r-sti =
1'/4.'"26"
== 8 , 61 CM
Z!L1.6.
8 . 61
El ;:;LUJO ES:
= 8.61 CM
QUE EL NÚCLEO O SEA
222
DimenSIOnamiento-de los transformadores trifáSICOs
Fundamentos de cálculo de transfonnadores
otm = Bm SN = 1.0 X 74,26 X 10_,. = 7.426 X 10-
El
1
WEBER
223
t..A SECCH'lN DEL CONDUCTOR SECUNDARIO
VOLTAJE POR ESPIRA ES:
Et
= .l¡,.l¡L¡
Et
= 1.978
f
+m =
l¡, l¡l¡ X 60
x
7.426 X 1 0-"
SE PUEDE USAR CONDUCTOR DE SECCION CUADRADA DE
3 X 3 MM2
VOLTS
LAS DIMENSioÑES GENERALES DEL NÚCL-EO SE DETERMINAN DE LA FIGURA SI-
EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO PRIMARIO ES:
GUIENTE:
N =""-=.!l!l!l!!•5562
P Et
1.978
tr
EL NÚMERO DE ESPIRAS EN EL DEVANADO SECUNDARIO
lA
"~
CORRIENTE EN EL DEVANADO PRIMARIO
lp = ~ = 0.455 A
LA SECCION DEL CONDUCTOR DEL DEVANADO PRIMARIO
1
~------w-------.
EL DIÁMETRO DEL CONDUCTOR PRIMARIO:
d :::
LA
1
0. 324 X l¡ = 0,642 MM
3.1416
t..A DISTANCIA ENTRE CENTROS DEL NÚCLEO
D
=
a+ Ww-= 8.61 + 8.61 = 17.22 CM
COP.k:ENTE EN EL DEVANADO SECUNDAAIO
LA LONGITUD DEL MARCO ( NÚCLEO )
Is • 2!lQIL
40u
= 12,,
A
W • [j +a = 17.22 + 3.61 = 25.83 CM
1
-i ¡
I L
224
Fundamentos de cálculo de transfonnadores
ALTURA DEL I'IARCO ( ~ÚCLEO )
H "' HW + 2 HY = 25, 85 + 2 ;.: 8 .61 "' q3 ,07 CM
Dimeosionamiento de los transformadores tñfásicos 225
226
Fundamentos de ciku1o de transformadores
Oimensionamiento de los transrormadores trifásk:os
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Fundamentos de cálculo de transfonnadores
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CAPITULO
5
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PRINCIPALES CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES
callilll.!!_2
PRINCIPALES CONEXIQ!IES Le LOS TRANSFORMAOO!!ES
5.1. INTRODUCCION.
DEPENDIENDO DEL PROPÓSITO Df LA INSTALACIÓN. UN TRANSFORHAOORSE PUEDE CONECTAR DE D ISTINTAS FORMAS.
fN U
CASO DE LOS - -
TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS, HAY DISTINTAS Fffii'VIS lE CONECTARLOS
A LA FUENTE DE AUMENTACJON Y A LA CARGA.
Dos
O MÁS TRANSFOR-
MA[)()RES SE PUEDEN CONECTAR EN DISTlNTAS FORMAS PARA CUMPLIR --
COfl DISTINTOS REQUERIHIENTQS,
5.1.1. El CONCEpTO DE POLJ.BIDAD.
A DIFERENCIA
DE LA CORRIENTE [J[RfClA. NO HAY POLARIDAD-
POSITIVA O NEGATlVA FIJA EN lA CORRIENTE ALTERNA . DE --
AOUf QUE LOS TRANSFORMADORES NO PUEDEN TENER POLARIDADFIJA EN SUS TERMINALES,
lA DIRECCIÓN RELATIVA EN LA CUAL LOS DEVANADOS PRIMARIO
Y SECOODAR lO DE l.IN TRANSFORMADOR,
$e
DEVAIWi ALREDEDOR
DEL NUC.LEO. DETERMINA LA DIRECCIÓH RELATIVA DEL VOLTAJE
A TRAVÉS DE LOS DEVANADOS,
POR EJ EMPLO. SI EN LA FIGURA
SIGU I ENTE. SE SUPONE QUE EL VOLTAJE APLICADO EN CUALQUIER
INSTANTE TIENE DIRECCIÓN DE A A li• LA DIRECCIÓN DEL VOLTAJE EN EL SECUfWARIO SERÁ DE
t A D. Ó DE .0 A t_. DEPEN --
DIEtUlO DE LA DIRECCIÓN RELATIVA DE LOS DEVANADOS,
231
232
Principaies conexiones de los transfonnado.res
Introducción
TONCES SE DICE QUE TIENE POLARIDAD
233
SUSTRACTIVA.
PARA INDICAR CUANDO lm TRANSFORMADOR TIENE POt..ARIDAD -AOfTIVA O SUSTRACTIVA. SE MARCAN l OS CONDUCTORES COfiO SE MUESTRA EN LA FIGURA SIGUIENTE :
POIAR!!II\D EN UN TBilNSFOR.'1AIIDR
~
""'"""'o~'
"'
Hl
A)
POLARIDAD ADITIVA.
B)
PolARIDAD SUSTRACT IVA.
l'z
POI.ARIDAD
}(,z~
){¡
SUSTRACTIVA
)(.
~
)('
DADO QUE ES IMPORTANTE. CUANDO DOS O MÁS TRANSFORMADO -
I(J~
PO\.ARtO.O.O
)(.4
. . . . . ..o
RES SE CONECTAN JUNTOS, CONOCER LA DIRECCIÓN RELATIVA -
~
DEL VOLTAJE DE CADA TRANSFORMADOR. SE HAN ESTABLECI DO POLARIDAO
~TIVA
CIERTAS COHVEHCIOtlES PARA DESHiNAA lA LLAMADA PQlAR(DA0
X1
DE UN TRANSFORMADOR,
~A DE LAS TERMINALES DEL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE -
SE COftECTA AL LADO ADYACENTE QPlJESTO DEL DEVANADO DE 8A
JO VOLTAJE (PfiR EJEMPLO DE A A t_). El VOLTAJE EN LAS - TERMINALES RESTANTES (B Y DI ES. O LA SUMA O LA DIFEREti
CIP DE LOS VOLTAJES PRI MARI O Y SECUNDARIO. DEPENDIENDODE LAS DIRECC I ONES RELATJVAS DE LOS DEVAMDOS.
VOLTAJE DE B A 0 ES LA SUMA. SE DICE
DOR TIENE POLAAIDAC
ADITIVA
J4
~
PUEDE OBTENER DE LA FIGURA ANTERIOR,
St
X..,M]
~
POI..Afi!D"ll
ESTA DESIGNACIÓN DE POLARIDAD SE-
QUE
$1 EL -
SI
LOS DEVANADOS DE LOS LADOS DE ALTO Y BAJO VOLTAJ E E.S.
TAN EN DIRECCIONES OPUESTAS. LOS VOLTA.JES APLICADO E lfi
Dl.ICIDO TENDRÁN DIRECC I ONES OPUESTAS Y SE DICE QUE Et -TRANSFORMADOR TIENE "POLARIDAD SUSTRACTI VA",
NALES
lAS TERM~
H! Y Xl ESTARAN DEL LADO IZQUIERDO CUAN DO SE 11VE"
AL TRANSFORMADOR DEL LADO DE BAJO VOLT AJ E HACIA EL LADO
DE ALTO VOLTAJE .
EL TRANS FORMA-
<V St ES LA DIFERENC I A. EN -
$1 LOS DEVANADOS DE LOS LADOS DE ALTO Y BAJO VOLTAJE ES·
TAN EN LA MISMA DIRECCIÓN, LOS VOLTAJES Al'LICADO E IND.U.
CI DO TENDRÁN LA MI SMA DIRECCIÓN Y SE DICE ENTONCES QUEEl TRANSFORMADOR TIENE "POLAR I DAD 401TIVA,.. LA TERMINAL
234
Pr.inctpalcs conexiones de los transformadores
Conexión de los transformadores monorisico:s
215
X¡ SE ENcONTRARÁ DEL LADO DERECHO CUANDO SE "VE" AL - _
SI EL VOLTAJE ANTERIOR ES MENOR QUE EL VOLTAJ E A TRA-
TRANSFORMADOO DEL LAOO DE SA.JO VOLTAJE HACI A EL LADO DE
vtS Df LAS TERMI NAlES DE AlTO VOLTAJE, El TAANSFORHA-
ALTO VOLTAJE,
DOR llENE POLARIDAD SUSTRACTIVA,
SI ESTE VOLTAJE ES-
MAYOR, ENTONCES LA POLARIDAD ES ADITI VA.
CUANDO SE DESEA COf';'ECTAR EN PARALELO LOS SECUNDARIOS DE
DOS (o MÁS) TRANSFORMADORES. SE CONECTAN EN FORMA SIMI-
5.2. CONEX!ON DE UlS IRANSFORrvlDOEES OONOFAS ICOS.
LAR ,LAS TERM INALE S QUE TIENE LA MI SHA HARCA DE POLAR I -
lA CONEXIÓN HAs SIMPLE DE LAS CONEXIO NES DE LOS TRANSFORMADO -
DAD .
RES ES LA CONEXIÓ N MONOFÁSICA,
5.1.2. LA Pm!EBA DE POI AR!!JI\D.
CUANDO EN UN TRANSFORMADOR NO ESTA ESPEC IF I CADA LA POL.A
RlDAD O SE DESCONOCE. SE PUEDE DETERMINAR POR UNA SIM Pl..E MEDICIÓN DE VOLT AJE COMO SE IND ICA A CONTINUACIÓN,
lJN Hflooo
SENCI LLO DE LLEVAR LAS TERt4INALES DE LOS DEVANADOS -
PRIMARIO Y SECUNDARIO A LAS BOQUILLAS QUE LLEVAN AL EXTERIOR •
DEL TANQUE DEL TRANSFORMADOR SE INDICÓ
EN LA FIGURA ANTERIOR ,
PARA PROPORCIONAR FLE XI BILIDAD EN LAS COHfXJOfES. LAS BOBINASDE LOS DEVANADOS PRI MAR IO V SECUNDARI O, SE ARREGLAN EN DOS SE'
l.
HACER UNA CONEXIÓN ENTRE LA": TERMINALES DE ALTO VOLTAJE" Y BAJO VOLTAJE DEL LADO DERECHO CUANDO SE: VE AL
TRANSFORMADOR DESDE EL LADO DE LAS BOQUILLAS y DE BA
JO VOLTAJE,
ClONES , CADA SECCIÓN DE UNA BOBI NA TIENE EL MISMO NÚMERO DE E~
PIRAS, Y POR LO TANTO, GENERA El MI SI'tO VOLTAJE,
lAS DoS PRIH[
RAS SECCIONES SE CONECTAN POR LO GENERAL J UNTAS, DENTRO DEL -TANQUE Y ÚNICAMENTE DOS SON LLEVADAS AL EXTERIOR DEL TANQUE ATRAVt:S DE LAS BOQUillAS, LAS CUALES LAS AISLAN IE LA TAPA.
2. APLICAR UN VOLTAJE BAJO. POR EJEMPLO 120 VOLTS A LAS
TERMINALES DE ALTO VOLTA.JE Y MEDIR ESTE VOLTAJE CONUN VÓL TME TRO ,
3, f't:DI R EL VOLTAJE DE LA TERMINAL DEL LAD9 IZQUIERDO DEL LADO DE ALTO VOLTAJE A LA TERMitlAL DEL LADO IZ QUIEROO DE BAJO VOLTAJE,,
Se PUEDEN SACAR CUATRO CONDUCTORES SECUNDARIOS DE CADA BOBINADEL SECUNDARI O, CON LOS DOS CCNDUCTORES O TERMI NALES
TRANSPUE~
TOS DEL INTERIOR, ANTES DE SER LLEVADOS AL EXTERIOR,
EN TRAN.S_
FORMADORES NUEVOS DEL TIPO DISTRIBUCIÓN, ES PRÁCTICA COMÚ N ESTÁS ~S TERMINALES TRANSPUES TAS, SE CONECTAN DENTRO DEL TANOOE
V SÓLO UN CONDUCTOR COMÚN SE LLEVA AL EXTERIOR,
236
Conerión·de lot transfoJ'JI'JlldDres mono~ 237
Principales conexiones de los transfonnadores
lA
BOQU I LLA SECUNDARI A CENTRAL SE LE DENOMI NA POR LO GENERAL -
•BomJI U.A DEL ~EUTRO"
Y EN MUCHOS CASOS ES UNA TUERCA QUE CO -
NECTA TAJ1B JtN A LA PARED DEL -yAHQUE PROPORCICKANDO UN MEDIO DE
CONEJ<IÓH A TIERRA AL TANQUE DEL TRANSFORMADOR.
TRES DISTINTAS
&4
UN S I STEMA• POL. IFA&J::ca 2
JES" SENOIDALES",
A~
APUCMt DOS Q
1!\A.s. VOLTA -
LAS: DIFffi!Hlll$ PARTES DEL C:tRC:UifTO V
C1RCULAN Eli l:A& HI'SMS PARTES- LAS CORRESPOtlDI EMTES CQ.
RRIEHTES SEHOIOAl.fS·..
FORMAS CE CONEXIÓN SE MlESTRAN EN t.A S I GUI ENTE FI GURA :
Ú.DA PARTE 0!1.!.. $ .I!STEI'\A POLIFI.siCO SE CatmC.E COMO •FA-
se:"" v
PRÁC T11'CAM~tE SE IIENOHINAN
FASE A.; FASE B v FA-
SE ( Y EN LA MI'St\A fFQR!!A SE DESIGNAN LOS VOLTAJES INDICANDO "V.Ol..TAJES DE LA FASE A". "VOLTAJE DE LA FASE-
•a•.
ETC, Y' lAS COII:RtEN.TES,.. CORRIENTE DE LA FASE
CORRIENTE DE LA FASE
E..
A, -
ETC.
los VOLTA.J:E$ APUCADOS A UN SI STEMA POLIFAS ICO SE OBTIENEN DE UNA FUENTE DE SUMINISTRO POLIFASICA, TM.- BI~N . DI: "ANERA QUE CADA FASE ESTA SIEHPRE SEPARADA ..
POR E.l09'l0 . [H Ufil SISTEMA TRJFASICO SE TIENEN TRES FASES SEPARADAS.
l os
PÉJODOS
"'-S
COMUHES DE CONECTAR
LOS DEVANADOS DE UHA MulJIHA Etl:CTRICA llUFÁSICA SONEN DRTA V EH ESTRELLA, Cot40 SE MUESTRA A COHTI'NUA- -
CIÓW :
5. 2.1.
SISID!AS P!JLIFJ!S!COS.
( 0110 SE SABE. EN CORRIENTE ALTERNA HAY DOS TIPOS DE CIRCUITOS : LOS DENOMINADOS CIRCUITOS MONOf:As iCOS Y -LOS CI RCUITOS POLIFÁSICOS (LOS -MÁS COMUNES SON LOS -TRIFÁSICOS ).
EN LOS CI RC UJlOS MONOFÁSICOS SÓLO UNA -
FASE O CONJUNTO DE VOLTAJES DE ONDA DE FORMA stNOIDAL
SE APLI CAN A LOS CIRCUITOS V ÚNICAMENTE EN UNA FASE CIRCULA CORR IENTE SENOIDAL,
COIIIEXIONES TI'Uf'Jt'SICAS
238
Conexión de los transformadores monofásicos
Principales conexiones de los. lransfonnadores
CONEXIÓN
A) C<ltEXIÓN DELTA.
B) CoNEXIÓN I:.STRELL.A ,
[STA CO NEXI ON SE USA CON FRECUENCIA PARA ALUEHTAR CAB
e} VECTORES DE VOLTAJE.
GAS DE AU.t\BRA))O PEQUEfiAS Y CARGAS TRIFASICAS SIKULTANEAHalTE,
SE f>t.EDf OBSERVAR QUE EN TANTO LOS VOLTAJES EN LAS -TERMINALES A~
BY
239
DELIA-DELTA.
(, SON LOS MISMOS PARA LAS COOEXID-
NES DELTA Y ESTREllA .
PAAA ESTO SE PUEDE LOCAliZAR U«A DERIVACIÓN
O TAP EN EL PUNTO MEDIO DEL DEVANADO SECUNDAR IO DE UNO
DE LOS TRANSFORf'IADORES. CONECTANDOSE A TIERRA Y SE CONECTA TAMBI~N AL NEUTRO DEL SECUNDARIO,
DE
ESTA MANE-
RA, LAS CARGAS MONOFÁSICAS SE CONECTAN ENTRE LOS CON -
l os
VOLTAJES A TRAVÉS DE LOS DEVANADOS
l. 2
Y
3
EN
LOS DOS SISTEMAS~ NO SÓLO SON DE DIFERENTE MAGNtTUD •
TAMBttN SE OBSERVA QUE SUS DIRECCIONES NO COINCIDEN ,
ESTE HECHO ES IMPORTANTE EN LA CONEXIÓN DE TRANSFORMA
DORES. YA QUE PUEDE PROVOCAR DIF ICULTADES EN LA CONE=.
XIÓN DE TRANSFOOAAOORES CUANDO NO SE TIENE CUIDADO EN
DUCTORES DE FASE Y NEUTRO. POR LO TANTO, EL TRANSFOR MADDR CON LA DERIVACIÓN EN EL PUNTO MED IO TOMA DOS TER
CERAS PA.~TE S DE LA CARGA MONOFÁSICA Y UNA TERCERA PARTE DE LA CARGA TRIFÁSIO.,
los
OTROS DOS TRANSFORMADO-
RES CADA UNO TOMA UN TERCI O DE LAS CARGAS MONOFASICASy TRIFÁSICA,
ESTO.
5.2.2.
C!W(!OO TR!FAS!CA [E TRANSFO!W\OORES.
lA
TRANSFORMACI!lN TRIFÁSICA
SE PUEDE REALIZAR POR M¡
PARA PO!lfR CARGAR AL BANCO TR IFAs 1CO EN FORMA I!A~
DA. SE DEBEN CUMPLIR CON lAS SIGU IENTES CONDICIOOES:
DIO DE TRES TRANSFORMADORES MONOFASICOS EN CONEXIÓN TRIFÁSICA O POR MEDIO DE TRANSFCRI"oADORES TR IFÁSICOS ,
los
MtfODOS
l.
ToDOS LOS TRAUSFORMADORES DEBEN TENER IDENTJCA RE-
2.
TODOS LOS TRANSFORMADORES DEBEN TENER EL MlS."''O VA-
3,
TODOS LOS TRANSFORMADORES DEBEN CONECTAR EN El Ml .S.
DE CONEXIÓN Df: lOS DEVA~ADOS PARA LA CO-
NE.<IÓN TRIFÁS ICA SON LOS MISMOS. YA SEA QUE SE USEN -
LACIÓN DE TRANSFORMACIÓN.
TRES DEVANADOS EN UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO. O BIENTRES TRANSFORMADORES MO NOFASJCOS POR SEPARADO, EN co~
NEXIÓ N TRIFÁSICA,
lAs CONEXIONES TRIFÁS I CAS MÁS CO -
MUNES SON LAS DENOMINADAS
DELTA
y
ESTRELLA;
LOR DE I MPEDANCIA.
MO TAP O DERIVACIÓN,
240
~conOOonesda lo.stiansfonnadores
Conexión de los lransfonnadores monofásicos
241
CONEXIÓN DEW ABIERTA-DELTA ABIERTA,
LA
tofiEXIÓ N DELTA·DELTA REPRESENTA EN CIERTO MODO lA-
HAs FLEX IBLE DE US CONEXJOHES TRIFAsJCAS,
~ ~ -
LAS VENTAJAS DE ESTA CONEXI ÓN , ES QUE SI UHO Df LOS TRANSFORMADORES SE D~A O SE RE TIRA DE SERVICI0 6 LOSOTROS DOS PUEDE N CONTINUAR OPERANDO EN LA Ll..AMADA CONEXION "DELTA-ABI ERTA" O
"V",
SUMINISTRA APROXIMADAMENTE El
(oN ESTA CONEXIÓN SE -
58% DE
LA POTENCIA QUE-
ENTREGA UN BANCO EN CONEXI ÓN DELTA-DELTA .
A
6
~~-
.
e •
D
-·~~··
CERO GRADO!!
e
EN LA CONEXJ ON DELTA ABI ERTA, LAS I MPEDANCIAS DE LOSTRANSFORMADORES
NECESITAN SER IGUALES NECESARIAME.It
CESARIO CERRAR LA DELTA CON UN TERCER TRANSFORMADOR.
LA
k S TAA.NSFOR~ NOHOFASK:OS EN COI*:JUÓN
TfflF"ASK'A, POI.A,AIOAO ADITIVA, ~ OELTA-DEt.TA.
~0
TE. AUNQUE ESTA SI TUACIÓN ES PREFERIBLE CUANDO ES NE-
CONEXI ÓN DELTA ABIERTA. SE USA NORJ1AL.MENTE PARA --
CO NDI CIONES DE EMERGENC IA. CUANDO EN UNA COtfEX IÓN DEL
TA-DELTA UNO DE LOS TRANSFORMADORES DEL BAHCO SE "DESCOHECTA POR
ALGUNA RAZÓN.
fH
FORMA
SIMI LAR A LA
co -
NE XIlm DELTA-DELTA. DEL PUNTO l'U>IO DEL SECUNDARIO Df
UNO DE LOS TRANSFORMADORES SE PUEDE TOMAR UNA DERIVACIÓN PARA ALIMENTAR PEQUEflAS CARGAS DE ALUMBRADO O -BIEN OTROS liPOS DE CARGAS
242
Princjpales conexiones de Jos trnnsfonnadores
Concx.i6n de los lnnsformadoret monofásicos 243
D)
LA
CORRIENTE EN LAS LINEAS DE BAJA TENSION A LA -
CARGA,
E)
lAs CORRIENTES
Eri LOS DEVANADOS PRIMARIO Y SECUNDA
RI O DEL TRANSFORMADOR ,
F)
LA
CARGA QUE TOMA CADA TRANSFORMADOR,
A)
LA
POTENCIA APARENTE QUE DEMANDA LA CARGA ES :
SOl i!C ION
S - _f._ •
Cose
)XlS Jf!E¡fjSfOR.'>!AIIORES I'IJNOFASICOS EN CONEXIO!j DELTA ABIER[A
B)
2Q_ O.~
22.22 MVA.
l A POTENCIA APARENTE QUE SE SUMI NISTRA Al DEVANA-
DO DE ALTO VOl. TAJE ES PRÁCTICAMENTE LA MISMA QUEDEMANDA Al TRANSFORMADOO , S 1 SE CONSIDERAN DESPR_f
SE TIENEN TRES TRANSFORMADORES MDNOFAS I COS EN CONE XIÓN DELTA-DELTA PARA R€DUCIR UN VOLTAJE DE
4160
VOLTS.
TENCIA DE
LA
20 MW
115
CI ABLES LAS F>tRD IDAS
KV A
A UN FACTOR DE POTENCIA DE
0.9
UNA
ATRA-
SADO
RJ 2
Y LAS J'tROJDAS DE VACf O .
POR LO TANTO. LA LINEA DE AlJHENTACIÓH TRANSPORTA
CARGA QUE AllfoENTM DEMANDA UNA PO -
C)
POTENC I A
DE
22.22 fWA:
LA CORRIE NTE EN CADA L INEA DEL lADO DE ALTA TEH S IÓN SE CALCULA COf'tO S I GU E:
CALCULAR,
A}
LA
POTENCIA APARENTE QUE DEMANDA LA CARGA,
B)
LA
POTENCIA APARENTE QUE SE SUMINISTRA AL DEVANA
DO DE ALTA TENSIÓN .
C)
LA
CORRIENTE EN LA LfNEA DE ALIMENTACIÓN DE ALTA
TENSIÓN.
244 Principales cone>Uoncs de los transformadores
Conexión de los transfonnadores monofásicos 245
.
"''
·~·......
.
U. CARGA DEL TRANSFORMADOR SE PUEDE OBTENER TAHBJ ~N COMO El PRODUCTO DEL VOLTA.JE PRIMARIO Y LA CORRIENTEPRIMARIA .
...
S •
Eplp • 11500J
X
&4,37
= 7.~02 1'\VA
e
Dos
11 • S/ f3Ep
22.22
11
D)
lA
X
TRANSFORMADORES MONOFASICOS
SE CONECTAN EN DELTA ABIERTA.
10&/ f3
X
115000 • 111.55 A
CORRIENTE EN LAS LiNEAS DEL LADO DE BAJA TEN -
DE 150 KVA. 7200/440\'
CALCULAR LA MAxiMA PO-
TENCIA QUE PUEDEN ENTREGAR ,
S O l UC 1 O N
SIÓN ES I NVERSAMENTE PROPORCIONAL A LOS VOLTAJESES DECIR:
1
2
E)
= lLll = m .ss
E2
x
mroo =
~1&0
5083 , 8 A
U.S CORRIENTES EN LOS DEVANADOS PRIMARJO Y SECUN-
DARIO DEL TRANSFORMADOR
1,
=
3;%t, 8 - 1780.~3 A
·g···
'
e
DEB IDO A QUE LA CARGA ES BALANCEADA. CADA TRANSFORMADOR TOMA UNA TERCERA PARTE DE LA CARGA, ES OECJR :
22 .22 1 3 • 7.40& 1'\VA
"' "'
Ho
Jl 1
t1~
l\z
'
3
246 Princ1pales ooneldones de los transfonnadores
Conexión de los transformadores monofásicos 247
AúN CUANDO LOS DOS TRANSFORMADORES TIENEN UNA POTEN C1A DE
150 KVA
EN TRANSFORMADORES DE GRAA POTENC IA, LA CON E XI~ DfLTA
CADA UNO. LOS DOS JUNTOS NO PUEDEN EN-
TREGAR U1iA CARGA DE
300 KVA.
-ESTREUA, Sf USA FRECUENTEI'!ENTE PAAA ELEVAR YOLTA.JE, POR LO SIGUI ENTE :
COfo'.O ES EL CASO DE LAS CEHTRALES ElECTRICAS,
LA
lA
CO --
PEXIÓN EN ESTRELLA PERMITE LA FACillDAD DE DISPOflER -CORR IENTE NOHI NAl SECUNDARI A DE CADA TRANSFORMADOR
DE UN NEUTRO PARA COtlEJ<ION A TIERRA,
llENE El IHC.ON\If
ES:
NIENTE rF- QUE CUANDO SE CONECTAN EN PARALELO TRANSFOR-
Is - 15()/440
=
150000/440 - l40.9 A
MADORES TRIFASICOS EN CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA. Sf DEBE
TOMAR EN CONSIDERACIÓN El DESPLAZAMIENTO AN!:ULAR ENTRE
LA
CORRIENTE EN LAS LINEAS
TANTO EXCEDER A
340,9 A.
l. 2
Y
3
NO PUEDE POR LO -
LA DELTA Y LA ESTliEllA
POR LO QUE LA Mlvc JMA CARGA -
ES:
S • 1.73 El = 1.73 x 440
X
340.9 - 259493 VA
S - 259,49 KVA
Que
REPRESENTA:
f'\AXI MA CARGA
lAPACIDAD INSTALADA DE TRAHSFORJ1AOOR
CotiEXIÓN IkLJA-fSTREUA,
ESTE TIPO DE CONEXION SE HACE FRECUENTEMENTE PARA All
MENTAR EN FORMA COMBINADA, CARGAS TRIFASICAS Y CARGAS
MONOFAS I CAS EN DONDE LAS CARGAS MONOFASICAS PUEDEN SER COMPARATIVAMENTE GRANDES ,
los
DEVANADOS SECUNDA-
RIOS PUEDEN TENER UNA DERIVACIÓN O TAP . PARA OBTENERVALORES DE VOLTAJE DISTI NTOS,
CONEXJON DELTA- ESTRELLA DE
TRES TR.6NSFORMACXlfU::S MONOFASICOS
248 Pñncipaies conexiones de kn tran~onnadores
Conexión de tos tro~nsfonnadores monofásicos 249
A.l. EL VOLTAJE A TRAvtS DE CADA DEVANADO PRIMARIO ESTIENEN TRES TRANSFORMADOR ES MONOFASJCOS DE
't0/A
QUE SE USAN COMO ELEVADORES EN CONEXIÓN DELTA/ Es-
TRELLA Y CON RELACIÓN DE
UNA CAAGA DE
13.2 KV .
-40,000
SE
A.2. EL VOLTAJE EN EL DEVANADO SECUNDARIO DE CADA - TRANSFORMADOR ES
13.2/66,!1 tt..V SI ALIMENTAN --
90 MVA CALCULAR:
1-2, 2-3, 1-3
A)
f L VOLTAJE DE LINEA SECUNDARIO,
B)
lA
66.11 J<V.
A.3 . EL VOLTAJE SECUNDAR I O ENTRE FASES O ENTRE LINEAS
Es "
f3 X
ES ENTONCES:
66,q • 115 KV.
CORRIENTE EN LOS DEVANADOS DE LOS TRANSFORMADO
B)
lA POTENCIA CUE TRANSPORTA CADA TRANSFORMADOR ES:
RES.
e)
lAs CORRIENTES EN LOS CONDUCTORES DE ENTRADA Y SA
90/3 • 30 MVA
LIDA A LOS TRANSFORMADORES.
lA CORRIENTE EN CADA DEVANADO PRIMAR IO ES:
SO L UCION
lA FORto\A SU.fllf
1• •
30000/13.2 " 2272.7 A
DE RESOLVER ESTE PROBLEMA ES CONSIDE-
RAR SÓLO UNA FASE A LA VEZ
lA
CORRIENTE EN CADA DEVANADO SECUNDARIO ES:
15 -
c.l lA
DE
30000/66,4 "
CORRIENTE EN
A
:NJA ÚNEA Ix:: .N...IK:NTACIOO I€L l./100
13.2 KV
1, " 18
c.2 l.A
~51.8
= le -
.J3 x 2272.7
= 3936.~ A
CORRIENTE EN CADA LINEA DE SALIDA A LA CARG/1.-
EN EL LADO DE
115 KV.
250
Coocxión de IQs transformadores monofásicos
Principales conexiones de los transformadores
251
CONEXIÓN ESTRELLA-ESJRELLA
CoNEXIÓN ESTRELLA-DELTA ,
[ STA CONEXIÓN SE USA CUMDO SE REQUIERE AL II".fHTAR GRAtUlES
[STA COfoiEXJÓN SE USA CON FRECUENCIA PARA ALIMENTAR CA.R
GAS TRIFÁSICAS GRANDES DE UN SISTEMA TRI FAslCO DE ALI -
CARGAS MOHOFÁSICAS EN FORKA SIIU... TÑIEA CON CARGAS TRIFÁSl
CAS,
MENTACIÓN CONECTADO EH ESTREUA,
lAMBitN SE USA SÓLO SI EL NEUTRO DEL PRIMARIO SE -
llENE LA LIMITANTE -
DE QUE PARA ALI MENTAR CARGAS MONOFAS ICAS V TR IFÁSICAS
Pl.EDE CONECTAR SOLIDAI'ENTE AL NEUTRO DE LA FUEHTE DE AL I-
ro"oENTACIOti YA SEA CON 00 NEUTRO COMúN O A TRAvtS DE TIERRA
EN FORMA SIMULTÁNEA. NO DISPONE DE.L NEUTRO.
CUANDO LOS NEUTROS DE AMBOS LADOS DEL BANCO DE TRANSFORMA
DORES NO SE UNEN, El VOLTAJE DE LfNEA A NEUTRO TIE NDE A POR OTRA PARTE, TIENE LA VENTAJA RELATIVA DE OUE LA [JISTORSIONARSE (NO ES SENOIDAL).
lA
CONEXIÓN ESTRELLA-E.S
IMPEDANCIA DE LOS TRES TRANSFORMADORES NO NECESITA -TRELLA. SE PUEDE USAR TAMBitN S IN UNIR LOS NEUTROS , A COH
SER L.A MISMA EN ESTA CONEXIÓN,
DICIÓfi DE QUE CADA TRANSFORMADOR TENGA UN TERCER DEVANADO
QUE SE CONOCE COMO ''DEVANADO TERCIARIO,"
EstE DEVAAADO -
lAS RELACIONES ENTRE CORRIENTES Y VOLTAJES DE FASE DE
TERCI ARI O ESTÁ SIEMPRE CONECTADO EN DELTA,
LfNEA A LINEA PARA LA CONEXIÓN ESTRELLA DELTA, SON -LAS MIEMAS GlUE SE TIENEN EN LA CONEXJON DELTA/ESTRE -
LL.A ESTUDIADA EN El PÁRRAFO ANTERIOR,
(ON FRECUENCI A, EL DEVANADO TERCIARIO SE USA PARA AUMEN-
TAR LOS SERVICIOS DE LA SUBESTACIÓN,
CCNEM!ON E:STRELLA-ESTRELLA
252
Conexión de transformadores en paralelo
Principales conexiones de los transfonnadores
253
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS,
EN T~RMINOS GENERALES, UN BANCO FORMADO POR TRES TRAN.S.
FORMADORES MONOFAslCOS,
SE P UEDE REEMPLAZAR POR UN -
TRANSFORMADOf! TRIFÁSICO,
ESTOS TRANSFORMADORES TRIFA
SJCOS, COMO SE HA DESCRITO EN CAPITULO$ ANTER IORES, TIENEN UN NÚCLEO MAGN~TJCO CON T~ES PIER NAS, EN DONDE
SE ALOJAN LOS DEVANADOS PRI MARI O Y SECUNDARIO DE CADA
UNA DE LAS FASES.
los
DEVANADOS SE CONECTAN INTERNA-
MENTE, EN FORMA SIM I LAR A LOS BANCOS DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS, EN CUALQUIERA DE LAS CONEXIONES TRI-
CONEXION ESTRELLA - ESTRELLA
CON DEVANADO TERCIARIO
FÁSICAS, ES DECIR, ESTRELLA-DELTA, DELTA ABIERTA, ETC,
PARA UNA CAPACIDAD DADA , UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO-
JRANSFORMAIXJRES DE UNA SO LA BOQUILLA.
ES SIEMPRE DE MENOR TAMAÑO Y MÁS BARATO QUE UN BANCO
EN LA CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA, LOS TRANSFORMADORES
FORMADO POR TRES TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS CON LAQUE TIENEN SÓLO LA BOQUILLA DE ALTA TENSIÓN O PRIMA MISMA CAPACIDAD,
EN ALGUNAS OCASIONES, AÚN CON LO -
RJA. ESTA BOQUJUA SE CONECTA A LA LI NEA DE AliMENTAMENCIONADO ANTES, SE PREFIERE El USO DE BANCOS DE -CIÓN.
lA
CONEXIÓN ESPEC I AL EN LA PARTE EXTERNA DE L TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS, ESP EC IALMENTE C!JANQO --
TANQUE DEL TRANSFORMADOR, TOMA EL LUGAR DE LA SEGUNDA
POR MANTENIMIENTO Y CONFIABILIDAD RESULTA IMPORTANTE
BOQU illA DE ALTA TENSIÓN Y SE DEEE CONECTAR ENTRE LOS
LA FACILIDAD PARA REEMPLAZAR A UNA DE LAS UNIDADES,
TRES TRANS FORMADORES V AL HilO DE NEUTRO O TIERRA.
los
5.3. COOEXION DE TRANSFORMAOORES EN PARALELO.
TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN TIENEN UNA CONE -
XIÓN I NS TALADA ENTRE LA BOQUILLA DE BAJO VOLTAJE DELNEUTRO Y EL TANQUE .
los
TRANSFORMADORES SE PUEDEtl CONECTAR EN PARALELO POR DISTIN
TAS RAZONES, LAS PRINCIPALES ESTÁN RELACIONADAS CON PROBlEMAS
DE CONFIABILIDAD Y DE INCREMENTO EN LA DEMANDA, CUANDO SE - EXCEDE O SE ESTÁ
A PUNTO DE EXCEDER LA CAPACIDAD DE UN TRAN,S_
FORMADOR YA EN OPERACIÓN,
2S4
ConexiOO de tr.msfonnadores en paralelo
Principales coneltiones de los transformadores
PARA CONECTAR LOS TRANSFORMADORES EN PARALELO Y GARAfiTIZAR SUCORRECTA OPERACIÓN, SE DEBEN CUMPli R CI ERTAS CONDICICNES COMO-
LA
LA
A)
B)
2SS
CORRIENTE NOMINAl PR IMARIA DE CADA TRANSFORMADOR,
IMPEDANCIA EQUIVAlENTE A LA CARGA RE FERIDA AL LADO PRI-
HARJO ,
A)
DEBE N TENER LOS MI SMOS VOLTAJES PRlt1ARJ<lS Y SECUNDARIOS ,
B)
DEBEN TENER EL MI SMO VALOR DE IMPEDANCIA EXPRESADO EN POft
C)
SE DEBE VERIFI CAR QUE LA PCILAR I DAD DE LOS TRANSFORMADOR ES
CIENTO O EN PCR UNIDAD.
IHPED~CIA INT(RNA DE CADA TRANSFORMADO R REFERIDAS AL-
LA
C)
,. LADO PRI MAR IO.
O)
LA
CORRIENTE REAL EN El PRIMARIO DE CADA TRANSFORMADOR
SOLUC ! ON
S EA LA MISMA.
A.l.
'~
· ··
1
1
f'l>!
l
1
1
1
1
1
:
X:>
1
1
1
1
1
CORRIENTE NOM I NAL EN El PR IMARIO DEL TRANSFORMADOR DE
250 KVA ES'
ARGA
,
1
1
1
1
:
LA
1
1
1
1
1
IN]
A.2 LA
l
:_ ~_j
:____ ~ ___ j
~
250.oo:J/7200 - 34.7 A
CORR IEJHE NOtUNAl EN EL PRIMARIO DEL TRAMSFORMADOR DE
100 KVA
E"
lN2 " 100.00017200 - 13.9 A
CONEXKJN EN PARALELO OC
PARA
TRAN"
.>f"~S
Al.IMEIHAA A UM CARGA
B)
PARA OBTENER EL VA LOR DE LA l t'J'fDAHCIA EQU IVALENTE DE
LA
CARGA REFERIDA AL LADO PRIMARIO . SE PUEDE RECURR I R Al CIR
CU lTO EQUIVALENTE DE LOS DOS TRANSFORMADORES CON LA CARGA,
E.JEI'll'lQ.2,_.
SE TI ENE UH TRANSFORMADOR DE
lHPEDANC JA DEL
6%,
QUE
250 KVA. 7200/220
VOl.TS COtt UNA
DEBE ALIMENTAR A UNA CARGA DE
330 KVA-
y PARA LO CUAL SE CONECTA EN PARALELO UN TRANSFORMADOR DE - -
100 KVA. 7200/220
CALCULAR :
VOLTS CON UNA IMPEDANCIA DEL
4%.
SE DESEA-
256
Principales conexiones de los transformadores
Conexión de tram.fonnadores en paralelo
257
CALCUL.A EN FORMA ANÁLOGA COHO:
z/
lA
r -IOOJ.VA
--- - .
=
EP2/KVA 2 •
7200~HXl.OOO =
518
OH<S
IHPEDAJ«:JA INTERNA REFERIDA AL LADO PRIMARIO ES Eti
TONCES:
t
X 51~
ZP2 - 0.04
= 20.7
OOMS
EL CIRCUITO COF\RESPONDIENTE A ESTAS CONDICIONES ES EL
lA
SIGUIENTE:
IMPEDANCIA DE LA CARGA REFERIDA AL LADO PRI MARIO
ES:
el
-··
7ZOOV
el
lA
CORRIENTE EN LA CARGA (AL PRIMARIO)
LA
IMPEDAHCIA NOMINAL DEL TRA~'SFORI'.ADOR DE
2SO KVA
R
FERJDA Al PRIMARIO ES:
LAs
COOR IEHTES SE DISTRIBUVEH
X
207 • 12.4
X
20.7 / ll2,4+20.7) = 28.8A
12 - le- 11 -46.0- 28.8 • 17.2 A
IMPEDANCIA INTERNA REFERIDA Al LADO PRIMARIO ES:
ZPl • 0.06
S IGUE :
l1 • le x ZP2 1 CZ•l • ZP2l
!1 • 46
LA
cott0
157.,....s
OHMS
SE OBSERVA QUE El TRANSFORMADOR
2
ESTA SOBRECARGADO VA
QUE L.A CORRIENTE QUE CIRCUlARA A TRAVÉS DEl rUSMO ES -
lA IMPEDANCIA NOMINAL DEl TRANSFORMADOR DE lQQ
KVA
SE
l2
=
17 .2A
QUE ES SUPERIOR A SU CORRIENTE NOMINAl - --
158 Pmcipales conexiones de
IH2 CIA
~s
transfornudores
Conexión de transformadores en paralelo 1!1'
J3 . 9A. ~ ESTO SE 1:EBE A QUf TIENE MENOR IMPEDAN-
QUE
EL TRANSFORMADOR
1 Y LA CORRIENTE TI :!NDE A -
(OKO SE TIEIE DIFERENTE VOLTAJE EN EL PRIMARIO~ DA CQ
HO RESULTADO UNA CORRIENTE CIRCULANTE, CUYO VALOR ES :
CIRCULAR POR LA RA.HA DE MENOR IKPEDAHCIA,
le = Eprl -
z
E.!Eiru..2.2.
Dos
+
••r1
Epr2
z.•r
2
TRAPISFORMADORES DE LAS S I6UIENTES CARACTERfSTICAS
SE COftECTAN lEN PARALELO
1
JRMSFORMAQOR
LA RELAC i lm DE TRANSF<lRKACIOtt DE CADA TRAHSFOOMADOR ES:
lRANSEDRMAOOR
2
lO tr:IA. 4600/230 Vous
ZE - 0.16 EN Tt.RHINOS
7.5 tr:IA 4485/230 VoLTs
ZE - 0.22 EN Tt:RMINOS
DEL SECUNDARIO
DEL SECUNOARICI
A¡
'W2 - 19.5
230
ÚLCULAR LA CORRIENTE DE CIRCt.U.CION EN EL SECUNDARIO~
LA lf'f'EDAHCIA DE CADA
DEBIDO A QUE NO TIENEN LA l'tiSPIA RE\.ACION DE TRANSFOR-
MARIO VIE NE DADA POR LA EXffiESION
MACIOH COHSIDERAHDO
QUE
TRANSFORMADOR~
REFERIDA AL
PR~
OPERAN EN VACfO,
U ..LILLLQJ!
[L DIAGRAMA CORRESPONDJ ENTE
dd
l2jl
, ' , ZEP¡
•
OHMS
010\S
LO TANTO:
( =
e
= 64
• 19, 52 X 0.22 = 83,(>6
lEP2
POR
202 X 0.16
~
64 •83.65
= 0.782
AMPERES ,
lUANDO ESTA OPERANDO EN VAcfO~ LA ÚN ICA CORRIENTE QUE
CIRCULA ES LA CIRCULANTE (PAAA ESTE CASO),
160 Principales conexiones de los transfonnadores
Conex.i6n de transfonnadore! en paralelo
261
LA CORRIEIHE EN LA CARGA ES~
le = ~ = ~ = 521
KV
0.2Q
Uos TRANSfORMADORES Cotl LAS CARACTERISTICAS SIGUIEN -
AIO'ERES
TES :
LA CORR IENTE DE TRAHSFORMACIÓH ES ~
fRAHSEORMADQR 2
75 KVA. 2400/2QU
ZE = 2.22
VOLTS
EH T~RMINOS
DEL SECUNDARIO
A
50 KVA . 2400/240
ZE -
4.15
VO LTS
EN TERMINOS
lA CORRIENTE DE CADA TRANSFORMADOR ES:
DEL SECUNDARI O
OPER AN EN PARALELO Y SE DESEA CALCULAR LOS
KVA
TREGA CADA TRANSFORMADOR CUANDO ALII'IENTAN
A UNA CAR-
GA DE
-[e
Es
1 •
1
QUE E.fi
~
=
AZ1 + AZ2
1 10x4.15x521
• 339A
e 10x2.22+ 10<4.15
12 - le - 11 = 521 - 339 .4 =U3l.6AJ
125 KVA.
SOLUCION
los KVA
CON
QUE
CADA
TRANSFORMADOR CONTRIBUYE SON:
KVA1 - 1¡ KV¡ = 339. 4 x 0.24 = 81.46
~ar--+----,...-Jd-··
1J
KVAz = l 2 KV2 • 181.6 x 0.24
SE.
= 43.57
DAN LOS SIGUIENTES DATOS PARA DOS TRANSFORMADORES-
MONOFÁS ICOS DE
11000/2300
TRANSFOHMAIJ()R tAEaillAil
VOLTS1
bO
C. P. S.
fu
100 KVA 265
Vo LTs
9.1
500 KVA 345
VoLTs
45.5 •
MP.
1000
WATTS
3370
WATTS
262
Princ¡pale$ conexiones de los transformadores
A)
Conexión de tnnsfonnadofa en paraJelo 161
CUAL ES LA MÁXIMA CARGA EN KVA
QUE
PUEDEN SUPUNI~
lA IMPEDANCIA TOTAL REFERIDA AL SECUNDARIO ES :
TRAR EL BANCO DE TRANSFORMADORES SIN CAUSAR CAl DAS DE VOLTA.tf: EN EL SECUNDARIO MAYORES DE 50 - -
VOLTS ,
(OMO LA MÁXIMA CAlDA DE VOLTAJE PERMISIBLE ES DE
B)
A ESTA CARGA
TOTAL~ CUÁNTOS
KVA ENTREGARÁ CADA --
TRANSFORMADOR ,
50
le • _'L "
S OL UCION
A)
VOLTS . LA CORRIENTE QUE PROVOCARÁ DICHA CAlDA
ES:
2l!_ •
z.
0.26
192.5 AMPERES
lA IMPEDANCIA DE CADA TRANSFORMAOOR SE CALCULA CON
POR TANTO~ LA CARGA MÁXIMA QUE SE PUEDE Ali"ENTAR~
LOS DATOS DE CORTO CIRCUITO .
z1 -
5.
lcc 1
12 -
~
Icc2
1.62
=
9.1
345
45.5
P = VI cos
.
VOLTS DE CAlO' ES:
29.12 ......
~
= 2300
X
192.50
X
O.b = 351 KW.
LA CORRIENrE DI:. LA LANGA REFERIDA AL PRIMARIO ES:
] .58
OHMS
1 •
C,.
LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE EN PARALELO ES:
Ze= ~= ~ Z1•Z2
50
SIN EXCEDERSE DE LOS
EN
~
A
J.92.5 • 40.4
4.78
AHPERES
ESTA FORMA~ LA CORRIENTE CON QUE CADA TRANSFDB.
HADOR
CONTRIBUYE~
ES:
6oHMS
29.12 +7, 58
LA RELAC IÓN DE TRANSFDRHACI6N ES:
•
~-
v.
• • KVA1 = !1 KV1 •
llQQQ -
2300
4.78
8.3 x 11 • 91.3
264
Principales conexiones de los transformadores
·' • KVA;¡ •
lzi<V2 •
32.1 K 11
353.1
CAPITULO
6
PRUEBAS A TRANSFORMADORES
CAPITULO
~
PRUEBAS A TRANSFORMADORES
6.1.
INTRODUCCIDN
LAS PRUEBAS SE HACEN EN LOS TRANSFORMADORES Y SUS ACCESORIOS POR DIS-
TINTAS RAZONES~ DURANTE SU FABRI CACION .. PARA VERIFICAR LA CONDJ CI ON IIE
SUS COMPONENTES,~ DURANTE LA ENTREGA .. DURANTE SU OPERACION COMO PARTE -
DEL MANTENIMIENTO,~ DESPU~S DE SU REPARAC ION.. ETC.
ALGUNAS DE LAS PRUEBAS QUE SE HACEN EN LOS TRANSFORMADORES SE CONSIDE-
RAN COMO BASICAS V ALGUNAS OTRAS VARU\N DE ACUERDO A LA CONDIC ION INDI
VIDUAL DE LOS TRANSFORMADORES Y PUEDEN CAMBIAR DE ACUERDO AL TI PO DE TRANSFORMADOR .. POR LO QUE EXISTEN DISTINTAS FORMAS DE CLASIFICACI ON DE
LAS PRUEBAS A TRANSFORMADORES .. POR EJEMPLO ALGUNOS LAS ClASIFI CAN -EN PRUEBAS DE BAJA TENSION Y PRUEBAS DE ALTA TENSUlN, TAMB J(;tl SE PUEDEN -
AGRUPAR COMO PRUEBAS PRELIMINARES,.. INTERMEDIAS Y DE VERIFICACION ( FINALES ) ,
lAS PRUEBAS PRE! U'IINARES SE REALIZAN CUANDO UN TRANSFORMADOR SE 1-\A - PUESTO FUERA DE SERVICIO PARA MANTENIMIENTO PROGRAMADO O PARA REVISION
PROGRAMADA O BIEN HA TENIDO ALGUNA FALLA. LAS PRUEBAS SE REALIZAN ANTES DE "ABRIR" EL TRANSFORMADOR Y TIENEN EL PROP0SITO GENERAL DE ENCOH_
TRAR EL TIPO Y NATURALEZA DE LA FALLA, LAS LLAMADAS PRUEBAS PRELIMINARES 1NCLUYEN:
1)
PRUEBA AL ACEITE DEL TRANSFORMADOR
2}
MEDIC ION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DE LOS DEVANADOS
3}
MEDI CI 0 N DE LA RESISTENC IA 01-\MICA DE LOS DEVANADOS
~}
DETERMINAC:lCIN DE LAS "CARA.ciERf-STTCAS DEl AISlAMIENTO
267
268
Pruebas al acei t~ del t ransfonnador 269
Pruebas a transformadores
lAS U.AM,DAS pRUEBAS INIE Rf1ED IAS. COHO SU NOMBRE LO I ND ICAI.:. SE fiEALI-
7)
ZA.N D~ANTE EL TRANSCURSO DE UNA REPARACIOt: O BIEN EN LAS ETAPAS INTER
PRUEBAS PARA LA DETERMHfAC ION DE LAS PrRDIDAS EN VAC IO V EN CORTO
CIRCUITO ( DETERMINACION DE IMPEDANCIA )
MEDIAS DE LA FABRICACI ON~ CUANDO EL TRANSFORMADOR ESTA EN PROCESO DE ARMADO 0 BIEN DESARMADO ( SEG0rt SEA EL CASO ) Y EL TIPO ·DE PRUEBAS DE-
8)
PRUEBA DEL AISLAH IEHTO ENTRE ESP I RAS POR VOLTAJE INWCIDO
9)
MfDICIOH DE LA CORRIENTE DE VACIO Y LA CORRIENTE DE EXCIT/\CION
PENDE DEL PROPOSITO DE LA RE PARACION O LA ETAPA OE FABRICACION~ POR LO GENERAL SE HACEJ; CUANDO LAS BOBINAS NO tiAN SIDO MONTADAS O •DESMONTADAS
( SEGON SEA EL CASO ) Y SON PRINCIPALMENTE LAS SIGUIENTES:
f'IEDIClfm DE LA RES I STENCIA DE AISLAMIENTO DE TORftiLLOS V HERRAJES
1)
CONTRA EL NOCLEO
EL ORDEN DE LAS PRUfBAS NO ES ~ECESARIAMENTE EL MEHCIONADO ANTERIORMEH
TE~ Y DE HECHO EXIST EN NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES QUE RECOMIENDAN QUE PRUEBAS V EN QUE OODEH SE DEBEN REALIZAR.~ ASI COMO CUANDO
2)
PRUEBA DE LA RES ISTENCIA DE AISLMIENTO OE TORNILLOS Y HEfiRAJES
SE DEBEN EFECTUAR
POR VOLTAJE APLICADO
3)
PRUEBA DE LAS BOQUILLAS POR MEDI O DE VOLTAJE APLICADO
6. 2 •
PRUEBAS Al ACE 1Tf DEL JRANSFORf'W)()R
EL ACEITE DE LOS TRANSFORMADORES SE SOMETE POR LO GENERAL A PRUEBAS DE
CUANDO SE HAN DESMONTADO LAS BOBINAS DURAt;TE UN TRABAJO DE REPAR.'.CION ..
RIGIDEZ DIELrCTRICA~ PRUEBA DE PERDIDAS DIELECTRICAS Y EVENTUALMENTE -
ENTONCES LAS PRUEBAS SE INCREMENTAN ,
ANÁLISIS QUIMICO.
LAS PRUEBAS FINALES SE HACEN SOBRE TRANSFORMADORES TERMINADOS DE FABRl
(UANDO SE TRATA DE PRUEBAS DE CAMPO~ LA CON.DICION DEL ACEITE SE PUEDE
CACIOti O ARMADOS TOTALMENTE DESPurs DE UNA REPARACION E INCLUYEN LAS -
DETERMIHAA POR DOS PRUEBAS RELATIVAAENTE SI HPUS . UNA QUE COHPARA EL ~
SIGVI'EHTES:
COLOR DE UNA MUESTRA DE ACEITE DEl TRAfriSfORHADOR BAJO
PRUEBA~
C-ott tm -
COHJUNTO O PANEL DE COLORES DE REFERENCIA QUE DAN UNA INDICACI ON DE LA
1)
PRUEBA AL ACEITE DEL TRANSFORMADOR
2)
t'EDICI Otl DE LA RESISTENC IA DE AI SLAMIENTO
EHllLSIFICACI ON QUE PUEDE TENER LUGAR, EL RECIPIENTE EN QUE SE TOMA LA
NJESTRA DEBE ENJUAGAR PRit'\ERO CON EL PROPIO ACEITE DE LA MUESTRA Y DE-
3
B ~ SER TOMADO DE LA PARTE IH FERIOR DEL TRANSFORMADOR DE LA VALVUl...A DE
DRENAJE,
J
PRUEBA DE fiELACIÓN DE TRANSFORMACION.
~)
DETERH I NACION. DEL DESPLAZAMIENTO DE FASE DE LOS GRUPOS DE BOBU:AS
CUANDO SE USA UN PfiOBADOR DE COLOR.. LA HUESTRA DE ACEITE SE DEBE COLO-
5)
DETERM INACION DE LAS CARACTER1STICAS DEL AISLAMIEfoiTO
PROBADOR DISEfiADA PARA TAL FI N· SE TIENE UN PEOUEfiO DISCO QUE GIRA Y QUE TIENE DI STINTOS COLORES D( REFEREt«:lA~ CUANDO EL COLOR DEL DISCO -
6)
PRUEBA DEL AISLAMIEtHO POR VOLTAJE APLICADO
ES SI MILAA AL DE LA MUESTfiA1 APAR ECE LP. DESIGNACI0N NUM( RIU. DEl COLOR
CAR EN TUBO DE VIDRIO TRANSPARENTE QUE SE INTRODUCE Ul UNA PARTE LEL -
DE LA MUESTRA DE ACEITE• DE HECHO ESTA PRUEBA S IRVE PARA VERIFI CAR El
Pruebas al aceite del transformador 271
GRADO DE OXJDACION DEL ACEITE Y DEBE MARCAR 0.5 f'ARA ACEITES NUEVOS Y
5 I"'.I.XII'\0 PARA ACEITES USADOS
.... .... .
r>oao;:(lo;:r>o.
<:OLO•ot•r>e
~
~
Ú El RANGO DE COLOR AMARILLO~ NARANJA Y ROJO INDICAN QUE EL TRANSFOR11ADOR PUEDE TENER DAROS SEVEROS,
6 , 2,1.
PRUEBA DE R!GIQEZ DIE! ECJRICA DEL ACEITE
ESTA PRUEBA SE HACE EN utt PROBADOR ESPECIAL DENQIIJNADO "PROBADOR DE fll
GI DEZ DIELECTRICA DEL ACEITE", EN ESTE CASO~ LA MUESTRA DE ACEITE TAHBJ[N SE TOMA DE LA PARTE INFERIOR DEL TRANSF ORMADOR~ POR 1"\EDIO DE LA -
LLAMADA V~ LVULA DE DREHAJE Y SE VACIA EN UN RECIPIENTE DENOMINADO "COfA ESTANDAR" QUE PUEDE SER DE PORCELANA O DE VIDRIO Y QUE TIENE UNA CA
f'ACIDAD DEL ORDEN DE 1J LITRO. fN OCASIONES EL ACEITE SE TOMA EN UN R.E.
CIPIENTE DE VIDRIO Y DESPU(S SE VACIA A LA COPA ESTANDAR QUE TIENE DOS
ELECTRODOS QU[ PUEDf.N SER f'LAHOS O ESFt:R I COS Y CUYO Dlk\ETRO Y SEPARACJOtf ESTA NORMALIZADO DE ACtiERDO At TI PO DE PRUEBA, EL VOLTAJE APLIC6
DO ENTRE ELECTRODOS SE HACE POR MEDIO DE ~ TRANSFORMADOR REGULADOF! lti
TEGRADO AL PROPIO APARATO PROBADOR, De:Sf'UtS DE \.LENADA LA COPA ESTANDAR SE DEBE ESPERAR ALREDEDOR DE 20 MINUTOS PARA PERMITIR QUE SE ELII'\1
NEN LAS BURBUJAS DE AIRE DEL ACEITE ANTES DE APLICAR EL VOLTAJE; EL VOLTAJE SE APLICA ENERGIZANDO EL APARATO POR MEDI O DE UN SWITCH QUE PREVIAMENTE SE NA CONECTADO A UN CONTACTO 0 FUENTE DE ALIMENTACIÓN COMON Y CORRIENTE. EL VOLTAJE SE ELEVA GRADUAU1ENTE POR MEDIO DE LA PERl
LLA O MAHIJA DEL REGULADOR DE VOLTAJE ~ LA TENSIÓN O VOLTAJE SE RUPTURA
SE 111D'E POR f1EDI O DE UH VOLTMETRO GRADUADO EN KlJ.2Y2Lll.,
V ISTA OE UN PROBADOR DE
DE RK3tOEZ DIELECTRtCA DE'L
270
ExiSTEN DE ACUERDO DISTIKTOS CRITERIOS DE PRUEBA~ PERO EN GENERAL SE PUEDE AFIRMAR QUE SE PUEDEN APLICAR SEI S RUPTURAS D IEL~CTRICAS CON INTERVALOS DE 10 MINUTOS, lA PRIMERO NO SE TOM..O. EN CUENTA 1 Y EL PROMEDIO
DE LAS OTRAS CINCO SE TOMA Ca-10 LA TENSION. DE RUPTURA O RIGIDEZ DJL_L(,
TR ICA, NORMALMENTE LA RIG I DEZ DIEL~CTRI C4 EN LOS ACEITES AISLAtHES SE
DEBE COI"'PORTAR EN LA FORMA SIGUIENTE:
VALORES NINIMOS
VALORES MININOS
CON ELECTRODOS SEMI ESFERICOS Y SEPARAClON
DE 1-016mm
ZOt<V PARA ACEITES USADOS
30t<V PARA ACEITES NUEVOS
2!1 KV 1'1\RA ACEITD USADOS
li!IKV PARA ACEI'TESNI.EYOS
CON ELECTRODOS DE 2!1_4.,...
DE RIGIDEZ DIEL.fCTAICA
DE DIAIIIETRO
'1' 2.54DE SEPII.RACIOJI
COPA
\liSTA EXTEfiNA
ESTANDAfl
COPA ESTANDAR PARA PRUEBA DE
R IGIOEZ OIELECTRICA DEL ACEITE
mOSADOR pE RIGIDEZ DIELECTRICA
DEL ACEITE
1-VASIJA O RECIPIENTE
:5-CClNDIJCTOR
4 - CONTROL DEL TRANSFORMAOOR REGULAOOR
5-t.IEOIDOR DE IIILOVOUS
7 . - L AioiPARA DE CONTROL
8:--CABL E PRINCIPAL
9.-PALANCA DEL INTERRUPTO"
10-TEANI NAL DE TIERRA
272
273
274
Pruebas a transformaaores
ACEITES DEGRADADOS Y CONTAMI NADOS
Pruebas al aceite del transformador 775
DE10A28KV
ACEITES CARBONIZADOS NO DEGRADADOS
DE28 A33 KV_.
AcEITE HUEVO S I N DeSGASIFICAR
DE:33AtiÜKV
PUEDE INDICAR DETERIORO DE COHPUESTOS AISLANTES.
PARA LOS FINES DE DECISION SOBRE CONDIC ION ES DE UN ACEITE. UN VALOR DE
FACTOR DE POTENCIA DE 0,5% ES CONSIDERADO SATISFACTORI O PARA OPERACJON, CUANDO El FACTOR DE POTENCIA SE ENCUENTRA ENTRE 0,6 Y
ACEITE NUEVO DESGASI FICADO
DE40A50KV
2%..,
El - -
ACEITE SE DEBE CONSIDERAR COMO RIESGOSO. POR LO QUE SE RECOMIENDA QUE
SEA REACOHD 1 C 1ONADO O REEMPLAZADO,
AcEITE REGENERADO
DE50A60KV
Úl FORMA GfNERAL SE PliEII: DfC I R
los VALORES ANT ERIORES SE REFIEREN A NORMAS DE PRUEBAS DE ACUEROO A
LOS ELECTRODOS, SI SE USAN ElECTRODOS DE 25.4 M
QUE LOS VALORES M}J(:IMOS ACEPTABlES ~:
-
DE DIÁMETRO CON UNA -
0,5 PORCJENTO DE FACTOR DE POTEtiCIA REFERI DOS A 20•c PAAA TRANSFORMADORES tiUEVOS
S EPARACION DE 2 , 54 MM LA TENSlON DE RUPTU RA DEBE SER CUANDO MENOS
25 KV EN ACEITES USADOS Y 35 KV EN ACEITES NUEVOS
l
( UNO ) f>ORC1Ef!ITO DE FACTOR DE POTENCIA REFERIDOS A
20•c
PARA
TRANSfCRHADO!tES USADOS
CUANDO SE USAN EL ECTRODOS DE DISCOS SE/'\IESFlRI COS CON S EPARACtON DE
-
1.016 MM LA TENSION DE RUPTURA MhHMA EN ACE ITES USAOOS ES DE 20 KV Y
6.2.3.
DE 30 KV MINJMO EN ACEITES NUEVOS
AHAUSJS QU(MICO DE l Agi TE
EsTE ANÁLISIS TIENE
6,2.2.
flBIJW DE FACTOR DE POTENCIA DE!
ACEITE
cato
PROPGSJTO OBSERVAR SI lAS CARACTERISTICAS QUl
MICAS DEL ACEITE DE UN TRANSFORH.uoft Clt\Plf CON lAS ESPECIF ICACIONES DE JitORXA, EL AHAl.ISJS ES ESEHCJAL DElUDO A CIUE CUAlQUIER CAMBIO EM LAS
PUEDE. DEBILITAR LA COHDICION DEl TfiANSFOR-
[STA PRLEBA PE RMITE OBTENER JNF ORMC I{\ t-; RELACIONADA CON Lfr. COtiTAM INA-
CARACTERfSTICAS DEL ACEITE
CIOI'l O DETERIORO DEL ACEITE, EL CONC EPTO DE FACTOR DE POTENCIA ES EL -
"-'DOR. POR EJ EMPLO, UN INCREMENTO EN El NÚMERO ACIDO DEL ACEITE. DEHQ-
MISMO EMPLEADO PARA LOS CIRCUITOS El~CTRlCOS EN GENERAL, ES DECIR
MINADO TAMB I~N ACIDEZ O MOMERO DE NEUTRALIZACION DEL ACEITE O UN DECR,J;
ES
EL COSENO DEL ANGIJLO FORMADO ENTRE LA POTENCIA APARENTE EXPRESADA EN -
MENTO EN SU PUNTO DE FlAMEO INDICA QUE El ACElTE SE HA DESCCMPUESTO
t:.VA Y LA POTENCIA REAL EXPRESADA EH KW, ESTO DA LA MEDICIÓN DE LA CO-
MO RESULTADO DE Utl SOBRECALENTAMIENTO LOCAL EN El TRANSFORMADOR,
RRIENTE DE FUGA A TRAVES DEL ACE ITE, LA CUAL A SU VEZ SE INTERPRETA
CO
cg
MC1 l.fiA MEOICJON DE COKTAMINACJ0rt O DETERIORO DEL ACEITE.
CUANDO SE TRATA DE REPARACIÓN DE TRANSFORMADORES, El ANALIS IS OUfMICO
DEL ACEITE PUEDE SER HECHO EN FO RMA BREVE, ES DECIR NO COMO CUANDO SE
NORMALMENTE UN ACEITE NUEVO , SECO Y DESGASIFICADO ALCANZA VALORES TAN
TRATA DE GR ANDES VOLÚMENES PARA l lENADO DE TRANS FORMADOR ES NUEVOS, [ s-
BAJOS C0110 0. 05% REFERIDOS A 20•c, VA QUE COMO SE SABE UN VALOR AlTO -
TE ANÁLISIS BREVE DESDE LUE GO INCLUYEN LA DETERI'11NACI0N DE LA ACIDEZ,
DE FACTOR Df POTENCIA INDICA DETERIORO O CONTAI'IJNACI01t COM H~EDAD,
-
CARBON HA.TERIAS CONDUCTORAS, BARN IZ O COMPUESTOS ASFALTICOS, TP-MBJ[t; -
PUNTO DE ESCURRIMIENTO., COHTENJOO DE AGUA. CONTENIDO DE PART I CU.AS DE
cARBOt;,
IMPUREZAS MEcAM CAS Y TRAiiSPAJ!ENC IA· los CotrrENIDOS ADtUSI-
176
Prueba~
a ttansformadores
BLES DE ALGUNOS DE ESTOS ELEMENTOS SE DAN EN LAS NORMAS CORRESPONDIENTES.
LA ACIDEZ INDI CA CUANTOS MILIGR/\HOS DE HIDRO)(IDQ DE POTASIO ( kQH ) SE
REQUIEREN PARA NEUTRALIZAR LOS ACI DOS CONTENIDOS EN UN GRAMO DE ACEITE
LA TEMPERATURA DEL PUNTO DE ESC URR IMIENTO PARA UH ACEITE NUEVO Y SECO
NO DEBE SER INFERIOR A 135•c Y PUEDE PERMIT IRSE QUE BAJE DURANTE LA OPERACiliN NO MAS DE 5°(, ADICIONALMENTE SE DEBEN HACER PRUEBAS AL ACEI.
Pruebas al aceite del transformador I17
ACEITE O PURifiCADOR, ESTE APARATO CONSISTE PRINCI PALMENTE DE UN TAMBOR PURIFICADOR 0 SEPARADOR ( 1 ) QUE EN SU INTERIOR TIENE UN CIERTO NÚM ERO DE PLACAS EN FORMA DE CONOS CON PERFORACIONES. LAS PLACAS SE C_Q_
LOCAH EN FORMA DE PACLI'ETES, UNA JutiTO A OTRA EN PARALELO SOBRE UN EJ E
COMúN ( LA SEPIIRI\CIÓN ES DEL ORDEN DE MILIHETROS O FRACCI ONES DE 1'\JLf"lETROS ) , EL PFIOPOSITO DE LAS PLACAS ES SEPARAR El ACEITE DE MANERA
:iUE SE INTENSIFIQUE LA PURIFICACICiN ,
TE DE TRANSFORMADORES DE VISCOSIDAD, ESTABILIDAD, DENS IDAD, PUNTO DE -
EL ACEITE ENTRA AL SEPARADOR A TRAVI:S DE UN INGRESO CENTRAL· EL ACEITE
COHGELAC JOH, ETC .
A SER PURIFICADO SE BOMBEA AL INTERIOR DEL SEPARADOR Y SE EXTRAE PQR MEDIO DE DOS BOMBAS ( 2 ) , LAS IMPUREZAS SE REM.UEVEtl DEL ACEITE EN FOR
MA INTESIVA A UNA TEMPERATURA DE 50.,C A 55• (, EL SEPARADOR DE ACEITE ESTA EQUIPADO CON UN CALENTADOR ELECTRICO ( L¡ ). SE TIENE UN FILTRO M.f
TliLICO DE MALLA MUY FINA ( 5 ) QUE ESTÁ CONECTADO EN LA TUBERfA DE Ef\1l RADA DEL ACEITE y SIRVE PARA CAPTURAR PARTICULAS Y PREVENIR SU ENTRADA AL APARATO . EL TAI".BARO SEPARADOR ESTA ACCIONADO POR UN /"'.OTOR EL~C­
TRICO ( 3 } POR MEDIO DE BANDAS O ENGRANES, POR EJEMPLO, SI EL TNIBOR
SE ACClONA A 6800 RPM, SE ENTREGAN DEL ORDEN DE 1500 LITROS POR HORA.
6,2.-4,
REHAJ}ILITACION DE ACEITES
LAS PRUEBAS A LOS ACEITES DE LOS TRANSFORMADORES TIENEN COMO PROPCiSJTO
DETERMI NAR SU ESTADO PARA SU UTILIZACION EN TRANSfORMADORES HUEVOS O CUANDO SE HAN REPARADO DURANTE LAS ETAPAS DE KAHTENIMIEHTO O FALLAS
QUE PUEDAN TENER,
CuANDO LAS CARACTERfSTICAS DEL ACEITE NO CUMPLEN CON LAS ESPECIFJCACIO.
HES DE NORMAS, ENTONCES ES NECESARIO QUE SE SOMETAHA PROCESOS DE REHABILITAC ION. PARA TRATAR Df OBTENER LAS CARACTERf STICAS DESEADAS.
6,2, -4,1.
SI EL ACEITE CONTIENE DEMASIADAS IMPUREZAS EL PUR IF ICADOR DEL ACEITE SE REAJUSTA PARA SEPARAR EL AGUA EN FORMA PRELIMINAR• SE HACE ESTO REA
RREGLN/00 l.AS PLACAS DEL TAMBOR SEPA.~. SI EL CONTENIDO DE lf'WURFZAS NO ES MUY ALTO, EL APARATO SE DEBE AJUSTAR NORMAU\ENTE.~ ES "DECJR,
PARA SEPARAR SII'IULTiiNEAMENTE EL AGUA Y LAS PARTICULAS EN SUSPENSJON.
LI MPI EZA DE MEZCLAS E IMPUREZAS MECANICAS EN LOS ACEITES
SfPARAC I QN POR CENIR IF UGADC
E.x1 STEN BAS 1CAHEHTE DOS M~TODOS PARA REMOVER MEZCLAS E 11'\PUREZAS EN LOS ACEITES DE TRANSFORMADORES, ESTOS M~TODOS SON : SEPARACJON POR CENTRIFUGADO Y POR FILTRADO
PoR 1'1EDIO DE ESTE MíTOOO, EL ACEITE SE LIMPIA FORZÑIDOLO A CIRCULAR A
TRAV~S DE UN MEDIO POROSO CON UN ELEVADO NÚMERO DE PEQUEÑAS PERFORACIQ
NES EN LAS CUALES SE ATRAPAN EL AGUA EN SUSPENSIO~ Y LAS IMPUREZ/IS,
TAL MEDIO PlJEDE SER CARTON PRENSADO O TELA,
POR EL HlTOOO DE CENTRifUGADO SE LIMPIA EL ACEITE DE AGUA E IMPUREZAS,
.\G I TANDOLO A ALTA VElOCIDAD EN UN APARATO DEJKlMJfiADO CEMTRIF\Xiii.OOR DE
El APARATO PARA FILTRAR EL IICEITE SE LE CONOCE COHO " FILTRO - PRENSA"
Pruebas de resistencia de aislamiento
219
Y CONSISTE DE UN CONJUNTO DE MARCOS METALI COS Y PLACAS CON PAPEL FILTRO COLOCADO ENTRE ELLOS~ LOS MARCOS Y PLACAS SE COLOCAN EN FORMA ALTERNADA. AL
~RUFO
TOTAL DE PLACAS
Y MARCOS SE LE SUJ ETA POR MEDI O DE
DOS PLACAS Y Ufl TORNILLO SIN-FIN DE AJUSTE.
LOS MARCOS .. ,.PLACAS Y FILTROS DE PAPEL TIENEN CADA UNO DOS AGUJEROS EN
LAS ESQUINAS INFERIORES~ Ul'lO SIRVE PARA EL INGRESO DEL ACEITE QUE VA A
SER LIMP I ADO Y El OTRO PARA LA SALIDA DEL ACEITE LIMPIO. EL ACEITE A LIMPIAR SE BOMBEA AL "FILTRO PRENSA" A UNA PRESION DE l¡ A 6 X ¡{J5 PA Y
lli INCREMENTO EH LA PRES IÓH DURANTE EL PROCESO DE FILTRADO. INDI CA QUE
~NTESOELF IL~
O)_ ... ARCO
LOS FILTROS ( PAPEL FILTRO ) DEBEN SER REEMPLAZADOS.
b)_ PLACA
A-ENTitADADEACitiT!: ONJt.:lf)
8 - .QUDAOE J\CI<IT" LI ..... IO
6. 3
PRUEBA DE R[SISTENClA DE AI SI.IlMIENTQ
Pft i!::NSA FILTRO
.._ .....,.,. ,.. II L..AVT_tM..Lo_~.,.--.,. 11
t.-e ..... IO'Q -~'O' M<IITM -'L-..._,..JIAOO
s~--011-IE NOH
l.A
PRUEBA DE llESI STENCIA Df. AISLAMIENTO EN TRANSFORMADORES SIRVE HO SQ
LO PARA VER IFI CAR LA CALI~AD DEL AI SLMIIENTO EN TRANSFORMADORf.S, TAM-
4-1UoL1<>-'I)O!:ACIItTII
BJ(N PERMHE VER I F I CAR EL GRADO DE 11UMEDAD Y EN OCASIONES DEFECTOS SE-
5.-II!:HTRACI'II>IIACI'"ITI"
VEROS EN EL AISLAMIENTO.
&-J,tOT<Jflllr.LI:CliiiCO D E L A - eA
l.J. RESISTENCIA DE AISLAHIENTO SE MIDE POR MEDIC DE UN APARATO CONOCI DO
CMl "MEGtiE.R", El HEGGER CONSISTE DE UNA f"UEflTE DE Allto\E.HTACI~ tti Co-
S~ N· IICO G ._TII
RRIENTE DIRECTA Y UN SISTEMA DE MEDICICiN .
lA FUENTE ES
UH pEQUERO GEN_f
RADOR QUE SE PUEDE ACC I ONAR EN FORMA MANUAL O ELe_CTRICAMENTE. EL VOLTA
JE EN TERMINALES DE Utl MEGGER VARIA DE ACUERDO AL FABRICAfHE Y A S I SE
TRATA DE ACCIONAMIENTO MANUAL O ELECTRICO. PERO EN GE NERAL SE PUEDEI't ENCONTRAA EN FORMA COMERCIAL MEGGER DE 250 VOLTS, 1000 VOLTS Y 2500
-
VOLTS. lA ESCALA DEL lttSTR\.t\EHTO ESTA GRADUADio PARA LEER RESISTENC I AS
DE AISLAMIENTO EN EL RANGO DE Ü A 10,000 MEGOHMS·
LA
RESISTENCIA DE AISLAMIENTO
DE
UN TRAFORMADOR SE MIDE ENTRE LOS DfVl!
HADOS CotiEt:TAIJOS TODOS ENTRE SI. CONTRA EL TANQUE CONECTADO A TIERRA y
ENTRE CADA DEVAAADO Y EL TUiQUE, C0H EL
DOS A TI ERRA·
VISTA E)I(T~RNAOfó:UN PURIFICAOOR C ENT"RJFUOO
DE ACEITE
278
RE~IO DE LOS DEVANADOS CONECTé
280 Pruebas a transformadores
PARA UN TRANSFORMADOR DE DOS DEVANADOS SE DEBEN TOI"".AR LAS SIGUIENTES fEDIDAS :
.
-
ENTRE El DEVANADO DE AlTO VOLT AJE Y El TA NQUE CON EL DEVANADO DE Bé
JO VOLTAJE CONECTADO A TIERRA
-
ÚfTR( LOS DEVMADOS DE ALTO VOLTAJE Y BAJO VOLTAJE CONECTADOS ENTRE
LI!CT\JIU IIIHIIIIII•.
1 Mt:90t!M PCHt CA04
Dl HllJEU
25
VECe~ n vtll.TA,JE !)E
FAH A P'&H. IEX1'1tESAOO
EN kV- .-I>UeADOS
DUftAHTI 1 IIIIILITO
voc...n
SI, CONTRA EL TANQUE
L--..Ll\
ESTAS MEDICIOHES SE PUEDEN EXPRESAR EN FORMA SI NTETIZADA COMO :
ALTO VOLTAJE Vs. TANQUE + BAJO VOLTAJE A T I ERRA
BAJO VOLTAJE Vs. TANQUE + ALTO VO LTAJE A TIEF'RA
ALTO VOLTAJE+ BAJO VO\.TAJE Vs. TANQUE A TIERRA
VISTA DE UN MEGGER CON ACCIONAMIENTO MANUAL
CUANDO SE TRATA DE TRANSFORMADORES CON TRES DEVANADOS LAS MEDICIONES QUE
-
PARA PROBAR RESISTENCIA DE AlSLAMI ENTO
SE DEIIEN EFECTUAR SON LAS SIGUIENTES:
ALTO VOLTAJE ( PRIMARIO ) Vs. TANQUE CON LOS DEVANADOS DE BAJO VOLTAJE ( SECUNDARIO ) Y MEDIO VOLTAJE ( TERCI ARIO ) A TIERRA
I"'EDIO VOLTAJE ( TERCIARIO l Vs. T~ CON LOS DEVMiADOS DE ALTO
-
VOLTAJE Y BAJO VOLTAJ E A TI ERRA
-
BAJO VOLTAJE ( SECUNDARIO ) VS. TANQUE, CON LOS DEVANADOS DE ALTO VOLTAJE Y MEDI O VOLTAJ E A TIERRA
-
ALTO VOLTAJE Y MEDIO VOLTAJ E JUNTOS Vs. TANQUE, CON El DEVANADO DE
BAJO VOLTAJE A TI ERRA
ALTO VOLTAJE + MEDIO VOL J AJE + BAJO VOLTAJE Vs. TNtQUE
281
o
Medición de Ja resistencia de Jos devanados 281
PARA DETERMINAR EL VALOR MINIMO A ACEPTAR DE RESISTE NCI A DE AI SLAMI ENTO CONSI STE EN MULTIPLICAR LOS ¡,V DE FASE A FASE POR 25 PARA SABER ELVALOR HINIMO DE 20"'( O BIEN SE PUEDE ACEPTAR 1000 MEGHOMS A 20 "'( PARAVOLTAJES SUPER I ORES A 69 KV APLICADoS ~ANTE ¡-MINUTO ( 60 SEGUNDOS )
LA OTRA REGLA ESTABLECE QUE EL VALOR MfNIKO DE RESI STEHCIA DE AI SLA -MIENTO DEBE SER DE 1 MEGOHM POR CADA 1000 VOLTS DE PRUEBA ,
6. ~ .
MEIJICIOO DE LA RESISTENCIA Df LOS
lJE\'ANAmS
ESTA PRUEBA SE HACE PARA MEDIR LA RESISTENCIA DE CADA DEVANADO Y DE E.S.
TA HANERA VERI F ICAR EL cAlCULO DE LAS P~R O IDAS POR EFECTO JOULE D()HJ)E(R!2) ASI COMO LA COMPONENTE DE CAlDA DE VOLTAJE POR RES I STENCI A V LAELEVACIÓN DE TEMPERATURA BAJO CARGA, OTRO ASPECTO QUE REVELA A ESTAPRUEBA. ES LA VERI FICAC I0N DE QUE LAS CONE)(:IONES INTERNAS ESTÁN HECHAS
CORRECTAI<EHTE,
Pruebo de re1oc:i6n de trontformoc:i6n o untrcnsformodor
Ponfled1o del TTR ( Trcnstormer-Tni-T~Jrn- Rotio l
Los COI"otulos del iflstrwnetlto COJ nql(lndM o dittlnlos o}utles
PARA EFECTUAR ESTAS MEDICIONES, SE HACE USO DE UNA FUENTE DE CORRIE NTE
DIRECTA CON V0t.Jll'.éTROS Y AMPtRMETROS Dé RANGOS APROPI ADOS, ~ANTE LA
PRUEB A)tSE DEBE TOf'tAR lA MfDICIÓH DE LA TEMPERATURA POR I'EDIO DE TERMÓ-
METRO O TERMOPARES, (OMO MEDIDA DE PRECAUCION PARA EVITAR RIESGOS PORVOLlAJ ES INDUCIDOS. SE DEB E PONER EN CORTO CIRCUITO EL DEVANADO Al QUE
NO SE EFECTUA lA MEDICI0N .
LA
RESISTE NCIA DA CADA DEVA NADO SE OBTIENE POR SIMPLE APLICACt0N DE LA
lEV DE ÜHM R • f/1. ES DECIR. DIVIDIENDO EL VOLTAJE APLICADO ENTRE LACOAA I ENTE QUE CJRClU,
Pruebo de resistencio de oislomiemo del devonodo de un
trllfl•fwmodor pot medio de un meooer
28l
Prueba de polaridad
W Pruebas a trnnsformadores
285
EL IZQUI ERDO . EN EL LADO DE BAJO VOLTAJE C(IN LAS LETRAS X¡~ X2~ E TC .~
LEYENDO DEL LADO I ZQUI EROO HACIA EL LADO DEREC HO PARA P<JLARIDAD SUSTRACTIVA Y DE DERECHA A IZQU I ERDA PARA POLA~ lDAD ADITI VA.
E;r-~-t · ~~~~~o
CONEKI&! EN CORTO
CIRCUITO(OPCION ...ll
()EL DEVANADO NO
~-
!BATE ..... ) +
~
A
.1/"'
CCV~AO..CUE
~=L ...
AIESD-
L____
VOLTAJE SE CONECTA UN PUENTE P. SE CONECTA UN VOLTHETRO
Ex ENTRE LAS -
OTRAS DOS TERMINALES ADYACENTES V OTIKJ VOLTMETRO Ep SE CONECTA A TRAV ~S DEL DEVANADO DE ALTA TEflSION.
_ ....
TRA...SFOfitU\OOfl
8Aol()
PARA DETERMINAR CUANDO UN TRANSFORMADOR POSEE POLARIDAD ADITIVA O SUSTRACTI VA~ SE CONECTA AL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE UNA FUENTE DE C(IRRI Eii
TE ALTERNA EG V ENTRE. LOS DEVANAOOS ADYACENTES DE ALTO VOLTAJE y BAJO
PRUII:QA
CONEXIONES PARA LA MEDIClON DE
RESISTENCIA (OHMICA) DE DEVANADOS
SI LA LECTURA DE Ú
DA UN VALOR SUPERIOR A LA DEL VOLTM ETRO EP SE DICE
QUE LA POLARIDAD ES ADITIVA~ LO QUE S I GNIFI CA QUE LAS TERM I NALES H1 y
X¡ SE ENCUENTRAN OPUESTAS DIAGONALMENTE,
PoR
OTRA PARTE1 SI LA LECTURA
Ex
DA lt4 VALOR INFERIOR A EP1 SE DICE
-
QUE LA POLARIDAD ES SUSTRAC TI VA Y LAS TERMINAUS H¡ Y X! ESTAtl ADYACE!t
TES .
LAS MEDICIONES OBTENIDAS PARA TODAS LAS FASES Y PASOS DE CONTROL
~DOP­
TADOS NO DEBEN DIFERIR ENTRE S I MAS DEL 2%. SE DEBEN TOMAR EN CONSIDE·
~ACIÓN
LAS CORRECCIONES POR TEMPERATURA.
Et:j.~¡ES TA PRUEBA DE POLAR I DAD~ El
PUENTE P CONECTA EFECTIVAMENTE AL VOL-
TAJE SECUNDAR IO Es EN SERIE CON El VOLTAJE PRIMARIO EP~ EN CONSECUENCI A Es O SE SUMA O SE RESTA A [p , EN OTRAS PALABRAS:
6.5.
Ex =
PRUEBA !E EClMIDAD
ESTAS PRUEBAS SE REALIZAN PARA DETERMINAR ( CUANDO ES NECESARIO ) COMO
Ex
EP
+
Es PARA POLARIDAD ADI TI VA
= EP - Es PARA POLARIDAD SUSTRACT I VA
SE ENCUENTRAN DEVANADAS UNAS CON RESPECTO A OTRAS LAS BOBINAS DE UN - TRANSFORMAOOR DE MODO QUE LA "DIRECCION" DEL VOLTAJE SECUNDARIO SE PU,t
DE CONOCER CUANDO SE CONECTEN EN PARALELO LOS TRANSFORMADORES O B 1EN -
OTRA FORMA DE DETERM INAR LA POLAR IDAD DE UN TRANS FORMADOR ES POR MEDIO
FORMANDO BANCOS POLIFASICOS. EN GEN ERAL LAS TERMINALES SE MARCAN DEL -
DEL USO DE UNA FUENTE DE CORRIEN TE CONTINUA Y POR MEDIO DEL LLAMAD()
LADO DE ALTO VOLTAJE COMO Hv H 2 ~ H3
•GOLPE I NDUCTI VO", SE CONECTA UNA BATERf A O FUENTE DE CORR IENTE CONTI-
LEYENDO DEL LADO DERECHO HACIA -
-
NUA EN SER I E CON UN SWITCt1 ABIERTO Al DEVANADO DE BAJO VOLTAJE DEL - TRANSFORMADOR
LA TERMINAl COiiECTADA AL LADO POSIT IVO DE LA FUEHTt: SE
Prueba de desplazamiento de fase
287
MARCA CDN X¡. UN VDLTMETRD DE CDRRIENTE CDNT INUA SE CONECTA A TRAVtS DE LAS TERM INA LES DE ALTO VOLTAJE, CUANDO EL SW ITCH S E CIERRA SE INDU-
CE MOMENTAN EAMENTE UN VOLTAJE EN EL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE, S I EN E.[
TE MOMENTO, LA AGUJA DEL VOLTHETRO SE MUEVE AL INTERIOR DE LA ESCALA,
LA TERMINAL DEL TRANSFORMAD OR CONECTADA AL LADO POSITIVO DEL VOLTMETRO
SE MARCA CON
H]
V LA OTRA CON
H2.
TRANSFORMADORES TR I EASICOS
Determinocidn de lo polaridad de un trouformodor usañdo
uno fuente de C.A
lA
DETERHINACION DE LA POLAR IDAD EN TRANS FORMADORES TRIFÁSI COS ES DE -
ALGUNA MANERA MAS COMPLICADA QUE EN LOS TRANSFORMADORES MONOEA.SlCOS . [N ADICION A LA DIRECCION DE LOS DEVANADOS; PUEDE EX I STIR UN DESPLAZA I'II ENTO ANGULAR ENTR E LOS VOLTAJES SECUNDARIOS, DEP ENDIENDO DE COMO LOS
DEVANADOS DE AI..TO VOLTAJE EST¡;N CONECTADOS A LA ALIHENTACI ON TR IFAS ICA
PRIMARI A.
PARA SIMPLIFICAR LA CONEXION DE LOS TRANSFORMADORES TR IFASICOS, LA TER
MINAL
Sll oogujodll~lll, llldl>fta .,_
la ncala d con-ar .. ••itc~,la•ono~­
lll•polari-delal-""doac.iro:iHn
Deter mlnoción de lo polaridad de un transformador mooofoslco uSCJndo
uno fuant~ de Corr l~nt~ Contlf'luo
u
•.
H¡
SE LLEVA FUERA O AL EXTERI OR DEL LADO DERECHO VI ENDO AL LADO
DE ALTO VOLTAJE DEL TRAN SFORMADOR, l A TERMINAL
X¡
SE COLOCA HACIA EL
LADO IZQUIERDO VIENDO El LADO DE BAJO VO LTAJ E DEL TRANSFORMADOR .. EL
RESTO DE TERMINALES
H V 'X
-
SE NUMERAN DE ACUERDO A LO INDICADO EN LA. TA
BLA 6.1.
6. 6. PRU!JlJ\ OC DESPLAZAMIENTO DE FASE
COMO
S~
HA MENC I ONADO ANTES, PARA LOS TRANSf.QRMADORES TRIF ASICOS ES
CESARlO CONOCER LA POLARIDAD DE CADA GRUPO DE DEVANADOS
o{
N~
FASE, ASf -
CONO EL DESPLAZAMIENTO ANGULAR QUE 'PUEDE LXISTIR ENTRE• LOS CORRESP ONDIENTES DEVANADOS SECUNDARIOS ANTES DE QUE LAS UNIDADES SE CONECT EN EN
PARALELO O FORMANDO BANCOS,
lndicacHÍn de los morco• da poloridod en un transformador monofo&IW
UN TRANSFORMADOR TR I FAS ICO TfPJCO, TIENE UNA PLACA DE DATOS O C::ARACTERfSTICAS QilE INCLUYE UN DIAGRAMA { LLAMADO DIAG RAMA DE VECTOR DE VO~TA
288 Pruebas a transformadores
Pruebas 111aislamiento de los transfonnadcres
JES) QUE MUESTRA LAS RELACIONES ENTRE LOS VOLTAJES DE LAS TRES FASES DE
ACUERDO A LO HOSTRAOO EN LA TABLA 6,1.
E.t_ DESPLAZMI ENTO ANGULAR EN-
CJÓN TRIFASICA V SE ADMITE UNA TOLERANCIA DE
289
!: 1%.
TRE LOS DEVANADOS DE ALTO VOLTAJ E Y BAJO VOLTAJE. ES EL AHGULO ENTRE LAS LINEAS QUt PASM DEL PUNTO NEUTRO DEL DIA6RAI'IA DE YECTOO Df. VOLTAJES. A TRAVÍS DE H¡ V X! RESPECTIVAI'\ENTE.
EL OTRO M!TOOO Dt. 1'\EDJ CION DE LA RELACi lltt DE TRAHSFORMACION ES POR MEDIO DE UN APARATO DENOMINADO
nR ( TRAHSFORMER TEST-TURN RATI O )
y
QUE
CONSISTE DE UNA SERIE DE AJUSTES PAAA DAR SU'" I CIEHTE PRfCISilltt A LA
-
PARA VERIF ICAR EL DESPLAZAMIENTO DE FASES UNA DE LAS TERMINALES H SE -
l.ECTmA .. QUE SE TOHA CONECTA.NOO CABLES A CADA UNO DE LOS DEVAHAOOS DEL
CONECTA A UNA DE LAS TERM INALES X C01'10 SE Mt.ESTRA EN LA TABLA 6.1, [L
TRANSFORMAfiort ( POR PAREJAS J • El APARATO ES EN REALI DAD UHA FUENTE DE
VOLTAJE REGULADA,
PRJHARJO DEL TRMSFORMAOOR SE CONECTA A UNA FUENTE DE VOLTAJE TRIFASICA A BAJO VOLTAJE ( PREFEREHTE/'\ENTE MUCHO MAS BAJA QUE EL VOLTAJE NOM!.
NAL DEL SECUNDARIO DEL
TCRIA
TRANSFC RMADOR~
COMO MEDIDA DE SEGURIDAD PRECAU-
) Y EL VOLTAJE SE MIDE ENTRE TERMINALES CCMO SE MUESTRA EN LA Fl
GURA 6.1. lAS RELACI ONES DE VCLTAJE DEBEN ESTAR DE ACUERDO CON LAS COM
PARACIONES I NDI CADAS.
6. 7.
6. 8 PRIEBAS Al A!Sl!!!!IENTO DE LOS TRI\NSFD~
6.f!,l.
PRUEJjA DE VOLJ A lE APIICa¡¡Q
ESTA PRUEBA SE HACE PARA VER I F ICAR LA RES ISTENC IA DI ELrCTRICA DEL Ali.
LAMI ENTO ENTRE LOS DEVANADOS QUE OPERAN A DISTINTOS VOLTAJES ( ALTO -
PRUEBA rE RELAC!OO DE TRANSFORMACION
lA RELAC IÓN DE TRAHSFORMACION DE UN TRANSFORMADOR ES-L.ARM...ACi llN DE VOLTAJES DEL DEVANADO DE ALTO VOLTAJE Al DEVANADO DE BAJO VOLTAJE PARA TRANSFORMADORES DE: DOS In'ANAOOS, ÚJAHDO HAY MAS DE DOS DEVANADOS., - -
VOLTAJE, BAJO VOLTAJE V MEDIO VO LTAJ E ) V ENTRE CADA UNO DE ESTOS DEVANADOS V LAS PARTES A TIERRA DEL TRANSFORMADOR,
EXI STEN VARI AS RELACIONES DE TRANSFORMAC.tON. TODAS MEDIDAS CON RESPECTO AL DEVAHADO DE ALTO VOLTAJE .. LOS DI STI NTOS VOLTAJES QUE TIEHE UN
TRANSFORtWIOR SE INDICAN HORMU<\EJHE EN LA PLACA DE CARACTERfSTICAS
-
DEL TRAHSFORtWIOR .
EL OCVAHA.OO QUE Sf VA A PROBAR SE POfiE EN CORTO CIRWJTO y SE CONECTA
A LA TERHINAL DE ALTO VOLTAJE DEL TRANSFORMADOR EN CASCADA
QUE
SJRVE
PARA ALIMENTAR AL TRAHSFORt\ADOR BAJO PRUEBA , EL CIRCUITO DE RETORNO SE
CONECTA AL TANQUE CONECTADO A T IERAA DEL TRANSFORMADOR BAJO PRUEBA. EL
SE PUEDEN EMPLEAR EN GENERAL DCS MrTODOS PARA DETERMINAR LA RELAC illN -
VOLTAJE SE APLICA EN FORMA GRADUAL ( REGULADA ) y COfiTINUA DESDE CERO
HASTA EL VALOR DE PJIUEBA.
DE TRANSFORMACION EN TRANSFORMADORES : USANDO VCLTMETROS CONECTADOS A LOS DEVANADOS DE ALTO VOLTAJ E Y BAJO VOLTAJE ( CUAHDO ES NECESARI O SE
CONECTAN A TRAV t.S DE TRANSFORMADORES DE POTENCIAL ) , POR ESTE PROCEDIMIENTO SE FIJA UN VALOR DE VOLTAJE EN El DEVANADO DE ALTO VOLTAJE DEL
TRANSFORMADOR. TOMANOC LA LECTURA CORRESPOHDI ENTE A ESTE VOLTAJE EN EL
DEVANADO SECUNDARI O, PARA COMPENSAR ERRORES ES CONVENIENTE INTERCAM-
PARA LA PRUEBA SE UNEN ENTRE S l LAS TER/1\ lNALES DE ALTO VOLTAJE ( PDR DONDE SE APLICA EL VOLTAJE DE PFWEBA } y TAMBirN SE USAN ENTRE SI Y SE
CONECTAN A TIERRA LAS TERM I NALES DE BAJA TENSJQN, EL PROCESO SE INYIEH.
JE EN LAS CONEXIONES CUANDO SE PRUEBA EL DEVANADO DE BAJA TENS IÚN•
BIAR LOS VOLTMETROS. [L PROCEDIMIENTO SE REPITE PARA VARIOS VALORES DE
VOLTAJ E. PARA TRANSFORMADORES TRJFA5 1COS SE USA UNA FUENTE DE ALIMEN T~
EL VOLTAJE DE PRUEBA SE APLICA DURANTE
1 MINUTO y S I DESD::: EL MOMENTO
MAftCAft
D~
Pruebas al aisla.mienlo de los transformadores 291
P'OI.AA IOAD OE T R ANSFORNA.Delftii:S
M08T1'tANDO LO ~:"'A8VECTtlftiA.U!:8 D a
i)f
I NICIO DE LA PRUEBA LA CORRIENTE NO MUESTRA "It+GON I HCREHENTO~ El -
f;Of<l:eT...... , .... ,
VOLTAJE DE ALIHENTAC IOti NO DECRECE Y NO SE PRESENTA RUPTURA DI EL, CTIU-
- " " ' .........ll"' "
.,, .... "::;".;~.IH:P:" s
CA O SE ESCUCHA E)(PLOSION EN EL INTERIOR DEL TRANSFORMADOR~ SE DICE
-
QUE EL DEVANADO PROBADO PARA LA PRUEBA, EL HI SJ'I\0 PROCEDIMI ENTO SE APL.l.
CA PARA CADA DEVANADO . POR LO GEN ERAL SE I NI CIA LA PR UEBA POR EL DEVANADO DE ALTO VOLT AJ E , UNA I ND JCACIÚN DE VALORES DE PRUEBA A USAR SE DA
EN LA TABLA
SIGUIE NTE ~
AUN CUANDO ESTOS VALORES SE TOMAN DE NORMA.
VAlORES INDI CATIVOS DE VIUAJES DE PRIEBA PAAA lA PflllEBA DE VOlTAJE
APU CAOO EN TRANSFOOIIAOORES
TENSION NOMINAL DE TRANSFORMADOR
DE
TRANSFORMADOR
TJpO
'""•"r:
... "r:
c•' "'':"t"a"s
600
6 KV
15 KV
30 KV
115 KV
VOLTS
SuME RGIDO EN ACE IT E
5
25
ls<co
3
16
6 .8. 2.
.I:.... ACOO..r:S Cli:VOLT .. ~IE
111 ... ~.... ....
HASTA
~5
85
200
"
--
--
PRUEBA DE VOLTAJE IHDUCJDO
lA RESISTENCI A DIEL~CTRICA ENTRE ESPI RAS~ Et-lTRE CAPAS DE ESPI RAS~ ENTRE BOBINAS Y ENTRE FASES DE AIS LAMIENTO SE PRUEBA POR MEDIO DE LA UA
HADA "PRUEBA DE VOLTAJE INDUCIDO". I"'ED IAATE ESTA PIU.IEBA1 UNO DE LOS Di
~AHA DOS.~
coteo;llll.• .. ,.,.,
-.cDWI .
... . . . . . ... ~
''5
........ . ..... ll
POR lO GEta:RJI.l
EL DE BAJO
VOLTAJE~
LOS OTROS S E DEJ AN~ C I RCU ITO ABIERTO.
SE
S E ENERGIZA,
EN TANTO
~
HIOEH LAS CORRIENTES Y VOL-
fAJES DEL LADO DE SU1'11NI STR0 POR MEDI O DE 1\MPERMETROS Y SWITCH SELECT.Q
RES PARA EL VOLTMETRÓ. EL VOLTAJ E DE PRU EBA SE PROPORCIONA POR MEDIO DE UNA FUENTE QUE CONSISTE DE UN GRUPO MOTOR - <i ENERADQR, MEDIANTE EL
CUAL EL VOLTAJ E SE ELEVA GMDUALMENTE DESDE CERO HASTA EL VALOR DE - PRUEBA. lA PRUEBA SE MAIHIENE DURANTE
1
MINUTO Y DESPU~S SE REDUCE fl
VOLTAJE SUAVEMENTE HASTA CESO.
TAB L A
6.1
290
Et. VOLTAJE DE PRUEBA l'tiEDE LlEGAR A SER HASTJI. EL
J.30%
DI:L VOLTAJE ro.}.
DIAGRAMA. DE CONEXIONES PARA LA PRUEBA
DE VOLTAJE APLICADO AL DE\IQ.NAOO DE ALTO
• -- ao;:No;:IUI,Doll OUI:-NI ........
IEL VOLT.. ~E DI!
SE APLICA Uh ISO% DEL VOLTAJE NOMINAL DEL
t>EVAhADOOIEBA.IOVOLTAJE
~lOA
IELVOLTAJI! SE A.PLICA I!'NP'ORNA
COOOTI- DESDO!' C"'""-S TA IEL
VALOIIDI:PIIUIEIIAPOIONEDIO DEL
SINOEXISTENcAIIIeiOII
EN LAS COIOIOIVO'TI:S Dl:f>ASI: 0 VL08VOLTAoiii:SOI..Ie:
Z.-TR-SIFOIOIIIADOI'IOI!PftUEI!SA
SON SINETIIICO!I Y TAN BIEN NO H ...T f'ftESo¡NCIAt>IE
,_8W1TC:H SELECTOIO
HUMO 0......,1':!1 0 -
~UII!A
DIELECTftiC .... EL
TRAN!IFOithiADOft PASALAPRUEII ..
T"ANSPOII .. ADOIIRIEOIULADOIO.
4.-T .. ANSIFOIINADDII PAIIAPRUIEIIAICA6C .. DA I
!lo.-TIIANSFOIINADOIO DIWO PRUE:IIA
L .. PIIUEB .. SE Af'LICA I .. INUTOY SI
"'L AIIIPI:IINIETIIO IS 1 NO "'UI:IITitA IOOCRENENTOQo
LA COIIRII!NT"' Y EL VOLTNII'-...0 11! 1 NO INDICA liAdA DI: VOLTAoiE EN I!'L VOLTA~I: DI< Al..I-
IIIENTACION Y HO IIL ESCUOHAH DESCAIIOA8 EHI!L IHT..,RI010 0 LA PIIUIEIIA PAS'"• U>SontO$
DI!VAHADOS!M!CPRUIEIIAOfiOUAL.
L- TRAOO!II'ORMADO ..
1.- IIAYEII'IA D E 4 A e
2_-SWITCHIIIELIECTOII DEL
\it>LTS
1!- REOS'TATt>PAftAE L CON"Tl'tDO.
U<D01>1'811.00VOLTIWI!
-~-ITCH
81!LI:CTO .. Do!:L
DEVANAt>O DE ... LTO VOL-
DI AG RAMA DE CONEXIOIONEO:S PARA LA
MEDICION DE LA RESISTENCIA EN LOS
A<..au~VI'CI:SSEUSAN
DEVANADOS POR EL METOOV DE LA CAlO'\
TftANSI"'RNADDIOI':!IIDI'~
CIA.L PARAA.LIIIIEHTAII 0 LDS
VOLTIIII:TR05. VI Y VIl:
DI/JGRAMA DE CONEXIONES PARA L A PRUEBA
~: o:::s:~=~~"':IE,.:",."~,.':,",.";: ~:: ~:~:~"..'":: ~:.~;.:::::.":':A:n+-
DE RELACION DE TRANSFORMACION PORt.EOIO
NODEBEDIFIEIII .. ,.NNASDI!L E%
..
DE DOS VOLTMETROS
292
293
Pruebasatransformador~
294
GENERADOR DE IMPULSOS DE VOLTAJE
NAL DEL DEVANADO ALIMENTADO.
6.8.3.
PBuFBA, DE IMf\llSO
[STA PRUEBA SE HACE PARA VERIFic;AR QUE El AISLAMIENTO DEL TRANSFORMADOR ES CAPAZ DE SOPORTAR LAS ONDAS DE VOLTAJE DEBIDAS A IMPULSOS POR RAYO ( DESCARGAS ATMOSF[RICAS ) , EST A PRUEBA INCLUYE LA VERIFICACION DEl A IS L.AHIEIHO A TIERRA.. El AISLAMIENTO ENTRE ESPIRAS Y ENTRE DEVANA DOS .. AS( COMO El FLAMEO EN LAS BOQUILLAS ASOCIADAS A CADA DEVANADO· SE
APLICA UKA FOOf1A DE OHDA DE IMPULSO ESTANDAR O t«>RR"'ALIZADA QUE S E APR.O.
XIM A UftA ONDA DE RAYO
SE APLICA AL TRANSFDRMAOOR BAJO PRUEBA o EL
-
ELEMEN TO QUE PRODUCE LAS ONDAS DE PRUEBA NORMALI ZAOAS..o SE CONOCE COMO
•[t GENERADOR DE IMPULSOS" V CONSISTE P OR LO GENERAl DE UN CIERTO NÜMf_
RO DE CONDENSADORES CONECTADOS DE TAL FOOMA QUE SE CARGA~ EN PARALELO
DE UNA FUEfHl DE VOLTAJE RELATIVAMENTE BAJO~ Y SE DESCARGAN EN SERIE PARA DAR El VOLTAJE DE PRUEBA CON l A HJRMA DE ONDA
HOOHALIZADA.
'""'
eoo•lol
6tibra
optlca
lA
ONDA NORMALIZADA DE PRUEBA ALCANZA SU VALOR DE CRESTA EN
1.2
MICRO-
SEGUNDOS V SE REDUCE AL 50'% DE SU VALOR EN 50 MICROSEGUNDOS. EL VOLTAJE APLICADO Ett CADA CASO SE OBTIENE DE NORMAS. PERO EN GENERAL VARIA DE
5
A
"W
VECES El VALOR DEL VOLTAJE NOM INAL DE L AISLAMIEtHO.
PARA TRANSF ORMADORES TIPO DISTRIBUCION
EN LA TABLA SIGU IENTE·
LOS VOLTAJES DE PRUEBA SE DAN
Futnteae
oll.,entae\On
Ao •flu~toenaa .. c•;a
flp • flnllil.,..lo 6o cokl
Ra• fts•lttt!ICia 6o ,,..,..
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29S
Prueba de factor de potencia
297
~!VELES BASICOS DE AISI.AMIENTO AL IMPULSO PARA TRANSFORMADORES DE DIS-
TRIBUCION
TENS ION NOMINAL
DEL TRANSFORMAMADOO. KV ( VALOR EFICAZ )
1. 2
2. 5
5.0
NOR~t!ALIZAQA
6, 9
ONDA
KV CRESTA
30
36
511
69
88
~5
15.0
25.0
60
75
95
150
3~.5
200
8.7
FORMA DE ONDA DE IMPULSO
NI VEL BASICO DE
AI SLAMIENTO AL
IMPULSO KV CRE~
TA
110
175
230
COR TADA
TI EMPO MINIMO DE
CORTE EN ~ ICROSEGU~
DOS
l. O
1. 5
1.5
1.6
1.8
3.D
3.0
1
PRUEBA QE FACTOR [J: POTENCIA A lAS BOQUILLAS DEL TRANSFOf!MAOOR
ADEM!IS DE LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA DE P..ISLAMIENTO Y DE ALTO VOLT AJ E
( VOLTAJE APUCAOO, VOLTAJE I NDUC I DO Y DE IMPULSO ), LA PRUEBA DE FACTOR
rn: FOTENClA EN LAS BOQUILLAS SE USA
PARA DETERMINAR LA CONDICION -
DE LOS HATERIALES AI SLANTES EN LAS MISMAS . lAS BOQUILLAS SE PUEDEN O -
NO REMOVER DEL TRANSFORMADOR, PERO PARA LA PRUEBA SE DEBEN DESCONECTAR
DE OTROS APARATOS Y DE LA BARRA A LA
CUANDO ESTA EN OPERACICiN.
C~AL
SE CONECTA El TRANSFOR MADOR
EL FACTOR DE POTENCIA SE OBTIENE LEYENDO VOLTS, ANERES Y WATTS DEL
-
CIRCUITO DE PRUEBA. EL EQUIPO DE PRUEBA FRECUENTEMENTE SE EHC UENUA l tt
l EGRADO EN FORHA DE PAQUETE Y SOLO TIENE UN I NDICADOR DE FACTOR DE PoTENC IA Y UN DISPOSITIVO DE CONTROL DE VOLTAJE EN El EXTERIOR, ESTOS
-
EQUIPVS SE CO~OCEN COMV "PROBADORES DE FACTOR DE POTENCIA". los VALO-
LAS OHil&S 01[ P!!l!EII& SQiol
RES DE FACTOR DE POTENC IA SE ENCUENTRAN EN EL RI\NGO DEL 5 AL 10 POR-
1-0...ca....... tadewol•• ,..,.ciclo
C IEHTU. UNA LECTURA NO ES SUFICIEflTE PARA DETERMINAR LA COHDICI ON DEL
AISLAMIENTO DE LA BOQUILLA. A MEDIDA
296
QUE
ESTE SE DETERIORA lAS MEOIClQ
Medidótl de lu pérdidas en vacío
O I AGAAMA ~ C ONI!:XtOME.S PARA LA P " V e:SA
DE FACTOft Of: POTENCIA EN LAS BOOUU....LA S ~
UN
299
NES DEL FACTOR DE POTENCIA AUMENTAN, PUDIENDO LLEGAR A SER DEL 100%.
TAANSP'~MA OOA .
6.10 .
MEDICION DE LAS PERDIDAS EN VACIO Y LAS CARACTERISTICAS DE COR·
PARA PROPÚSITOS PRACTICOS, LAS PRINCIPALES P~RDJDAS EN LOS TRANSFORMA-
DORES SON ~(Jo',() SE HA Jo'.ENCIOMDO EN LOS CA.PITULOS ANTERIORES, LAS P~RDl
OA.S EN EL NÜCLEO Y LAS PíRDJOAS EN LOS DEVAHAOOS, OOE SE PUEDEH DETER-
MINAR POR LAS LLAXADA..c; PRUEIIAS DE VAC I O Y VE CQHO CI RCUITO DEL TRANSFORMADOR RESPEC T IVAMENTE.
6,10.1. PRUEBA
DE VACJO DEl
TRANSFORMADOR
DURANTE LA PRUEBA DE VACIO DEL TRANSFORMADOR O DE CIRCU ITO ABIERTO, SE
APLICA EL VOLTAJE UOMINAL DEL TRAI"lSFORMADOR POR EL DEVANADO DE BAJO
-
VOLTAJE Y SE HIDEN LOS VO lTAJ ES Vp. LA CORRIENTE DE VAC I O I 0 Y LA PO•
TEHCIA P0 OOE REPRESENTA LAS PffiDIDAS DE VAC IO O Etl El N0cLEO DEL - TRANSFORMA[)OR.
SE
HIOE TAKBI(N El VOLTAJE EN EL SECUHDARIO (
Vs 1
DEL
TRANSFORMADOR. AnEMAS OE LA DETERMINACUltl DE LAS ftRDIDAS DE VACIO POR
ESTA PRl.EBA, SE PUEDEN CALCULAR TAM.BJ(N LA POTENCIA APAREtm: DE VAC I O
COMO:
So = Vp J0;
DONDE :
So""
POTENC I A APAR ENTE DE VAC I O O EN
El
NÚ-
CLEO EN VA
Vp EN vous
10 EN AHPERES
lA pOTENCIA REACTIVA QUE ABSORBE EL NÚCLEO
COMO:
DoNDE: Co =POTENCIA REACTIVA EN EL NÚCLEO
EN VAR
PARA LOS FINES DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR, LA RESlSTEii
CIA Y REACTANCIA DEL CIRCUITO DE MAGNETIZACION, COMO;
298
lOO Pruebas a transformadores
~o ..... '"'~""VACIO
• • • V1• POTENCIA
A~A-NT"
~ "" Vp2¡prY
DoNDE
RH= RES ISTENCIA DE MAGNETI ZACIOH EN OHMS
DoNDE
l<tt::=
REAl;TANCI A DEL CIRCUITO DE HAGHETIZACION
6,10 ,2,
••. 1.:- ...
D
~S
PRuEBA pE CQRIQ CIRCUITO
DuRANTE LA REALIZACI ON DE ESTA PRUEBA EL DEVANADO SECUNDARIO ( DE BAJO
VOLTAJ E ) SE CONECTA EN CORTO CIRCUITO Y SE APLICA POR EL DEVANADO PRl
MARIO { DE ALTO VOLTAJE ) EN VOLTAJE REGULADO QUE POR LO GENERAL ES DEl ORDEN DEL 5% DEL VOLTAJE DEL DEVANADO AU MENTADO..,:. LA CORRIENTE PR!.
MARIA MEDI DA ( lec ) NO DEBE EXCEDER AL VALOR NOMINAL DE LA CORRIENTE
DEL DEVANADO ALIMENTADO ( PRIMARIO L LA APLI CACION DEL VOLTAJE SE HACE REGU LADA ( EN FORMA GRADUAL ) PARA EVITAR SOBRECALENTAMIENTO V EN CONSECUENCI A UN CAMB IO RAPIDO EN LA RESISTENCIA DEL DEVANADO. DI RECTAMENTE DE LA PRUEBA SE MIDEN LOS VALORES DE LAS p¡;:RDIDAS EN lOS DEVANADOS Pcc, LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO O NOMINAL DEL DEVANADO AUMENTADO ( lec ) Y LA CAlDA DE VOLTAJE POR IMPEDANCIA O VOLTAJE DE CORTO CIRCUITO Vcc; A PARTIR DE ESTAS CANTIDADES SE PUEDEN CALCULAR LAS SIGUIENTES CONSTANTES:
DIAGRAMA DE CONEXIONES P AAA L A OETERMINACION DE L AS PERDIDAS
EN \lACIO
Q. • Po•enclo reoctivo etbsor bldo en el ~cleo
v.,. · :~i~--vo~.:c;:;:=.
::.::~"-= ~
PI!"DANC I.O )
......
v ...., ...
LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL DEVANADO AUI".EHTADO ( PRIKAAIO )
ZEP = Vcc/Icc
DoNDE: ZEP .. I HPEDMCIA EQUIVALENTE REFERIDA AL PfliHARIO f)(PflfSADA EN
OK'IS
VCC • EN VOLTS Y LA CORRIENTE lec EN AMPER'ES
REP • Ptt/l~t
DIAGRAMA DE CONEXION ES PARA L A DETERMINACION DE LAS CARACTERIS -
DONDE: REP • IIESISTENCIA EQUIVALENTE REFERIDA Al PR IMARIO~ EXPRESADA
TI CA::S CECOPrrO CIRCUITO
EN OHMS
LA REACTANCJA EQU I VALENTE REFERIDA Al PEHMARIO
V EXPRESADA EN OHMS,
•·~·
SE
v..• .1 r,..
CALCULA COMO :
........ ...
~
:~?.:;~
301
:.:·····..........
302 Pruebas a trarufurmadores
Trabajos de mantenimiento en los transformadores 303
13) P INTURA
14) MANTE NIM I ENTO AL CAMBIADOR DE DERIVAC ION ES
6.11
TllABAJQS a; MANIE!iiHIENTO E!l LOS TRANSFORI5AIJ!J!fS
15} PRUEBAS DE Cf'ERACIÓN Y CONTROL
El TRANSFORMA.OOR4 POJI SER UNA t'IAOOINA Sitl PARTES EN MOVIMI ENTO ( ESTATitA ) 4 REQUIERE DE POCO MANTENIMIENTO~ SIN EMBARGO SE DEBEN RE ALI ZAR
CIERTO TIPO DE TRABAJOS DE toiANTENltoiiENT04 EN SU INSTALACION O LUGAR DE
DPERAC ION V QUE SE CONOCEN COMO MANTENIMIENTO DE CAMP04 YA SEA DE TIPO
PREDICTIVO ~ PREVENTIVO O CORRECTIVO,
DENTRO
De
LAS LLAMADAS PRUEBAS DE CAMPO SE MENCIONAN LAS S IGUI ENTES :
AJ
RESISTENC IA DE AIS LAMIENTO
Bl
FACTOR DE POTENCI A DE AISLAMIENTO
C}
RELAC I0N DE TRANSFO RMACION Y POLARIDAD
EN FORMA GENERAL LOS TRABAJOS QUE SE REALI ZAN SON LOS SIGUIENTES!
1)
2)
MAN IOBRAS DE DESCONEX ION V CONEXION ( UBRI\NZAS )
RESISTENCIA OHMICA DE DEVANADOS
El
CoRRIEtfTE DE EXCITACI 0tJ CON EQUfpO DE FACTOR DE POTENCIA
F)
M.f.DICION DE IMPEDANCIA
G)
RIGIDEZ DIELI:CTRICA DEL />.C EITE
PREPARACIOH DE EQUIPOS DE PRUEBAS
3)
DEsc~EX I ON Y LIMP IEZA
ltl
PRUEBAS DE FACTOR DE POTENCIA A DEVANADOS
5)
PRUEIIAS DE RES I STWCIA DE .A I SLAMIWTO { ~1EGGER )
6)
D)
H)
RESISTI VIOAD DEl ACEITE
1)
TEtJS ION JtHERFACIAL DEl ACEITE
J)
COND ICIÓN Y COLOR DEL ACEITE
PRUEBAS DE CORRIENTES DE EXC TTACJ()N
])
PRUEBA DE FACTOR DE POTEfltCIA A BOQUILLAS
8)
PRuEBAS DE RElACIÓN DE TRANSFORMAC I0tl ( f.T.R.
9)
PRUEBAS DE 1'1EDICI0N O DeTERMINACION DE IMPEDANC IA
10)
PRUEBAS AL ACEITE ( EN SU CASO )
11)
Rf:VJSION. V LIMPIEZA DEL GABINETE DE CONTROL. ( EN SU CASO )
12)
EUMINAC I Otl DE FUGAS
J<}
l~ÜME~O [)[ NEUTRA LIZACIOtf DEL AC EITE
L)
Hlf.>\EDAD DEL ACEITE
M)
RESISTF.NCIA DE AISLAMIENTO
l.
BAste El fCTRICA! B1nfB Tf!ANSBRfRS ,
iWrfa¡y
2.
z. I<H.mYAKDV
3.
En.
S. PANSINI
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REPAIR OF f'OtEB TRANSFCfll1'RS,
AsSEf:Jl! y
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Qf HI GH;CAPACITY IRANSFgHBS,
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En. Go5E f'ERGolZDAT l'nsal.
4.
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