© ABB Group 2009 | Slide 1 Transformadores secos Zaragoza Aplicaciones para drives

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Transformadores secos ZaragozaAplicaciones para drives


Convertidores de frecuencia

Transformadores especializados

Efectos de los armónicos en los transformadores

Diseño especial

Ejemplos

Índice


ABB es el suministrador líder mundial de convertidores de frecuencia de CA y de sistemas para uso industrial, comercial y aplicaciones residenciales, mejorando la flexibilidad, la eficiencia y los procesos de ahorro energético.

Transformadores para convertidores de frecuencia I


Transformadores para convertidores de frecuencia II Aplicaciones

Generación de energía

Papelería y alimenticia

Petróleo y gasY muchos más...

Metalurgia

Naval

CementoMinería y Mineral

Petroquímicas

Agua y reciclado


El conocimiento especializado de ABB, su experiencia en aplicaciones e instalaciones industriales y la flexibilidad para construir paquetes completos de acuerdo a las necesidades del cliente.

ABB ha conseguido soluciones estándar, mediante una estrecha cooperación entre sus distintas divisiones, obteniendo un valor añadido, que se refleja en:

Simplifica el proceso de suministro del equipo, la instalación y la puesta en funcionamiento.

Acorta el tiempo de entrega.

Beneficia al usuario final.

Asegura el éxito en el funcionamiento del paquete completo.

Transformadores para convertidores de frecuencia III Convertidores de frecuencia de ABB

El cliente se siente seguro en manos de ABB.


ABB dispone de la familia de convertidores más amplia del mercado con la más avanzada y probada tecnología.

Los convertidores de corriente alterna, se pueden conectar a la mayoría de las máquinas rotativas, lo que resulta en mejoras en la flexibilidad, en el proceso de control, en la precisión, la productividad, la fiabilidad y la eficiencia energética.

Los convertidores de CA, son una amplia familia de productos, de alta tecnología, aptos para distintas areas de aplicación: bombas, ventiladores, cintas transportadoras, molinos, propulsores, perforadores, turbinas de gas, estiradores, hormigoneras, elevadores.

Transformadores para convertidores de frecuencia IV Convertidores de frecuencia de ABB

Dispositivos utilizados para variar la velocidad de los motores de CA.


Transformadores de 2 y tres bobinados.

Alta tensión, conexión en triángulo. Baja tensión triángulo y estrella.

Desfase de 30º para el funcionamiento a 12 pulsos (transformadores de doble secundario).

Se debe garantizar la máxima simetría entre los bobinados del secundario.

Pantalla electrostática entre la bobina primaria y la secundaria.

Transformadores para convertidores de frecuencia V ACS 800

Fabricados según la norma IEC 60076-11, IEC 60146-1-3, IEC 61378-1.


Transformadores para convertidores de frecuencia VI ACS 1000


Transformador trifásico tipo seco de doble secundario.

Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias.

Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento.

-4.0

-3.5

-3 .0

-2 .5

-2 .0

-1 .5

-1 .0

-0 .5

0 .0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

2 .5

3 .0

3 .5

4 .0

4 .5

5 .0

5 .5

6 .0

kV

0 1 0 20m sec

VO ffset

VS ec

VCom monEjemplo de la onda de tensión en modo común medida en el secundario respecto a tierra

Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias.

Posibilidad de decalaje en primario, para obtener desfases de 15º (24 pulsos).


Transformadores para convertidores de frecuencia VII ACS 1000i


Transformador trifásico de tipo seco de cinco bobinados, generador de 24 pulsos integrado en convertidor ACS 1000.


Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento.


24 pulsos Vacuum cast coil Transformer


Transformadores para convertidores de frecuencia VIII

ACS 5000 Fabricados según la norma IEC 60076-11,

IEC 60146-1-3, IEC 61378-1.

2 transformadores trifásicos de tipo seco de triple secundario, generador de 36 pulsos.




Transformadores para convertidores de frecuencia IX ACS 6000

En cumplimiento con las normas IEC 600146, IEC 60146-1-3 e IEC 61378-1.

Opciones:

Transformador trifásico de 6 pulsos y dos bobinados, Yy0.

2 transformadores trifásicos de 12 pulsos y dos devanados IIIy0 y Y/d11 (la serie de devanados primarios conectados en estrella (Y).

3 transformadores trifásicos de 18-pulsos y dos devanados, conectados en serie: IIIy0, IIIz040 y Yz1120 (serie de devanados primarios conectados en estrella (Y).


Transformadores para convertidores de frecuencia Aplicaciones

Estos transformadores para convertidores, se utilizan en distintos tipos de aplicaciones, tales como:

Tracción.

Propulsión.

Rectificación.

Excitación.


Los transformadores para convertidores de frecuencia, son transformadores no estándar, debido a la distorsión que crean los armónicos.

Armónicos provenientes de los rectificadores.

Sobrecargas debidas a demandas de servicio.

Sobretensiones durante los transitorios.

Debido a estos factores, estos transformadores requieren un diseño especial.

Transformadores especializadosTransformadores no estándar


Efecto de los armónicos en los transformadores I

Los armónicos son distorsiones en la red eléctrica que aparecen en los múltiplos de la frecuencia de suministro. Cualquier equipo que utiliza la electrónica para cambiar de una frecuencia y/o tensión a otra, generará corrientes armónicas y en consecuencia, una distorsión de la tensión.


Rectificar la forma de onda de la corriente, a su frecuencia nominal o alguno de sus múltiplos, por medio de dispositivos electrónicos.

Impedancia no lineal.

Resistencias dependientes de la intensidad: lámparas fluorescentes, maquinas de soldar, hornos de arco eléctrico.

Inductancias dependientes de tensión: transformadores y reactores.

Conectar inductancias saturables tales como motores de inducción o transformadores.

Efecto de los armónicos en los transformadores II

Fuentes de corrientes armónicas

Cargas no lineales generan armónicos


Fuentes de tensiones armónicas.

Caídas de tensión en impedancias del circuito debidas a las corrientes armónicas.

La forma de onda de tensión generada, no es del todo sinusoidal dependiendo del tamaño del generador, del número de polos, etc.

Efecto de las tensiones armónicas.

Aumento de las pérdidas en vacío.

Aumento del nivel de ruido level.

Efecto de las corrientes armónicas.

Aumento de las pérdidas en carga.

Sobrecalentamientos locales debidos a la distribución irregular de las pérdidas de Foucault.

Sobre tensiones de resonancia.

Efecto de los armónicos en los transformadores III


Evaluación del contenido de armónicos.

Factor de la distorsión total de armónicos (THD):

Es el cociente entre el valor de la media cuadrática de la suma de todas las componentes armónicas hasta un determinado orden, y la media cuadrática de la componente fundamental:

La limitación del factor de distorsión total de armónicos, tiene como objetivo prevenir la presencia simultanea de varias componentes armónicas, con gran amplitud.

Efecto de los armónicos en los transformadores IV

Hh

h Q

QhTHD2

2

1


Efecto de los armónicos en los transformadores V

Niveles de compatibilidad para armónicos de tensión.

De acuerdo a la IEC 61000-2-4 para ambientes de clase 3.

THD 10%

También hay limitaciones para el valor individual:

Ordenes impares excluyendo los múltiplos de tres (3,9,15…).

Ordenes pares.

Ordenes impares múltiplos de tres.

Inter armónicos.


Diseños especiales I

Debido al flujo de las corrientes armónicas en ambos devanados, AT y BT, aparecen pérdidas adicionales y sobrecalentamientos, de modo que el transformador se debe sobredimensionar de acuerdo a una mayor potencia equivalente.

Debido al flujo de corrientes armónicas a través de la red y de la impedancia del transformador, existe una distorsión de tensión (armónicos de tensión) en el núcleo magnético del transformador, que podría saturarlo. Para evitar la saturación del núcleo magnético, éste se debe sobredimensionar.


Diseños especiales I

Para evitar el acoplamiento capacitivo, entre la alta tensión y la baja tensión, y para proteger de sobretensiones, a los dispositivos electrónicos de potencia en el lado de baja tensión, se recomienda colocar una pantalla electrostática entre las bobinas de alta tensión0 y las de baja tensión.

En algunos casos, (p.e. ACS1000), debido al sistema flotante o a altos du/dt, se necesitan mayores niveles de protección en el lado de baja tensión.


Diseños especiales III

Además, en el caso de transformadores de doble secundario, se deben considerar los siguientes puntos:

La bobina de baja tensión colocada en la parte superior se debe sobredimensionar, a causa de su peor refrigeración (aire que asciende calentado por la bobina de baja tensión de la parte inferior).


Diseños especiales IV

El número de espiras de las dos bobinas de baja tensión se debe modificar, para alcanzar la relación de transformación entre estos dos devanados.

La impedancia entre las dos bobinas de baja tensión, se debe ajustar calculando y fabricando cuidadosamente las dimensiones de las bobinas.

El factor espaciado, es peor debido al hueco de aislamiento entre los devanados, y debido al tamaño más grande del transformador.

Para garantizar el buen funcionamiento, la alta tensión se lleva a cabo mediante dos circuitos paralelos con dos conmutadores, en lugar de un solo circuito.


Ejemplos

ACS1000Agua

ACS5000Aire ACS5000Agua

ACS1000Aire


Transformadores tipo seco encapsulado

Transformadores secos para convertidores para conseguir la satisfacción de nuestros clientes.


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