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Manual de Transformadores Monofasicos

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  • MANTENIMIENTO A MOTORES Y TRANSFORMADORES

    ESTUDIO Y SEGUIMIENTO DEL PROCESO

    EN MEDIA Y BAJA TENSIN.

    GIOVANNI NIXON CASTILLO CASTILLO

    LYDA MARCELA DAZA MELO

    EIS ELCTRICOS, INGENIERA Y SERVICIOS LTDA.

    Agosto de 2003

    UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    FACULTAD TECNOLGICA

    TECNOLOGA EN ELECTRICIDAD

    BOGOT 2003

  • 2

    MANTENIMIENTO A MOTORES Y TRANSFORMADORES

    ESTUDIO Y SEGUIMIENTO DEL PROCESO EN MEDIA Y BAJA TENSIN

    GIOVANNI NIXON CASTILLO CASTILLO LYDA MARCELA DAZA MELO

    Informe de pasanta para optar al ttulo de Tecnlogo en Electricidad

    Directores

    HUGO CARDENAS

    Ingeniero Elctrico ARMANDO LUGO

    Licenciado

    UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOS DE CALDAS

    FACULTAD TECNOLGICA TECNOLOGA EN ELECTRICIDAD

    BOGOT

    2003

  • 3

    Nota de aceptacin

    _____________________________

    _________________________________

    _________________________________

    _____________________________ Presidente del jurado

    _____________________________

    Jurado

    _____________________________ Jurado

    Bogot 14 Agosto de 2003

  • 4

    Dedico este logro:

    A Dios, a mi Padre, hermanos, sobrinos, y a mi

    Seora, porque cada uno de ellos me brindo apoyo,

    colaboracin y comprensin, para poder llegar a ser realidad

    este sueo.

    Y muy especialmente a mi Madre por su confianza y

    cario, y a mi Bebe Alejandra en su primer ao de vida.

    GIOVANNI

    A Gabriela luz de mi vida y quien con su sonrisa,

    alegra cada da de mi vida.

    A mi madre, hermanas y novio, por su colaboracin

    y apoyo.

    LIDA

  • 5

    AGRADECIMIENTOS

    Expresamos nuestro ms sinceros agradecimientos a:

    lvaro Cala, Gerente General, Ivn Cala, Subgerente y Director Comercial y Hctor Daniel Bernal, Ingeniero Elctrico, de Elctricos Ingeniera y Servicios Ltda, por su valiosa

    colaboracin, orientacin y disposicin para permitir la realizacin de este trabajo, as como a

    todas y cada una de las personas que estn vinculadas a esta gran empresa.

    Hugo Crdenas, Ingeniero Elctrico y Armando Lugo, Licenciado, docentes de la Facultad

    Tecnolgica y tutores de este trabajo, por la lectura atenta del documento, sus orientaciones y

    por brindar intercambio de informacin para enriquecer este trabajo.

    Y a todas las personas que intervinieron y colaboraron para la ejecucin de este documento.

  • 6

    CONTENIDO

    pg

    INTRODUCCIN 17 1. MARCO TERICO 18

    1.1 Transformadores 18 1.2 Motores 24

    2. METODOLOGA 29

    2.1 TRANSFORMADORES 29

    2.1.1 PRUEBAS A TRANSFORMADORES 29 2.1.1.1 Prueba de la resistencia de los devanados 29

    2.1.1.2 Prueba de relacin de transformacin (TTR) 31

    2.1.1.3 Prueba de vaco mecnico o hermeticidad 36

    2.1.1.4 Prueba de aislamiento 37 2.1.1.5 Prueba de Tensin aplicada 38

    2.1.1.6 Prueba de Tensin inducida 40

    2.1.1.7 Prueba sin carga (en vaco) 41 2.1.1.8 Prueba de cortocircuito. 43

    2.1.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TRAFO DE 630 KVA 44

    2.1.2.1 Clculos tericos. 50

    2.1.3 REPARACIN A TRAFO MONOFSICO DE 15 KVA 54 2.1.3.1 Clculos tericos 65

    2.1.4 REPARACIN A TRAFO TRIFSICO DE 75 KVA 69

    2.1.4.1 Clculos tericos 80

    2.1.5 INSPECCIN A TRAFOS DE LA EMPRESA DE ENERGA DE CUNDINAMARCA 83

    2.1.6 MANTENIMIENTO A TRAFO TRIFSICO DE 15 KVA 87

    2.1.7 COMPARACIN PARTE TERICA CON LA PARTE PRCTICA. 92

  • 7

    2.2 MOTORES 100

    2.2.1 PRUEBAS A MOTORES 100 2.2.1.1 Prueba de aislamiento 100

    2.2.1.2 Prueba sin carga 101

    2.2.2 TRABAJOS EN GENERAL QUE SE LE REALIZAN A MOTORES PARA EL

    PROCESO DE REPARACIN 101

    2.2.3 REPARACIN A MOTOR TRIFSICO DE 50 HP 107 2.2.3.1 Clculos tericos 115

    2.2.4 REPARACIN A MOTOR TRIFSICO DE 6.6 HP 119 2.2.4.1 Clculos tericos 123

    2.2.5 REPARACIN A MOTOR TRIFSICO DE 40 HP 127

    2.2.5.1 Clculos tericos 130

    2.2.6 COMPARACIN PARTE TERICA CON LA PARTE PRACTICA. 132 3. APORTE A LA EMPRESA 138

    4. RESULTADOS 141

    4.1 Anlisis de resultados 142

    5. CONCLUSIONES 143 6. GLOSARIO 144

    7. BIBLIOGRAFA 147

    8. ANEXOS 148

  • 8

    LISTA DE TABLAS

    Pg

    Tabla n 1. Resultados prueba de aislamiento inspeccin. Trafo de 630 KVA. 45

    Tabla n 2. Resultados prueba de relacin de transformacin (TTR).

    Trafo de 630 KVA. 45

    Tabla n 3. Resultados prueba de hermeticidad de trafo de 630 KVA. 48

    Tabla n 4. Resultados prueba de aislamiento, p. Final. Trafo de 630 KVA. 49

    Tabla n 5. Resultados prueba resistencia de los devanados. Trafo de 630 KVA. 49

    Tabla n 6. T ensiones aplicadas y tiempo. Trafo de 630 KVA. 49

    Tabla n 7. T ensiones inducidas y tiempo. Trafo de 630 KVA 49

    Tabla n 8. Medidas de tensin y corrientes sin carga. Trafo de 630 KVA. 49

    Tabla n 9. Medida de tensin, corriente y Pp en prueba de corto circuito.

    Trafo de 630 KVA. 50

    Tabla n 10. R esultados pruebas O.C y C.C. Trafo de 630 KVA. 51

  • 9

    Tabla n 11. M edida de la relacin de transformacin.

    Trafo monofsico de 15 KVA. 62

    Tabla n 12. R esultados prueba de hermeticidad.

    T rafo monofsico de 15 KVA. 63

    Tabla n 13. R esultados prueba de aislamiento, p. Final. T rafo monofsico de 15 KVA. 64

    Tabla n 14. Medida de la resistencia del devanado.

    T rafo monofsico de 15 KVA. 64

    Tabla n 15. T ensiones aplicadas y tiempo. T rafo monofsico de 15 KVA 64

    Tabla n 16. T ensiones inducidas y tiempo. T rafo monofsico de 15 KVA 65

    Tabla n 17. M edidas de tensin y corrientes sin carga. T rafo monofsico de 15 KVA 65

    Tabla n 18. M edida de tensin, corriente y Pp en prueba de corto circuito. 65

    Tabla n 19. R esultados pruebas O.C y C.C. T rafo monofsico de 15 KVA 66

    Tabla n 20. Datos arrojados por medio de la prueba de TTR. T rafo trifsico de 75 KVA 77

    Tabla n 21. R esultados prueba de hermeticidad. T rafo trifsico de 75 KVA 78

    Tabla n 22. R esultados prueba de aislamiento, p. Final. T rafo trifsico de 75 KVA 79

    Tabla n 23. T ensiones aplicadas y tiempo. T rafo trifsico de 75 KVA 79

  • 10

    Tabla n 24. T ensiones inducidas y tiempo. T rafo trifsico de 75 KVA 79

    Tabla n 25 tensiones inducidas y tiempo 79

    Tabla n 26. M edidas de tensin y corrientes de cada fase sin carga.

    T rafo trifsico de 75 KVA 80

    Tabla n 27. M edida de tensin, corriente y Pp en prueba de corto circuito.

    T rafo trifsico de 75 KVA 80

    Tabla n 28. R esultados pruebas O.C y C.C. T rafo trifsico de 75 KVA 80

    Tabla n 29. R esultados prueba relacin de transformacin. Trafo de trifsico de 15 KVA. 88

    Tabla n 30. R esultados prueba de aislamiento, inspeccin.

    Trafo trifsico de 15 KVA 88

    Tabla n 31. R esultados prueba de hermeticidad. Trafo trifsico de 15 KVA. 90

    Tabla n 32. R esultados prueba de aislamiento, p. Final. Trafo de 15 KVA. 90

    Tabla n 33. R esultados prueba resistencia de los devanados. Trafo de 15 KVA. 91

    Tabla n 34. T ensiones aplicadas y tiempo. Trafo de 15 KVA. 91

    Tabla n 35. T ensiones inducidas y tiempo. Trafo de 15 KVA 91

    Tabla n 36. Medidas de tensin y corrientes sin carga. Trafo de 15 KVA. 91

  • 11

    Tabla n 37. Medida de tensin, corriente y Pp en prueba de corto circuito.

    Trafo de 15 KVA 91

    Tabla n 38. Resultado primer prueba de asilamiento. Motor de 50HP 112

    Tabla n 39. Resultado segunda prueba de asilamiento. Motor de 50HP 113

    Tabla n 40. Resultado prueba sin carga. Motor de 50HP 113

    Tabla n 41. Resultado primer prueba de asilamiento. Motor de 6.6HP 122

    Tabla n 42. Resultado segunda prueba de asilamiento. Motor de 6.6HP 122

    Tabla n 43. Resultado prueba sin carga. Motor de 6.6 HP. 123

    Tabla n 44. Resultado primer prueba de asilamiento. Motor de 40HP 129

    Tabla n 45. Resultado segunda prueba de asilamiento. Motor de 40HP 129

    Tabla n 46. Resultado prueba sin carga. Motor de 40 HP. 130

  • 12

    LISTA DE FIGURAS

    Pg

    Figura n 1. D iagrama de conexiones para la prueba de circuito abierto. 22

    Figura n 2. D iagrama de conexiones para la prueba de cortocircuito. 23

    Figura n 3. Esquema de conexiones para prueba de resistencia de devanados. 30

    Trafo trifsico

    Figura n 4. Esquema de conexiones para prueba de resistencia de devanados. 30

    Trafo monofsico.

    Figura n 5. Instrumento para medir relacin de transformacin (TTR). 32

    Figura n 6. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin. Primera medicin. 32

    Figura n 7. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin.

    Segunda medicin 33

    Figura n 8. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin.

    Tercera medicin 33

    Figura n 9. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin

    para trafos con conexin DY5. Primera medicin 34

  • 13

    Figura n 10. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin

    Para trafos con conexin DY11. Primera medicin 34

    Figura n 11. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin

    para trafos monofsico con conexin Ii0. 35

    Figura n 12. Esquema de conexiones para prueba de relacin de transformacin para trafos monofsico con conexin Ii6. 35

    Figura n 13. Prueba de vaco mecnico o hermeticidad 36

    Figura n 14. Esquema de conexiones para prueba de tensin aplicada BT contra T. 39

    Figura n 15. Esquema de conexiones para prueba de tensin aplicada

    AT contra BT y T. 40

    Figura n 16. Esquema de conexiones para prueba de tensin inducida por BT. 41

    Figura n 17. Esquema de conexiones para prueba sin carga. 42

    Figura n 18. Esquema de conexiones para prueba corto circuito 43

    Figura n 19. El conmutador y sus partes. 46

    Figura n 20. Circuito equivalente del trafo de 630[KVA], 11400 / 210

    referido al lado de alta tensin primario 53

    Figura n 21. Desarme de la bobina 56

    Figura n 22. Derivaciones de la bobina 59

  • 14

    Figura n 23. Montaje del conmutador 61

    Figura n 24. Circuito equivalente del trafo de 15[KVA], 13200 / 240

    referido al lado de AT tensin. 69

    Figura n 25. Esquema de derivaciones del bobinado de Alta tensin 74

    Figura n 26. Circuito equivalente del trafo de 75[KVA], 13200 / 212 referido al lado de AT tensin 83

    Figura n 27. Conexin de los grupos con sus respectivos paralelos para obtener

    los 12 terminales de salida. 111

    Figura n 28. Diagrama de conexin de grupos con sus 12 terminales de salida , obtenidos mediante seis paralelos para motor de 50HP. 117

    Figura n 29. Diagrama del bobinado con paso 10-12, con 12 terminales de salida,

    motor de 50HP. 118

    Figura n 30. Conexin de grupos con sus paralelos para obtener

    las 9 terminales de salida. 121

    Figura n 31. Diagrama de conexin de grupos con sus 9 terminales de salida,

    motor de 6.6HP. 126

    Figura n 32. Diagrama del bobinado con paso 1-1 excntrico imbricado,

    con nueve terminales de salida, motor de 6.6HP 126

  • 15

    ANEXOS

    Pg

    Anexo 1. Ficha de entrada 148

    Anexo 2. Formato IIT -100 149

    Anexo 3. Formato IEP-150 150

    Anexo 4. Formato PP-100 151

    Anexo 5. Formato IEP-110 152

    Anexo 6. Formato TDB-100 153

    Anexo 7. Formato MB-110 154

    Anexo 8. Formato IEP-120 155

    Anexo 9. Formato IEP-130 156

    Anexo 10. Formato IEP-140 157

  • 16

    RESUMEN

    Ya que la Universidad no cuenta en el momento con un texto que sirva de consulta y

    orientacin en el proceso de mantenimiento y reparacin de transformadores y motores, contribuiremos dejando este documento el cual trata el tema en mencin y as poderle

    mostrar a los estudiantes, uno de los campos en donde se puede vincular en un futuro. En nuestro trabajo se realizo el estudio y seguimiento del proceso de mantenimiento y

    reparacin de transformadores y motores de baja y media tensin, donde el objetivo general

    que se deba cumplir, era estudiar y seguir el servicio de mantenimiento y reparacin de

    transformadores y motores, permitiendo poner en prctica conocimientos adquiridos durante la carrera, tanto tericos como prcticos, aplicndolos directamente en actividades

    relacionadas con el rea elc trica, aportando aspectos significativos en nuestro crecimiento

    tanto personal como profesional.

    La metodologa contempla los procedimientos detallados en los procesos de mantenimiento y

    reparacin de motores y transformadores, desde el momento en que dichos equipos llegan a

    la empresa, hasta la entrega final al cliente, realizando una comparacin entre la parte terica y la parte prctica adquirida durante la pasantia, para as determinar si lo terico va de la

    mano con lo practico.

    A partir de lo anterior nos damos cuenta de que los procedimientos tericos y prcticos que se adquieren en la universidad, no son muy diferentes a los que se llevan cabo en la

    empresa.

    Aunque en la universidad no se cuenta con equipos tan costosos para realizar algunas

    pruebas como la de relacin de transformacin (TTR), y la prueba de tensin inducida, estas se realizan de otras maneras, las cuales pueden ser aplicadas en cualquier empresa.

  • 17

    INTRODUCCIN

    Los alumnos vemos como necesidad desarrollar los conocimientos tericos adquiridos

    durante la carrera, aplicndolos directamente en actividades desarrolladas en el sector elctrico; por esta razn nos vinculamos a la empresa EIS Elctricos, Ingeniera y Servicios

    LTDA, ubicada en la CLL 35 Sur N 61 - 63 Barrio Carvajal, la cual realiza labores de mantenimiento y reparacin de transformadores y motores.

    Es fundamental que la universidad cuente con un documento en el rea de electricidad que

    sirva de consulta y orientacin en cuanto al proceso de mantenimiento y reparacin de

    transformadores y motores, el cual aporte aspectos significativos para el crecimiento profesional de los estudiantes.

    En esta pasanta el objetivo general es hacer un estudio y seguimiento del proceso de

    mantenimiento y reparacin de motores y transformadores, el cual se lleva a cabo realizando

    las respectivas pruebas iniciales, como relacin de transformacin y prueba de aislamiento, las cuales nos determinan las actividades a realizar, y conociendo las fallas por las cuales

    estos equipos ingresan a la empresa. Para llevar a cabo este objetivo es necesaria la

    interaccin desde la primera parte del proceso que es la inspeccin al equipo, hasta la entrega final al cliente.

    Una de las limitaciones que tuvimos durante esta pasanta con respecto a transformadores

    fue que a todos a los que se les realizo seguimiento venan aislados en aceite es decir, no se

    tuvo la oportunidad de realizar un seguimiento a transformadores con otro tipo de aislamiento. En la parte de pruebas, no se contaba con el equipo necesario para realizar la medicin de la

    resistencia del devanado de BT puesto que el equipo es muy costoso y la empresa no cuenta

    con el dinero para realizar dicha inversin.

    Otra limitacin fue en la parte de motores ya que no se pudo trabajar con motores monofsicos, puesto que solo llegaron a la empresa motores trifsicos durante nuestra

    pasanta.

  • 18

    1. MARCO TERICO

    Comenzaremos tratando todo lo concerniente con transformadores, para luego realizar lo mismo con motores.

    1.1 TRANSFORMADORES.

    [....] Caractersticas nominales: antes de comenzar el desarrollo de cada prueba, es til tener una visin

    completa de los datos nominales de la mquina a probar. Estos datos estn escritos sobre una chapilla

    normalizada, para que las personas que la utilicen puedan distinguir las caractersticas de funcionamiento ms

    importantes.

    Estos valores nominales son el resultado de pruebas que el constructor realiz sobre algunos prototipos al inicio

    de la produccin de la serie; ahora bien que en la mquina se podrn encontrar pequeas desviaciones respecto

    a los valores nominales estndar, por efecto de efecto de inevitables tolerancias constructivas previstas.

    Realizar la verificacin de una mquina de serie, significa controlar que las prestaciones estndar reportadas

    sobre la placa de caractersticas de la mquina son realmente respetadas y determinar aquellas caractersticas en funcionamiento particular, que aunque no estn reportadas sobre la placa de caractersticas, sean de inters

    para la utilizacin prctica.

    Medicin de la resistencia de los devanados: esta prueba determina las prdidas en el cobre, la cada de tensin y la sobreelevacin de la temperatura.

    La medicin se realiza con corriente continua, generalmente con el mtodo del voltampermetro.

    Para la medicin de esta resistencia de un devanado se utiliza el mtodo del voltaampermetro, el cual consiste

    en colocar el voltmetro despus del ampermetro, ya que tal conexin, dado el bajo valor de la resistencia incgnita, es preferible y se hace innecesaria la correccin por el consumo de los instrumentos. Se aconseja

    colocar el voltmetro solamente una vez alimentado el circuito y desconectarlo primero antes de la interrupcin

    del circuito mismo. El devanado de baja tensin presenta en efecto un discreto valor de la inductancia y las

    bruscas variaciones de corriente pueden provocar una autoinduccin de la f.e.m mucho ms elevada de la

    tensin de medida a la cual es comparada la medicin del voltmetro.

    Antes de realizar la prueba es necesario precalcular el valor de la resistencia de modo que permita elegir los

    instrumentos y las alimentaciones ms oportunas.

    Medicin de la relacin de transformacin: la relacin de transformacin de un transformador, es la relacin

  • 19

    existente en el funcionamiento en vaco, entre la tensin del devanado de alta tensin y la tensin del devanado

    de baja tensin.

    Los mtodos para la medicin de la relacin de transformacin son principalmente dos:

    1. Mtodo potenciomtrico: este mtodo recure a la utilizacin de un potencimetro para corriente alterna

    que realiza la medicin por oposicin entre la tensin de BT y una fraccin de una tensin de AT.

    2. Mtodo directo: se basa sobre la definicin misma de la relacin de transformacin. Esto consiste en

    medir con voltmet ros, las dos tensiones (primaria y secundaria) del transformador funcionando a vaco

    El lado de alimentacin para realizar esta prueba puede ser elegido a gusto, ya que no tiene ninguna influencia

    sobre los resultados de la medicin. El resultado de la medicin es prcticamente independiente del valor de la

    tensin de alimentacin. Es conveniente alimentar el transformador con valores de tensin prximos a los nominales de los devanados elegido como primario de la prueba y repetir la medicin sobre cada fas e para tres

    valores diferentes de tensin, para reducir la incidencia de los eventuales errores de lectura.

    Prueba en vaco: consiste en medir las potencias absorbidas del transformador, funcionando sin carga, estas

    determinan el valor de la potencia de prdida en el hierro por efecto de histresis magntica y de corrientes

    parsitas. As mismo los valores de la corriente en vaco y el factor de potencia, son tiles de conocer para el

    grado de saturacin del ncleo. La prdida en el hierro en el transformador prcticamente coincide con toda la

    potencia absorbida en vaco. La corriente en vaco es en efecto, un porcentaje muy pequeo de aquella nominal

    y circula solamente en el devanado primario; esta determina as, que las perdidas en el cobre son perfectamente

    despreciables con respecto al valor de las prdidas en el hierro. Dada la directa influencia sobre el valor de flujo

    en el ncleo, y por lo tanto sobre la corriente y la potencia, es necesario hacer con atencin la medicin y

    controlar el valor de la frecuencia.

    Prueba de corto circuito: Consiste en medir la cantidad de corriente absorbida por el transformador cuando el

    secundario esta en corto circuito y el primario esta alimentado por una tensin oportunamente reducida, de

    modo que las corrientes de los dos devanados resulten iguales a las nominales. Esta prueba determina el valor

    de la potencia perdida por efecto Joule en los devanados, cuyo valor es indispensable para el clculo del rendimiento convencional. Tambin determina el valor de la tensin Vcc de corto circuito y el factor de potencia.

    Dichos valores son indispensables para el calculo de la cada de tensin bajo cualquier condiciones de carga.

    La potencia absorbida por el transformador en el funcionamiento de corto circuito, coincide con el valor de las

    prdidas en el cobre del transformador. La tensin de alimentacin es en efecto totalmente utilizada para vencer

    la cada de tensin hmica y reactiva de los devanados y el nico flujo que viene generado es aquel disperso, cuyo recorrido se realiza exclusivamente en el aire.

    Para dimensionar el circuito de prueba se puede partir de:

    Los valores de potencia continua y de voltaje continuo corresponden a una corriente absorbida que por los

    general es igual al valor de la nominal. La prueba se puede realizar eligiendo a voluntad el devanado de

    alimentacin, que no cambie el valor de potencia continua ni de voltaje continuo. Normalmente conviene

  • 20

    alimentar el lado de alta tensin, con el objetivo de no tener en el circuito de medicin corrientes demasiado

    elevadas. (Manual De Lorenzo DL 1080, p 3 18, 39 - 63)

    [....] IMPORTANCIA DEL TRANSFORMADORES

    Un transformador es un dispositivo que cambia potencia elctrica de un nivel de voltaje mediante la accin de un

    campo magntico. Consta de dos o ms bobinas de alambre conductor enrolladas alrededor de un ncleo

    ferromagntico comn. Estas bobinas no esta usualmente conectadas en forma directa. La nica conexin

    entre bobinas es el flujo magntico comn que se encuentra dentro del ncleo.

    Uno de los devanados del transformador se conecta a una fuente de energa elctrica alterna y el segundo

    suministra energa elctrica a las cargas. El devanado del transformador que se conecta a la fuente de

    potencia se llama devanado primario o devanado de entrada y el devanado que se conecta a la carga se llama

    devanado secundario o devanado de salida.

    TIPOS Y CONSTRUCCIN DE TRANSFORMADORES

    El propsito principal de un transformador es convertir la potencia alterna de un nivel de voltaje en potencia

    alterna de la misma frecuencia pero a otro nivel de voltaje. Los transformadores tambin se utilizan para otros

    propsitos ( para mostrar voltajes, mostrar corrientes y transformar impedancias).

    Los transformadores de potencia se construyen de dos maneras. Un tipo de transformador consta de una pieza

    de acero rectangular, laminada, con el devanador enrollados sobre dos de los lados del rectngulo, este tipo de

    construccin conocido como transformador tipo ncleo. El otro consta de un ncleo laminado de tres columnas,

    cuyas bobinas estn enrolladas en la columna central, este tipo de transformador se conoce como transformador

    tipo acorazado. En todo caso el ncleo se construye con delgadas lminas aisladas elctricamente una de

    otras para minimizar las corrientes parsitas.

    En un transformador, las bobinas del primario y del secundario estn fsicamente enrolladas una sobre la otra; la

    bobina de menor voltaje esta situada en la parte interna (mas cerca del ncleo). Esta disposicin cumple dos

    objetivos:

    1. Simplifica el problema del aislamiento del devanado de alta tensin desde el ncleo.

    2. Resulta menor flujo disperso que en caso de disponer los dos devanados en el ncleo, separados.

    Los transformadores de potencia reciben seriedad de nombres, dependiendo de su utilizacin en los sistemas

    de potencia. Un transformador conectado a la salida de un generador utilizado para elevar el voltaje hasta

    niveles de transmisin (110KV y mayores) a veces de denomina transformador de unidad. El transformador

    situado en el otro extremo de la lnea de transmisin que reduce el voltaje de los niveles de transmisin a los

    niveles de distribucin ( desde 2.3 a 34.5KV) se denomina transformador de subestacin. Por ltimo el

    transformador que reduce el voltaje de distribucin al voltaje final a que se utiliza la potencia (110,208,220V,

    etc.) es llamado transformador de distribucin.

    Adems de los varios tipos de transformadores de potencia, existen dos tipos de transformadores para

  • 21

    propsitos especiales utilizados con mquinas elctricas y sistemas de potencia. El primero de estos

    transformadores especiales es un dispositivo diseado para mostrar un voltaje alto y producir un voltaje

    secundario bajo, directamente proporcional a aquel. Tal transformador se llama transformador de potencial.

    Un transformador de potencia tambin produce un voltaje secundario directamente proporcional a su voltaje

    primario. La diferencia entre el transformador de potencial y el transformador de potencia es que el primero

    esta diseado para manejar nicamente una corriente muy pequea, el segundo es un dispositivo diseado

    para proveer una corriente secundaria mucho menor pero directamente proporcional a su corriente primaria.

    Este dispositivo de denomina transformador de corriente.

    CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN TRANSFORMADOR

    Las perdidas que ocurren en los transformadores reales deben tenerse en cuenta en cualquier modelo

    aproximado del transformador. Los principales tems que deben tenerse en cuenta para la construccin de tal

    modelo son:

    a. Prdidas en el cobre (I2R). Son prdidas por calentamiento resistivo en los devanados primario y

    secundario del transformador. Son proporcionales al cuadrado de la corriente en los devanados.

    b. Prdidas por corrientes parsitas. Son prdidas por calentamiento resistivo en el ncleo del transformador.

    Son proporcionales al cuadrado del voltaje aplicado al transformador.

    c. Prdidas por histresis. Estn relacionadas con los reordenamientos de los dominios magnticos en el

    ncleo durante cada semiciclo. Son una funcin compleja no lineal del voltaje aplicado al transformador.

    d. Flujo disperso. Los flujos f Lp y f Ls que escapan del ncleo y pasan nicamente a travs de uno de los devanados del transformador son flujos dispersos. Esta fuga de flujos produce una auto inductancia en las

    bobinas primaria y secundaria y sus efectos deben tenerse en cuenta.

    DETERMINACIN DE LOS VALORES DE LAS COMPONENTES EN EL MODELO DEL TRANSFORMADOR

    Es posible determinar experimentalmente los valores de las resistencias e inductancias del modelo del

    transformador. Una aproximacin adecuada para estos valores se puede lograr con slo dos ensayos. La

    prueba de circuito abierto y la prueba de corto circuito.

    En la prueba de circuito abierto, se deja abierto el devanado secundario del transformador y el devanado

    primario se conecta al voltaje pleno nominal. Toda la corriente de entrada debe fluir a travs de la rama de

    excitacin del transformador. Las componentes en serie Rp y Xp son tan pequeas, comparadas con RC y XM

    para ocasionar una cada significativa del voltaje que, esencialmente, todo el voltaje de entrada cae a travs de

  • 22

    la rama de excitacin. La figura 1 muestra las conexiones para la prueba de circuito abierto. Se aplica el

    voltaje pleno al primario del transformador y se miden el voltaje, la corriente y la potencia de entrada al

    transformador. Con esta informacin es posible determinar el factor de potencia, la magnitud y el ngulo de la

    impedancia de excitacin.

    Figura n 1 diagrama de conexiones para la prueba de circuito abierto.

    La forma ms fcil para calcular los valores de RC y XM consiste en estimar primero la admitancia de la rama de

    excitacin. La conductancia de la resistencia de prdidas en el ncleo esta dada por:

    CC R

    G1=

    Y la susceptancia de la inductancia de magnetizacin es: M

    M XB

    1=

    Puesto que estos dos elementos estn en paralelo, sus admitancias se suman y la admitancia total de la

    excitacin es:

    McE

    MCE

    Xj

    RY

    jBGY

    11-=

    -=

    La magnitud de la impedancia de excitacin referida al circuito primario puede calcularse con base en los

    valores de voltaje y corriente de la prueba de circuito abierto.

    Voc

    IocYE =

    El ngulo de la admitancia puede encontrarse a partir del factor de potencia. El factor de potencia del circuito

    abierto (PF) esta dado por:

    VocIoc

    PocPF == qcos

    A

    V

  • 23

    y el ngulo q del factor de potencia es: VocIoc

    Poc1cos -=q

    El factor de potencia esta siempre en atraso para un transformador real, de modo que el ngulo de la corriente

    siempre atrasa al voltaje en q grados. Por tanto la admitancia YE es:

    PFVoc

    IocY

    Voc

    IocY

    E

    E

    1cos--=

    -= q

    En la prueba de cortocircuito los terminales del secundario del transformador se cortocircuitan y los del primario

    se conectan una fuente adecuada de voltaje, como se muestra en la figura 2. El voltaje de entrada se ajusta

    hasta que la corriente de los devanados cortocircuitados sea igual a su valor nominal. De nuevo se miden el

    voltaje, la corriente y la potencia de entrada.

    Figura n 2 diagrama de conexiones para la prueba de cortocircuito.

    Puesto que el voltaje de entrada es tan pequeo durante la prueba, la corriente que fluye por la rama de

    excitacin es despreciable. Si la corriente de excitacin es ignora, toda la cada de voltaje en el transformador

    puede ser atribuida a los elementos del circuito en serie. La magnitud de las impedancias en serie, referidas al

    lado primario del transformador es:

    El factor de potencia es: VscIsc

    PscPF == qcos y esta en atraso. El ngulo de la corriente es negativo

    y el ngulo q de la impedancia total es positivo:

    VscIsc

    Psc1cos-=q entonces,

    IscVsc

    Z SE =

    A

    V

  • 24

    =

    = qq Isc

    Vsc

    Isc

    VscZ

    ISE

    0

    La impedancia en serie segn el libro de Mquinas elctricas de Stephen Chapman es:

    )()(

    Re22 XsaXpjRsaRpZ

    jXeqqZ

    SE

    SE

    +++=

    +=

    Es posible encontrar la impedancia total referida al lado primario utilizando esta tcnica, pero no hay un camino

    fcil para dividir las impedancias serie en sus componentes primario y secundario. Por fortuna esta separacin

    no es necesaria para la solucin de los problemas normales.

    Estas pruebas tambin pueden ser realizadas en el lado secundario del transformador, si conviene hacerlo as

    debido a los niveles de voltaje u otras razones. Si las pruebas se hacen en el lado secundario, los resultados

    darn las impedancias del circuito equivalente, referidas al secundario del transformador no al primario.

    TOMAS (TAPS) Y REGULACIN DE VOLTAJE EN EL TRANSFORMADOR

    Los transformadores de distribucin tienen una serie de tomas (TAPS) en los devanados para permitir pequeos

    cambios en la relacin de vueltas del transformador despus de haber salido de fabrica. Una instalacin tpica

    podra tener cuatro tomas adems del valor nominal, con intervalos entre estas de 2.5% del voltaje a plena

    carga. Tal distribucin permite ajustes hasta del 5% por encima o por debajo del voltaje nominal del

    transformador. (Mquinas Elctricas, Stephen Chapman, pg 61-73, 82-91 )

    1.2 MOTORES. [....]Caractersticas nominales: antes de comenzar a realizar las pruebas, es conveniente conocer el conjunto de

    caractersticas nominales de la mquina que se va probar. Estos datos indicados en la placa, constituyen la

    carta de identidad, que todos los constructores ponen en las mquina, esto con la finalidad de que el usuario

    sepa cuales son las caractersticas principales de funcionamiento.

    Estos valores nominales son el resultado de pruebas que el constructor realiz sobre algunos prototipos al inicio

    de la produccin de la serie; cada mquina fabricada variar ligeramente de estas prestaciones de tipo estndar,

    esto es debido a las tolerancias de construccin.

    Pruebas:

    Medida de la resistencia en el devanado del estator: esta prueba es til para determinar el rendimiento

    convencional de la mquina, los pares y el desplazamiento con carga. Para el motor asncrono de tipo trifsico,

    con devanado estatrico, constituido por tres circuitos diferentes (fases U, V, W), las tres fases podrn estar

    conectadas en estrella o triangulo. Las tres fases estatricas que estn previstas para las corrientes nominales,

  • 25

    tienen una resistencia de valor pequeo (sus valores disminuyen cuando la potencia nominal de la mquina

    aumenta).

    La medida se deber efectuar con corriente continua y la mquina detenida. En cada caso, se debe proceder

    cuando el motor este fri, es decir inactivo por varias horas para que se pueda estar seguro que todas las piezas

    estn a temperatura ambiente.

    Prueba al vaco: La prueba al vaco es de gran importancia, puesto que esta pone en evidencia las condiciones

    de trabajo del circuito magntico del motor. Esta prueba consiste en alimentar el motor a su tensin nominal,

    dejando que el rotor gire libremente sin ningn par resistivo. En estas condiciones, las corrientes consumidas

    estn representadas por la suma vectorial de la corriente magnetizacin y de la pequea componente aditiva

    debida a las perdidas en el hierro (del estator) y mecnica (friccin y ventilacin).

    La potencia corresponde a la suma de todas las prdidas en vaco que comprenden:

    Prdidas en el cobre del estator

    Prdidas en el hierro del estator

    Prdidas mecnicas por friccin y ventilacin

    Se realiza con el fin de calcular el rendimiento convencional, es decir las perdidas mecnicas y las perdidas en

    el hierro.

    Prueba en corto circuito: esta prueba determina la intensidad de la corriente absorbida y el factor de potencia

    cuando el motor esta alimentado con el rotor bloqueado. Esta prueba permite calcular los parmetros

    equivalentes en serie del motor, es decir, (Xe Re - Ze) y si se dispone de un dinammetro, proceder a medir el

    par de arranque. Funcionando con rotor bloqueado, el motor asncrono se considera en corto circuito, esto por

    que los devanados del estator y del rotor se encuentran en perfecta similitud elctrica con el primario y el

    secundario de un transformador estatrico que funciona en corto circuito. Cuando el motor funciona con el rotor

    bloqueado limita la corriente absorbida por la impedancia equivalente de sus devanados (resistencia y

    reactancia de dispersin.

    Como consecuencia, si en esta condicin se alimenta el motor con la tensin plena indicada en la placa, se

    tendran intensidades bastantes elevadas (de tres a seis veces de la intensidad nominal) que puede daar los

    devanados por efecto del calor. . (Manual De Lorenzo DL 1021, p 3 17, 51 - 60)

    [....] FUNDAMENTOS DE MQUINAS ROTATIVAS DE CORRIENTE ALTERNA

    Las mquinas de corriente alterna ac son generadores que convierten la energa mecnica en energiza elctrica

    ac y los motores que convierten energa elctrica ac en energa mecnica. Aunque los principios fundamentales

    de las mquinas de corriente alterna son muy simples, parecen un tanto difciles por la construccin complicada

    de las mquinas reales. Existen dos clases de principios de mquinas de corriente alterna: las mquinas

    sincrnicas y las mquinas de induccin. Las mquinas sincrnicas son motores y generadores cuya corriente

    de campo magntico es suministrada por un fuente dc separada, mientras que las mquinas de induccin son

    motores y generadores cuya corriente de campo magntico es suministrada por induccin magntica (accin

  • 26

    transformadora) en sus devanados de campo. Los circuitos de campo de la mayora de las mquinas

    sincrnicas y de induccin estn localizados en sus rotores.

    MOTORES DE INDUCCIN

    Es una mquina que solo tiene los devanados de amortiguacin porque el voltaje del rotor (que produce la

    corriente y el campo magntico del rotor) es inducido en los devanados del rotor en lugar de estar fsicamente

    conectado a travs de alambres. La caracterstica distintiva de un motor de induccin es que no requiere

    corriente de campo dc para operar la mquina.

    Aunque se puede utilizar una mquina de induccin como motor o generador, tiene muchas desventajas como

    generador y, por lo tanto, pocas veces se utiliza como tal. Por esta razn, las mquinas de induccin se refieren

    a los motores de induccin.

    CONSTRUCCIN DE MOTORES DE INDUCCIN

    Un motor de induccin tiene fsicamente el mismo estator que una mquina sincrnica, pero la construccin del

    rotor es diferente. Hay dos tipos diferentes de rotores que pueden disponerse dentro del estator del motor de

    induccin. Uno de ellos se llama rotor Jaula de Ardilla o simplemente rotor de Jaula, mientras el otro es llamado

    rotor devanado.

    Un rotor Jaula de Ardilla consiste en una serie de barras conductoras dispuestas entre ranuras labradas en la

    cara del rotor y cortocircuitadas en cada extremo por anillos de cortocircuitado. El diseo hace referencia a un

    motor jaula de Ardilla debido a que los conductores examinados en s mismos se parecan a los de las ruedas

    de ejercicio de las ardillas o los hamsters.

    El otro tipo es el devanado , el cual tiene un grupo de devanados trifsicos que son las imgenes especulares de

    los devanados del estator. Las fases de los devanados del rotor estn conectadas usualmente en Y, y los

    extremos de los tres alambres del rotor estn unidos a anillos rozantes dispuestos sobre el eje del rotor. Los

    devanados del rotor estn cortocircuitados a travs de escobillas montadas en los anillos rozantes. En los

    motores de induccin de rotor devanado, sus corrientes rotricas son accesibles en las escobillas del estator,

    donde pueden ser examinadas y donde se puede insertar resistencia extra al circuito del rotor. Los mototes de

    induccin de rotor devanado son ms costosos que los motores jaula de ardilla y requieren mucho ms

    mantenimiento debido al desgaste asociado a sus escobillas y a sus anillos rozantes. Como resultado de ello,

    los motores de induccin de rotor devanado son poco utilizados.

    TENDENCIAS EN EL DISEO DE MOTORES DE INDUCCIN

    Las ideas fundamentales sobre los motores de induccin fueron desarrolladas hacia el final de la poca de 1880

    por Incola Tesla, quien recibi la patente de sus ideas en 1888. En esa poca presento un articulo ante el

    American Institute of Electrical Enginneers (AIEE), predecesor del hoy Institute of Electrical and Electronics

    Engineers (IEEE) en el cual escribi los principios bsicos del motor de induccin de rotor devanado, junto con

    ideas para desarrollar otros importantes motores de corriente alterna: el motor sincrnico y el motor de

    reluctancia.

  • 27

    Aunque la idea bsica del motor de induccin fue descrita en 1888, el motor en s no estaba an completo. Hubo

    un periodo inicial de rpido desarrollo seguido de una serie de lentos mejoramientos que continuaron

    evolucionando hasta hoy.

    El motor de induccin moderno se construy entre 1888 y 1895. Durante ese periodo se desarrollaron fuentes

    de potencia de dos y tres fases para producir campos magnticos rotacionales dentro del motor, devanados

    estatricos distribuidos y se introdujo el rotor de jaula de ardilla. Hacia 1896 estuvieron disponibles en el

    comercio motores de induccin trifsicos plenamente reconocidos y funcionales.

    Entre aquella poca y comienzos de 1970 hubo progresos continuos en la calidad de los aceros, las tcnicas de

    fundicin, los aislamientos y otros elementos utilizados en los motores de induccin. Estas tendencias dieron

    como resultado el diseo ms pequeo con una potencia de salida determinada, que proporcion ahorro

    considerable en los costos de construccin. En efecto, un motor moderno de 100HP es igual en tamao fsico a

    uno de 7.5HP de 1897.

    Sin embargo, estos progresos en el diseo del motor de induccin no necesariamente lleva a mejorar la

    eficiencia de operacin del motor. El mayor esfuerzo del diseo se dirigi a reducir el costo inicial de los

    materiales de las mquinas, no a aumentar su eficiencia. Esta orientacin del diseo se debi a que la

    electricidad no era tan costosa; en consecuencia, el costo directo del motor era el criterio principal utilizado por

    los compradores para elegir.

    Como el precio de los combustibles tuvo un espectacular ascenso en 1973, el costo de operacin durante la vida

    til de la mquina ha llegado a ser cada vez ms importante, mientras que el costo de instalacin inicial ha

    dejado de tener importancia relativamente. Resultado de estas tendencias, ha sido el nuevo nfasis puesto en la

    eficiencia del motor tanto por los diseadores como por los usuarios de las mquinas.

    En la actualidad los mayores fabricantes estn produciendo nuevas lneas de motores de induccin de alta

    eficiencia, y estn logrando una participacin creciente en el mercado de los motores de induccin. Para

    aumentar la eficiencia de estos motores, se utilizan varias tcnicas, a diferencia de los diseos de eficiencia

    tradicional. Entre estas tcnicas estn:

    1. Se utiliza ms cobre en los devanados del estator, para reducir las perdidas en el cobre.

    2. Las longitudes de los ncleos del rotor y del estator se incrementan para reducir la densidad de flujo

    magntico entre el entrehierro de la mquina. Esto reduce la saturacin de la mquina y disminuye las

    perdidas en el ncleo.

    3. Se utiliza ms acero en el estator de la mquina, lo cual permite transferir mayor cantidad de calor

    hacia fuera del motor y reducir su temperatura de operacin. El ventilador del motor se redisea para

    reducir las perdidas por rozamiento en el aire.

    4. En el estator se utiliza acero especial de alto grado elctrico y bajas perdidas por histresis.

    5. El acero, de muy alta resistividad interna, se lamina en calibres especialmente delgados (esto es, las

    lminas se ubican juntas unas de otras). Ambos efectos tienden a reducir las corrientes parsitas en el

    motor.

    6. El rotor es maquinado cuidadosamente para producir un entrehierro uniforme que reduce las prdidas

  • 28

    dispersas en le motor.

    AISLAMIENTO DEL DEVANADO DE UNA MQUINA DE CORRIENTE ALTERNA.

    Una de las etapas ms importantes en el diseo de una mquina ac es el aislamiento de sus devanados. Si

    falla el aislamiento de un motor o generador, la mquina se cortocircuita. La reparacin de una mquina con su

    aislamiento cortocircuitado si es posible, es muy costosa. Para prevenir la falla de aislamiento de los devanados

    por efecto de sobrecalentamiento, es necesario limitar la temperatura de aquellos. Esto puede lograrse de modo

    parcial implementando la circulacin de aire sobre los devanados, pero en ltimas, la mxima temperatura del

    devanado limita la potencia mxima que puede suministrar la mquina continuamente.

    El aislamiento falla raras veces como consecuencia inmediata de una temperatura crtica. En cambio, el

    incremento de la temperatura produce un deterioro gradual del aislamiento hacindolo susceptible de fallar por

    causas como golpes, vibraciones o esfuerzos dielctricos. Una regla prctica deca que la expectativa de vida de

    un motor con un tipo dado de aislamiento se reduce a la mitad por cada 10 % de elevacin de la temperatura por

    sobre la temperatura nominal del devanado. Esta regla se aplica an hoy hasta cierto punto.

    Para estandarizar los limites de temperatura del aislamiento de mquinas, la National Elctric Manufacturers

    Association (NEMA) de los Estados Unidos, ha definido una serie de clases de sistemas de aislamiento. Cada

    clase de sistema de aislamiento especifica la mxima elevacin de temperatura admisible para cada clase de

    aislamiento. Existen tres clases de comunes de aislamiento, segn NEMA, para los motores ac de caballaje

    entero: B, F y H. Cada clase presenta una temperatura en el devanado, mayor que la anterior. Por ejemplo, la

    elevacin de la temperatura en el devanado de la armadura por sobre la temperutaura ambiente en un tipo un

    tipo de motor de induccin ac de operacin continua debe ser limitada a 80C para clase B, 105C para clase F

    y 125C para clase H.

    Las especificaciones sobre la temperaturas particulares para cada tipo de motor y de generador se encuentran

    detalladas en la norma NEMA MG1-1993, Motores y Generadores . Normas similares han sido definidas por la

    international Electrotechnical Commissin (IEC) y por varios organismos de normalizacin nacional, en algunos

    pases. (Mquinas Elctricas, Stephen Chapman, pg 265, 387 391, 436, 475, 476).

    Bibliografa:

    DE LORENZO. Manual DL 1080, Transformador Trifsico. Italia. 1995. pg 3 18, 39-63.

    DE LORENZO. Manual DL 1021, Motor asincrnico Trifsico. Italia. 1995. pg 3 17, 51-60.

    STEPHEN J. CHAPMAN. Mquinas Elctricas pg 61-73, 82-91, 265, 387 391, 436, 475, 476).

  • 29

    2. METODOLOGA

    Inicialmente se har una descripcin de las pruebas a las que son sometidos los

    transformadores, junto con su respectivo seguimiento, para luego realizar de esta misma

    manera lo concerniente a motores.

    Durante el tiempo de pasantia se logr realizar seguimiento a cuatro transformadores, de los cuales dos eran trifsicos y dos monofsicos. Los trifsicos eran de 630 KVA y de 15 KVA, y

    los monofsicos eran ambos de 15 KVA.

    En la segunda parte se realiz seguimiento a tres motores trifsicos, es decir no se tuvo la

    oportunidad de trabajar con motores monofsicos. Los motores eran de 50, 40, y 6.6 HP cada uno, los cuales trabajaban a frecuencia de 60 Hz.

    2.1 TRANSFORMADORES

    2.1.1 PRUEBAS A TRANSFORMADORES.

    2.1.1.1 PRUEBA DE RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS (entre fases). INSTRUMENTO: MULTIMETRO DIGITAL.

    PROCEDIMIENTO.

    CHEQUEO EN AT Esta prueba se realiza con un multmetro digital, el cual se coloca en la escala de 200, esta

    escala esta dada por el previo clculo del valor de la resistencia. Se verifica que las puntas del multmetro hagan buen contacto con los bornes del transformador y se espera que se

    estabilice la lectura del multmetro durante 30 segundos para luego ser tomada. Esta lectura medida es el valor de resistencia existente en cada fase.

    El esquema de conexiones para realizar esta medicin es el mismo tanto para

  • 30

    transformadores monofsicos como trifsicos.

    Diagrama de conexiones para transformador trifsico.

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 3 esquema de conexiones para prueba de

    resistencia de devanados, trafo trifsico.

    Primero se toma la medida entre las fases U y V, luego V y W, y para terminar U y W.

    Diagrama de conexiones para transformador monofsico.

    AT U V

    BT x Pn z

    Figura n 4 esquema de conexiones para prueba de

    resistencia de devanados, trafo monofsico.

  • 31

    En este caso solo existe el valor de resistencia de una fase, puesto que el trafo es

    monofsico es decir que solo tiene un devanado.

    CHEQUEO EN BT

    La prueba de medicin de resistencia en los devanados de BT no se realiza, debido a que no se cuenta con el instrumento apropiado, puesto que se sabe que la lectura debe marcar en el

    orden de los mili ohmios [m]. El costo de este equipo es muy alto ($10.000.000). En este momento se estudia la posibilidad de realizar esta prueba por el mtodo de voltaje contra

    corriente, y as poder determinar esta lectura.

    RIV *=

    entonces

    [ ] [ ] [ ]AImVVmR =W

    El equipo en mencin tiene como nombre miliohmetro.

    Para esta medicin es necesario tener un multmetro el cual nos mida voltaje en el orden de

    mV y sea de una resolucin exacta, de clase 0.2.

    2.1.1.2 PRUEBA DE RELACIN DE TRANSFORMACIN.

    REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS

    INSTRUMENTO: TTR (TRANSFORMER TURN-RATIO TEST SET)

    PROCEDIMIENTO:

    La prueba de relacin de transformacin se realiza con un instrumento llamado TTR

    (Transformer turn ratio test set) tipo manivela o porttil, puesto que no necesita fuente de energa externa para su funcionamiento. Este instrumento nos indica si el devanado se

    encuentra en corto, abierto o continuo, es decir, si cada bobina del transformador se encuentra en buen estado.

  • 32

    Para identificar si el devanado est abierto, la aguja que indica el null detector, no presenta

    ninguna deflexin; cuando est en corto, la aguja de excitacin de corriente se desplaza completamente hacia la derecha y si se encuentra en buen estado, el instrumento marca la

    relacin de transformacin, la cual la hallamos girando una palanca (manivela) que se

    encuentra al lado derecho de ste y variando unas perillas que se encuentran en la parte

    superior de ste.

    0 8

    BAJA

    Manivela

    Indicadores

    ALTA Perillas

    Figura n 5 instrumento para medir relacin de transformacin (TTR).

    Diagrama de conexiones para transformadores trifsicos.

    Primera medicin:

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 6 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin. Primera medicin.

    EXCITING CURRENT

    EXCITING

    VOLTS

    NULL

    DETECTO

    0 0 0

    TTR

  • 33

    Diagrama de conexiones para realizar la segunda medicin:

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 7 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin. Segunda medicin.

    Diagrama de conexiones para realizar la tercera medicin:

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 8 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin. Tercera medicin.

    Estos esquemas de conexiones son utilizados para realizar la prueba en transformadores trifsicos que presentan una conexin DY5; para cuando el transformador presenta una

    conexin DY11, sta varia slo en AT; por ejemplo en el caso de la primer medicin, los terminales de AT de TTR se conectan as: borne U = terminal negro de AT del TTR y

    TTR

    TTR

  • 34

    borne V = terminal rojo de AT del TTR, esto por ser conexin DY5, cuando es conexin DY11

    se cruzan estos terminales, es decir en el borne U va el terminal rojo de AT del TTR y en el borne V va el terminal negro de AT del TTR. Los terminales de BT se conectan de igual

    manera para realizar la medicin ambas conexiones, ver figuras 9 y 10.

    TRAFO TRIFSICO CON CONEXIN DY5

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 9 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin en trafos con conexin DY5. Primera medicin.

    TRAFO TRIFSICO CON CONEXIN DY11.

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 10 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin en trafos con conexin DY11. Primera medicin.

    TTR

    TTR

  • 35

    Esquema de conexiones para transformadores monofsicos con conexin Ii0. AT U V BT x Pn z

    Figura n 11 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin en trafo monofsico con conexin Ii0.

    Esquema de conexiones para transformadores monofsicos con conexin Ii6.

    AT U V BT x Pn z

    Figura n 12 esquema de conexiones para prueba de relacin

    de transformacin en trafo monofsico con conexin Ii6.

    TTR

    TTR

  • 36

    2.1.1.3 PRUEBA DE VACIO MECNICO O HERMETICIDAD

    INSTRUMENTO: BOMBA DE VACIO PROCEDIMIENTO:

    La prueba de vaco se realiza para garantizar la hermeticidad del trafo, la cual consiste en

    introducirle al transformador una presin de 10 libras con ayuda de una bomba de vaci a

    travs de la vlvula de sobrepresin del tanque, ubicada en la parte superior trasera de ste. Esta presin se aplica durante un tiempo de 30 minutos, si sta no baja a menos de 7 libras

    durante ste tiempo, el transformador es pasado al campo de pruebas para realizar las otras pruebas.

    Diagrama:

    Vlvula de sobrepresin

    Cua de madera

    utilizada para ladear el trafo para evitar que la presin absorba el aceite.

    Figura n 13 prueba de vaco mecnico o hermeticidad.

    Esta prueba se realiza de igual manera para transformadores trifsicos, como para trafos monofsicos.

    Bomba de vaco

  • 37

    2.1.1.4 PRUEBA DE AISLAMIENTO

    REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS INSTRUMENTO: MEGGER 2500V/100000M

    PROCEDIMIENTO:

    Esta prueba se realiza para medir el aislamiento que existe entre BT contra T, AT contra T y

    AT contra BT, para esto tambin es necesario aterrizar el transformador a la tierra del banco de pruebas. En esta prueba se aplica voltaje durante 60 segundos, a los bornes en prueba,

    transcurrido este tiempo se toma la lectura.

    CHEQUEO BT CONTRA T

    Para realizar esta medicin el terminal LINE del megger, se conecta a un borne de BT del transformador a probar y el terminal EARTH se conecta a la tierra de ste mismo, se aplica

    tensin (2500V).

    CHEQUEO AT CONTRA T

    Luego se mide AT contra tierra; para esto el terminal LINE se conecta en un borne de AT y

    el terminal EARTH a la tierra del transformador, se aplica la tensin durante 60 segundos y se toma la lectura.

    CHEQUEO AT CONTRA BT

    La ltima medicin es AT contra BT, para esto el terminal EARTH se coloca en cualquier

    borne de BT y el terminal LINE en cualquier borne de AT, al igual que en los dos mediciones

    anteriores se aplica tensin durante 60 segundos y se toma la lectura.

    No se realiza la prueba de BT contra AT, puesto que el resultado de esta seria la misma de

    AT contra BT, por esta razn solo se realiza una de las dos.

  • 38

    Cuando se finaliza cada prueba de Aislamiento con Megger, es necesario aterrizar los

    bornes en los que se realizaron para las medidas, puesto que quedan cargados, para esto se deja un caimn, una pata se deja a tierra y la otra se deja libre para aterrizar.

    El esquema de conexiones para realizar esta prueba es el mismo tanto para transformadores

    monofsicos como trifsicos.

    2.1.1.5 PRUEBA DE TENSION APLICADA.

    REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS INSTRUMENTO: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL 40000[KVA] (TP).

    PROCEDIMIENTO:

    Esta prueba se realiza con un transformador de potencial de 40000 KVA, para probar los aislamientos entre AT y tierra y BT y tierra y verificar las distancias mnimas. Antes de

    comenzar la prueba se enciende una lmpara de sealizacin roja (giratoria), la cual

    anuncia que se va a comenzar a trabajar con niveles de alta tensin.

    Se debe aplicar tanto para AT como para BT aproximadamente el 75% de ms del valor nominal.

    CHEQUEO BT CONTRA T.

    Cortocircuitamos los bornes de BT incluyendo el punto neutro, con un alambre calibre 17

    AWG desnudo, se conecta la salida del transformador de potencial a cualquier borne de BT y se le aplica 7.5 KV por 60 segundos, esto se maniobra con ayuda del banco de pruebas. Los

    devanados de AT tambin se deben dejan cortocircuitados con un alambre 17 AWG desnudo,

    ste puede ser conectado a tierra o no, puesto que la tensin que se aplica en BT la puede

    soportar dicho devanado. Con el caimn libre se aterrizan los bornes de BT para evitar

    posibles accidentes.

    Esta prueba no nos arroja ningn valor, slo se verifica que el aislamiento no tenga ninguna

    falla.

  • 39

    Diagrama de conexiones:

    1*17 AWG desnudo

    AT

    U V W

    BT x y z Pn

    TP TT

    1* 17 AWG desnudo

    (Aplicacin de tensin TP)

    7.5KV * 60seg Figura n 14 esquema de conexiones para prueba de tensin aplicada BT contra T.

    TT : tierra del transformador. TP : transformador de potencial. CHEQUEO AT CONTRA BT Y TIERRA Cortocircuitamos los bornes de AT con un alambre calibre 17 AWG, se conecta la salida del transformador de potencial a cualquier borne de AT y se le aplican 25 KV durante 60 segundos, los bornes de BT no son desconectados, por el contrario siguen cortocircuitados y se aterrizan.

    TP

  • 40

    Diagrama de conexiones: (Aplicacin de tensin TP)

    25KV * 60seg

    1*17 AWG desnudo AT U V W

    BT x y z Pn

    TT

    1*17 AWG desnudo

    Figura n 15 esquema de conexiones para prueba de tensin aplicada

    AT contra BT y T.

    Si el transformador presentara alguna falla de aislamiento, se dispararan las protecciones del

    banco y los lectores de corriente se elevaran.

    2.1.1.6 PRUEBA DE TENSION INDUCIDA REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS

    INSTRUMENTO: BANCO DE PRUEBAS (BP)

    PROCEDIMIENTO.

    Esta prueba se realiza para descartar que existan fallas en el bobinado, como corto entre

    espiras, que el devanado se encuentre abierto, es decir que no tenga continuidad.

    El transformador debe estar aterrizado al banco de prueba. Con ayuda del banco de pruebas activamos un generador el cual nos proporciona una frecuencia de 415 Hz, la cual se le

    aplica al transformador durante 18 segundos y el valor de la tensin debe ser el 75% ms de

    TP

  • 41

    la nominal del devanado de BT. Al finalizar esta prueba el transformador debe ser aterrizado

    para evitar posibles accidentes, puesto que como es aproximadamente el doble de tensin existe mayor riesgo.

    Diagrama de conexiones:

    AT U V W

    BT x y z Pn

    TT

    (Aplicacin de tensin por BT) 75% ms de Voltaje nominal = 324 [V]

    a 415 Hz * 18seg Figura n 16 esquema de conexiones para prueba de tensin inducida

    por BT.

    BP = banco de pruebas.

    2.1.1.7 PRUEBA SIN CARGA (En vaco) REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS

    INSTRUMENTO: BANCO DE PRUEBAS (BP)

    PROCEDIMIENTO.

    Esta prueba se realiza con el fin de deducir el grado de saturacin de ncleo, a la vez que

    permite caracterizar la rama magntica del circuito equivalente del trafo.

    BP

  • 42

    Se aterriza el transformador a banco de pruebas. Se puede conectar a cualquiera de los

    devanados (AT o BT)del transformador a su tensin nominal y a 60 Hz, pero por seguridad se realiza por baja tensin. Se toman las medidas de corriente de cada fase por medio de

    ampermetros, el valor de potencia por medio de un vatmetro trifsico y tensin por medio de

    un voltmetro.

    Diagrama de conexiones:

    AT U V W

    BT x y z Pn

    TT

    (Aplicacin de tensin Vn BT )

    Figura n 17 esquema de conexiones para prueba sin carga.

    Vn = voltaje nominal

    BT = baja tensin

    BP = banco de pruebas

    V V

    BP

    A A A

  • 43

    2.1.1.8 PRUEBA EN CORTO CIRCUITO

    REALIZADA EN: CAMPO DE PRUEBAS INSTRUMENTO: BANCO DE PRUEBAS (BP)

    PROCEDIMIENTO.

    Esta prueba se realiza para determinar las perdidas en el cobre, permitiendo completar los

    parmetros para el circuito equivalente del trafo. Como esta prueba se realiza a su tensin nominal hay que verificar que el conmutador este

    puesto en la posicin correspondiente. Se aterriza el transformador al banco de pruebas y se alimenta por el lado de AT (U V W)

    con las salidas del banco de pruebas y el devanado de BT se cortocircuita incluyendo el

    punto neutro (x y z, y Pn). Cuando la corriente en el devanado de BT alcance su valor

    nominal medida con una pinza electromagntica, la tensin de corto circuito ser la leda en el voltmetro en ese instante.

    Diagrama de conexiones:

    (Aplicacin de tensin)

    AT U V W

    BT x y z Pn

    Figura n 18 esquema de conexiones para prueba corto circuito.

    A

    V V

    BP

  • 44

    2.1.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TRANSFORMADOR

    DE 630 KVA.

    Al llegar el transformador se llena una ficha de entrada, la cual contiene la siguiente

    informacin: 1

    No. Recibo: 2163

    Cliente: Universidad Militar Nueva Granada Fecha: 24 / 03 / 03

    Marca: siemens

    Numero: 58679

    KVA: 630 No fases: 3

    Tensiones: 11400 / 210

    Conexin: DYN5

    Tipo: Ao de fabricacin: 82 Referencia:

    Inspeccin: Reparacin: Mantenimiento:

    Nota: primer mantenimiento desde su fabricacin.

    Algunos de estos datos se obtienen a travs de la placa caracterstica de cada transformador,

    siempre y cuando el transformador la traiga.

    Luego de llenar esta ficha se procede a realizar una inspeccin visual e inicial, y se diligencia su respectivo formato IER-100. 2

    Se observa que el nivel de aceite, la vlvula de salida, tierra, el tanque, los pasatapas, los

    herrajes se encuentran en buen estado, adems se determina que trae su bobinado original y

    sus prensas perfil L. Tambin se observa que la placa caracterstica hace falta. El ncleo de este transformador es de tipo columnas, y esta en buen estado su presentacin

    1 Ver anexo 1 (Ficha de entrada) 2 Ver anexo 2 (Formato IIT-100, inspeccin inicial).

    X

  • 45

    (pintura) exterior, pero la interior esta defectuosa.

    Despus se le realizaron las pruebas de aislamiento y relacin de transformacin; ya

    descritas en la parte de pruebas a transformadores, dichas pruebas arrojaron los siguientes

    datos:

    Prueba de aislamiento (Megger).

    BT/T AT/T BT/AT

    10000M 14000M 17000M Tabla n 1 resultados prueba de aislamiento inspeccin

    de trafo de 630 KVA.

    Prueba de Relacin de transformacin (TTR)

    POSICION U V W

    1

    2

    3 91.399 91.399 91.398

    4 89.098 89.098 89.097

    5 86.795 86.799 86.798 Tabla n 2 resultados prueba de relacin de transformacin. TTR

    de trafo de 630 KVA

    Esta medicin solo se realiz en las posiciones 3,4, y 5 del conmutador, y se observa que

    coinciden , es decir el trafo est bien en estas, pero se debe realizar la medicin en todas las

    posiciones puesto que se pueden observar fallas en los taps, en el bobinado o en el

    conmutador.

    Luego se procede a quitar la tapa del transformador y se extrae totalmente el aceite para

    realizar un cambio de ste ya que la empresa no realiza tratamiento para recuperacin de aceites. Este aceite es retirado por medio de un registro (tapn), ubicado en la parte inferior

    del transformador; ste registro se abre con una llave expansiva o alemana, se saca el aceite

    y se almacena en unas canecas debidamente marcadas (aceite quemado), para luego ser

  • 46

    vendido a empresas que se dedican a la fundicin de metales. A continuacin se

    desconectan las salidas de BT y se retiran los herrajes de esta misma, con ayuda de una llave para tubo.

    Luego se retira la perilla del conmutador, la tuerca que sostiene el eje de este mismo y se

    quita el conmutador (regulador de voltajes).

    ESQUEMA

    Perilla P F 4 3 Eje 5 6 2

    1 Figura n 19 el conmutador y sus partes.

    El conmutador cuenta con ocho salidas: un principio y un final, y seis derivaciones.

    NOTA: la posicin del conmutador solo es cambiada para realizar las pruebas pertinentes, al ser entregado al cliente ste debe llevar la posicin con la que lleg a la empresa.

    Despus se retira el anclaje que sostiene la parte activa (ncleo, bobinas) del transformador

    dentro del tanque o cuba, se coloca una guaya para desencubarlo con ayuda de una

    diferencial elctrica la cual soporta (2 Ton) dos toneladas, y se colocan sobre el tanque unas

    de bases de madera o metal para poder descargarla; se descarga la parte activa sobre stas

    para que escurra todo el aceite posible, luego de que esto ocurra se hala la parte activa con la diferencial y se lleva al horno, mientras el tanque es llevado a la seccin de lavado, en

    donde el interior de ste se lava con gasolina y el exterior con agua y jabn; tambin aqu

    lijan las partes oxidadas para luego pasar a la seccin de pintura en donde se le aplican de

    80 a 100 micras: el tanque viene de fabrica con 60 micras de corrosivo (base) y 60 micras de pintura, de ELCTRICOS INGENIERA Y SERVICIOS LTDA sale con 200 a 220 micras en

    total. La pintura que se aplica es Terinsa Laca Super 2062. Esto es aplicado para todos los transformadores que se les presta el servicio, ya sea mantenimiento o reparacin.

  • 47

    La prueba de medicin de micras se realiza con un Elcmetro, el cual se coloca sobre la

    superficie pintada y nos indica el espesor de la pintura en micras. Esta prueba no se le realiza a la totalidad de los tanques, sino que se escoge aproximadamente uno en un

    promedio de diez. En esta seccin tambin se demarcan las fases de AT (U V W) y de BT (x

    y z y punto neutro), as como su potencia en KVA (630), marca del transformador, voltaje de

    AT (11400 [V]) y voltaje de BT (216 [V]). Tambin se coloca el logotipo de la empresa (EIS),

    en el cual se especifica si el servicio que se ha prestado es de mantenimiento o reparacin, que para el caso descrito se trata de mantenimiento.

    Como la parte activa se encuentra dentro del horno para su secamiento total, es decir que el

    aceite salga totalmente del ncleo y bobinas; este es encendido a 75 C por un tiempo de 6

    horas, luego se regula con el termostato a 100 C por un tiempo de 12 a 16 horas segn la

    carga de horno, dependiendo nmero de transformadores que estn dentro de ste.

    Al transcurrir el tiempo indicado, el horno es apagado y su puerta se abre durante 15 minutos

    para que salga el vapor. La parte activa es sacada con ayuda de la diferencial para su

    encubamiento; para esto se trae el tanque terminado a la seccin de encube y se introduce la parte activa dentro de ste. Para este procedimiento la parte activa debe estar mnimo a una

    temperatura de 80 C, para evitar que sta reciba humedad del medio ambiente.

    Luego se ancla la parte activa al tanque para evitar que ste quede en movimiento; el

    transformador tiene dos anclajes, uno a cada lado; despus de terminado este procedimiento

    se coloca el conmutador, se ajusta la tuerca que sostienen el eje de ste, y por ltimo se

    coloca la perilla. Despus se llena de aceite el tanque hasta tapar la parte activa; este aceite debe estar con una temperatura de 60 a 70 C para evitar que la parte activa se enfri y as

    que le entre humedad. El calentamiento del aceite se realiza con ayuda de la filtro prensa la

    cual se utiliza en este momento solo para este procedimiento; el cual consiste en introducir el

    aceite nuevo, en el tanque de la filtro prensa, para luego ser calentado por medio de unas resistencias durante 3 horas aproximadamente, posteriormente es introducido en el tanque

    del trafo. La empresa esta realizando investigaciones para utilizar la filtro prensa en

    tratamiento de aceites, es decir poder recuperar los aceites con los que llegan los

  • 48

    transformadores.

    Despus se col ocan los herrajes de BT y punto neutro; a estos herrajes se le han cambiado

    los empaques previamente. Para este trafo se utilizaron los siguientes empaques: TH

    0019,TH 0030, TH 0031, TH 0052, TH 0086. Para la parte de AT solo se utilizaron dos

    empaques: TH 0043 y TH 0125.

    Despus de este procedimiento se completa el nivel de aceite, el cual viene especificado en

    el tanque, luego se coloca el empaque de la tapa ( de 13mm cambiado previamente); ste

    empaque va pegado al tanque con una solucin instantnea de nombre Loctn, y para que

    se adhiera mejor se quita la capa de pintura en las partes en donde se va aplicar. Luego se coloca la tapa con toda su tortillera y se ajustan los aisladores y herrajes de AT.

    Luego de esto se realiza la prueba de vaco mecnico para garantizar la hermeticidad, sta

    descrita en pruebas a trafos. Se diligencia el formato IEP 150 el cual trae la siguiente informacin: 3

    Prueba presin inicial Tiempo (min.) Presin final

    De vaco 10 30 8 Tabla n 3 resultados prueba de hermeticidad de trafo de 630 KVA.

    Posteriormente de realizar esta prueba el transformador es llevado al campo de pruebas.

    Antes de comenzar a realizar las respectivas pruebas respectivas de esta seccin, se delimita

    el rea en donde se llevaran a cabo dichas pruebas, esta delimitacin se hace por medio de

    una cinta de color amarillo y negro, la cual indica que existe peligro debido a los niveles de

    tensin que se manejan. Luego se busca en la carpeta de pruebas el formato de inspeccin del transformador al que se le va a realizar las pruebas y se verifica con su respectiva tarjeta

    de entrada.

    En este campo de pruebas se llevan a cabo las siguientes pruebas:

    Prueba de aislamiento. Prueba de resistencia de los devanados (entre fases).

    3 Ver anexo 3 (formato IEP-150)

  • 49

    Prueba de relacin de transformacin.

    Prueba de tensin aplicada. Prueba de tensin inducida.

    Prueba sin carga (en vaco).

    Prueba en corto circuito.

    Ya especificados los esquemas de conexiones, los cuidados y protecciones que se deben tener para realizar para cada prueba, descritos en la parte de pruebas a transformadores, Ver

    numeral 13.1; se obtuvieron los siguientes resultados los cuales son diligenciados en el formato PP-100.(protocolo de pruebas). 4

    PRUEBA AT-T BT-T AT-BT

    Aislamiento 14000M 10000M 17000M Tabla n 4 resultados prueba de aislamiento, p. Final. Trafo de 630 KVA.

    U V U W V W

    82.1 [] 80.5 [] 83.3 [] Tabla n 5 resultados prueba resistencia de los devanados. Trafo de 630 KVA.

    BT -AT y T AT BT y T Tiempo

    7.5 KV 25 KV 60 seg Tabla n 6 tensiones aplicadas y tiempo. Trafo de 630 KVA.

    Tensin Frecuencia Tiempo

    324 415 Hz 18 seg Tabla n 7 tensiones inducidas y tiempo. Trafo de 630 KVA.

    Tensin [V] Iu [A] Iv [A] Iw [A]

    216 18 15 19 Tabla n 8 medidas de tensin y corrientes sin carga. Trafo de 630 KVA.

    4 Ver anexo 4 (Formato PP-100)

  • 50

    I = 31.19 [A] V = 518 [V] Perdidas = 7980[W] Tabla n 9 medida de tensin, corriente y Pp en prueba de corto circuito. Trafo de 630 KVA.

    Despus de realizar estas pruebas, el transformador queda totalmente terminado, ste es llevado a la seccin de almacenamiento, la cual se encuentra dentro de la empresa; listo

    para su entrega al cliente con un documento en donde se encuentran las pruebas que se le realizaron y los datos que arrojaron.

    2.1.2.1 CLCULOS TERICOS TRAFO DE 630 KVA

    CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRAFO

    PARTIENDO DE LAS PRUEBAS DE CORTO CIRCUITO

    Y PRUEBA EN VACIO.

    Es posible llegar a determinar experimentalmente los valores de las resistencias e

    inductancias del modelo del transformador, esto gracias a las pruebas de corto circuito y circuito abierto, con las cuales lograremos una aproximacin adecuada para estos valores.

    Estos clculos representan un valor agregado, como aporte de los pasantes a la Empresa, lo

    cual es un elemento til para algn tipo de anlisis del sistema elctrico del cual haga parte el

    transformador. Es posible elaborar un circuito equivalente que tenga en cuenta las principales

    imperfecciones de los transformadores reales. Se considera cada una de estas

    imperfecciones y sus defectos se incluyen en el modelo del transformador.

    El efecto ms sencillo de modelar son las perdidas en el cobre, estas son las perdidas

    resistivas en los devanados primario y secundario del transformador. Se modelan disponiendo un resistor Rp y un resistor Rs en el circuito secundario del transformador. [2]

  • 51

    ][26.55

    ][11400

    ][630

    216

    11400

    630

    AInAT

    V

    KVAInAT

    VnAT

    SnInAT

    VnBT

    VnAT

    KVAordeTansformad

    =

    =

    =

    ==

    ALIMENTACIN PRUEBA FRECUENCIA[Hz] TENSIN[V] CORRIENTE[A] POTENCIA[W]

    Lado BT O.C 60 216 17.3 1220

    Lado AT C.C 60 518 31.9 7980 Tabla n 10 resultados pruebas o.c y c.c. Trafo de 630 KVA.

    o.c = open circuit = circuito abierto

    c.c = short circuit = corto circuito

    - Prueba de circuito abierto : Perdidas en el hierro = 1220[W]

    De la prueba de circuito abierto hallamos una potencia activa, la cual simboliza las perdidas

    en el hierro del transformador, y gracias a esta prueba podemos hallar la rama magntica.

    El factor de potencia durante la prueba fue:

    ][3.17*][216][1220

    *

    AV

    WCosPF

    IoVoc

    PocCosPF

    ==

    ==

    j

    j

    PF= 0.3264 en atraso

  • 52

    La admitancia de excitacin esta dada por:

    MCE

    E

    E

    E

    Xj

    RjY

    Y

    CosV

    AY

    PFCosVoc

    IocY

    11570.7614.2

    ][944.700092.8

    3264.0][216

    ][3.17

    22

    2

    1

    1

    -=-=

    W-=

    -=

    -=

    --

    -

    -

    -

    Por tanto

    ][255.3802641.0

    1W==CR

    BT

    ][210.130757.0

    1W==MX

    - Prueba de corto circuito: Perdidas en el Cobre = 7980[W]

    De la prueba de corto circuito hallamos una potencia activa, la cual simboliza las perdidas en

    el cobre del transformador, y gracias a esta prueba podemos hallar la rama equivalente.

    El factor de potencia durante la prueba de corto circuito es:

    ][9.31*][518

    ][7980

    *

    AV

    WCosPF

    IccVcc

    PccCosPF

    ==

    =

    j

    j

    PF = 0.4829 en atraso La impedancia serie est dada por:

  • 53

    ][219.14841.7

    ][125.61238.16

    4829.0][9.31][518 1

    1

    W+=

    W=

    -=

    -=

    -

    -

    jZ

    Z

    CosA

    VZ

    PFCosIcc

    VccZ

    SE

    SE

    SE

    SE

    Entonces, l a resistencia y la reactancia son: AT

    ][841.7Re W=q ][219.14 W=Xeq Refiriendo los valores obtenidos en BT, al lado de AT, se emplean las siguientes expresiones, Segn el libro ELECTRIC MACHINERY AND TRANSFORMERS, Guru et al, Editorial Oxford, Segunda edicin, 1995.

    ][9.3821.13*3.54*

    ][7.112255.38*3.54*

    3.54210

    11400

    22

    22

    W===

    W===

    ===

    KXaX

    KRaR

    N

    Na

    MBTMAT

    cBTcAT

    BT

    AT

    Figura N 20 Circuito equivalente del trafo de 630[KVA], 11400 / 210

    referido al lado de alta tensin primario.

  • 54

    Basado en:

    MQUINAS ELCTRICAS, Stephen J. Chapman, tercera edicin, Mayo de 2000. Pag 82 90.

    2.1.3 REPARACION A TRANSFORMADOR MONOFASICO DE 15 KVA

    SEGUIMIENTO AL SEGUNDO TRANSFORMADOR.

    Al, igual que el transformador anterior, se llena una ficha de entrada la cual contiene la

    siguiente informacin. Ver anexo 1.

    No. Recibo: 2173 Cliente: ALCALDIA DE ICONONZO

    Fecha: 01 / 04 / 03

    Marca: TPL

    Numero: 98039

    KVA: 15

    No fases: 1

    Tensiones: 13200 / 240 - 120 Conexin: Ii0

    Tipo: T T D

    Ao de fabricacin: 90 Referencia:

    Inspeccin: Reparacin: Mantenimiento:

    Nota: segunda reparacin desde su fabricacin.

    Algunos de estos datos se obtienen a travs de la placa caracterstica de cada transformador. Luego de llenar esta ficha se procede a realizar una inspeccin visual e inicial, y se diligencia su respectivo formato (IER-100). Ver anexo 2.

    X

  • 55

    Se determina que el transformador esta quemado por su olor y presentacin. Se destapa la parte superior para revisar el aceite, pero este venia sin aceite y su bobina completamente quemada, por lo tanto es necesario realizar procedimientos diferentes a los que se realizan en mantenimiento, estos son: Cambio de aceite totalmente nuevo y construccin de la bobina. Se procede a desconectar las salidas de BT con sus respectivos herrajes con ayuda de una

    llave para tubo.

    Luego se retira la perilla del conmutador, se retira la tuerca que sostiene el eje de este mismo

    y se quita el conmutador. Ver figura n 19.

    NOTA: la posicin del conmutador solo es cambiada para realizar las pruebas pertinentes, al ser entregado al cliente este debe llevar la posicin con la que llega a la empresa.

    Despus se retira el anclaje que sostiene la parte activa (ncleo, bobina) del transformador

    dentro del tanque o cuba, se desencuba con ayuda de una diferencial elctrica, luego de esto

    la parte activa es llevada al horno, y el tanque es llevado a la seccin de lavado. En donde el

    interior y el exterior de ste es lavado de igual manera que el trafo anterior . Durante esta etapa se lijan las partes oxidadas y luego se pinta.

    De igual manera que en el trafo anterior se demarcan las fases de AT (U V) y de BT (x y, y punto neutro), as como su potencia en KVA (15), marca del transformador, voltaje de AT

    (13200) y voltaje de BT (240-120). Tambin se coloca el logotipo de la empresa (EIS) en el cual se especifica que fue reparado.

    En la parte de desarme, el ncleo es retirado de manera que al volverlo a armar ste quede

    de igual forma a como estaba construido; para esto se llena un formato (IEP 110) en el cual

    se especifica la marca del transformador, la potencia en KVA, nmero de fases, diseo, nmero de transformador. 5

    Tambin se especifican los siguientes datos:

    Tipo de ncleo: Encintado Calibre:

    Ancho de la lmina: 153 mm Paquete de lmina: 45mm

    Ancho de la ventana: 50 mm Altura de la ventana: 115mm

    5 Ver anexo 5 (formato IEP-110)

  • 56

    Altura total de la bobina: 283mm. Ancho total de la bobina: 120mm

    Peso total: Estado: Sucio: Parcial _X_ Total___

    ESQUEMA b a

    Figura n 21 Desarme de la bobina.

    Luego es llevado a la seccin de limpieza, all es sumergido en Xilol, para que todas las

    partculas de aceite, carbn y otras se desprendan de las lminas, luego de 30 minutos se saca y se sopla con aire para que quede totalmente seco.

    La bobina es llevada a la seccin de bobinado para que sean tomados tambin sus

    respectivos datos, los cuales son diligenciados en un formato (TDB-100). Algunos de los

    datos que le son tomados son: 6

    Marca del transformador: TPL

    N de serie: 98039

    N de diseo:

    N de fases 1

    Potencia: 15 KVA

    Tensiones: 13200/240-120

    Tipo de bobinado: BT/AT AT/BT BT/AT/BT Cilndrico BT/AT

    Dimensiones del Taco: ancho: 95mm largo: 160mm alto: 110mm

    Dimensiones de la bobina: aB: 190mm bB: 295mm Espesor:45mm

    Numero de salidas: 8 6 Ver anexo 6 (Formato TDB -100)

    X

  • 57

    En Alta Tensin se toman los siguientes datos:

    Calibre del alambre: 23AWG Peso del bobinado: 6 Kg.

    Aislamiento entre capas: 1 de 0.25mm

    Espiras por capa: 133.5

    Medida de collar: 15 mm

    Numero de capas: 18 Canales de refrigeracin: Mitad

    N de espiras totales: 2368 Aislamiento AT/BT: 3mm (12 capas de 0.25mm)

    Salidas para el conmutador: P 6 5 4 3 2 1 F

    Para Baja Tensin se toman los siguientes datos:

    Tipo de alambre: Fleje Rectangular AWG Dimensiones: 3*8.2mm

    N de espiras/N de capas: 10 espiras x 4 capas

    Aislamiento Cap/esp: 1 de 0.25mm

    Sentido/salida: Derecha Refrigeracin: Cua de madera alrededor terminando la BT de 4mm

    Finalmente se deja una parte de observaciones:

    Luego de esta toma de datos se empieza a limpiar el alambre o fleje para ver si se puede recuperar es decir si se puede volver a utilizar, y se realiza el corte de los materiales que se

    van a utilizar (papeles, collares, y cilindros).

    Ya para cuando se va a iniciar a devanar la bobina se alista el taco (cilindro) con su

    respectiva formaleta, y se cuadra de la misma manera en que venia y se empieza el proceso.

    Cilindro o taco: hecho de papel Prespan de 2mm y se recubre con papel Shela de 0.25mm (dos vueltas aproximadamente).

    Para reforzar el cilindro se le colocan tres vueltas ms de papel aislante (Shela) de

    X

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    0.13mm, stas son pegadas con una solucin que se llama Reometol. Este papel tambin se

    puede pegar con Colbon, pero el colbon es una solucin que posee demasiada humedad a comparacin con el reometol.

    Se coloca el taco en eje de la mquina de bobinado de BT teniendo en cuenta el sentido de la

    bobinas, este transformador presenta un tipo de bobinado BT/AT.

    BOBINADO DE BT.

    Este bobinado esta compuesto de 10 21 espiras por capa, son 4 capas de alambre

    rectangular con dimensiones de 3*8.2mm para un total de 42 espiras para BT, cada una aislada con una vuelta de papel aislante (Shela 0.25mm).

    Se comienza el proceso de bobinado para BT; para esto se saca un terminal

    aproximadamente de 30cm y se empieza a devanar la primer capa, esta de 10 21 espiras y

    se aslan cada una con papel Shela de 0.25. Luego se empieza a devanar la segunda capa

    y as sucesivamente hasta completar las 4 capas, de esta ltima capa se saca el final de la

    bobina de BT y se le coloca una cua de madera de 4 mm, alrededor de la bobina.

    BOBINADO DE AT.

    Despus de esto se empieza a bobinar AT con ayuda de la mquina bobinadora de AT, se

    inicia aislando BT de AT con papel aislante de calibre 0.25mm (12 vueltas, ya que el aislamiento entre bobinas debe ser de 3mm).

    Luego se coloca un collar de 15mm de ancho (papel Shela 0.25mm), el cual se utiliza para evitar que las espiras se salgan de la bobina y para aislar el devanado del ncleo. Se deja

    una salida de 30cm la cual va ser el principio de la bobina de AT; se devanan 1068 espiras

    para el segundo terminal (Tap 6).

    Se hicieron 8 capas (aislada una de otra con papel aislante de 0.25mm), cada una de 133.5

    espiras para lograr este TAP. Para sacar el tercer terminal (TAP 5) se devanan 58 espiras y se asla con una capa de papel

    aislante de 0.25mm, luego se dan otras 58 y se saca el Tap 4 se asla con una vuelta de papel Shela de 0.25mm y se dan otras 58 vueltas para sacar el TAP 3, se asla con papel

    Shela de 0.25mm y se dan otras 58 vueltas para el TAP 2 se asla y se dan 1068 de la

  • 59

    misma manera que al principio y se saca el TAP 1 y al f