Transformador de Aislamiento

Principio de Funcionamiento

Acople Capacitivo La proximidad entre primario y secundario da origen a la capacitancia del modelo fundamental del trafo. Ruidos de alta frecuencia pueden usar esta va para viajar del primario al secundario.

Capacitancia de Acoplesta puede ser reducida colocando un apantallamiento conectado a tierra entre los bobinados primario y secundario, garantizando adems el aislamiento galvnico.

Pantalla Conectada a Tierra La pantalla es puesta a tierra para que cualquier corriente de ruido que se genere en el primario sea desviada a tierra a travs de la capacitancia existente entre el devanado primario y la pantalla.

Impedancia de Acople ComnPara evitarla debemos conectar a tierra el apantallamiento en el lado de la carga (secundario)

Transformadores de Aislamiento Su medida de aislamiento se da en decibeles (dB) Tiene baja impedancia (3-6%) La pantalla atena el ruido alrededor de 60 dB (1000V en prim. 1V en sec.) Pueden suprimir interferencias de modo comn o modo diferencial. Reducen la interferencia hasta en un 8090% de su valor inicial.

Clasificacin

Segn su Uso Para cargas criticas comunes :Sistemas de control electrnico, equipos de informtica, telefona, telecomunicaciones.

Para uso hospitalario :Quirfanos y Salas de Cuidados Intensivos.

Segn su Nmero de PantallasLos transformadores de aislamiento se pueden clasificar por su nmero de pantallas: Apantallamiento sencillo (una pantalla) Doble apantallamiento. Triple apantallamiento (ultra-aislamiento)

Segn su Construccin : Transformadores de aislamiento liquidos (Aceite) Transformadores de aislamiento secos (resina epoxica)

Apantallamiento Sencillo Puede suprimir interferencias de modo comn en el lado primario a frecuencias de hasta 100kHz, proporcionando aislamieto del orden de 120-140 dB. Este aislamiento (dB) es limitado por la resistencia AC del aislamiento (M) entre primario y secundario a bajas frecuencias.

Tiene problemas cuando se incrementa la frecuencia por encima de los 100kHz, porque la capacitancia entre primario y secundario decrece ( Xc=1/2fC ) No suprimen adecuadamente interferencias de modo diferencial.

Cargas Trifsicas

Doble Apantallamiento Suprime interferencias tanto de modo comn como de modo diferencial.

Conexin de los Apantallamientos El apantallamiento enfrentado al lado primario es conectado al neutro del primario para suprimir interferencias de modo diferencial. El apantallamiento enfrentado al secundario es conectado a la tierra de referencia para suprimir interferencias de modo comn.

Triple Apantallamiento La tcnica de los multiples apantallamientos reduce la capacitancia por debajo de 0.009 pf. Incrementa el aislamiento DC por encima de los 100 M.

Conexin de los Apantallamientos Las interferencias de modo diferencial de primario y secundario se suprimen usando dos apantallamientos, cada uno conectado a su correspondiente neutro. El apantallamiento central suprime las interferencias de modo comn, y est conectado a la tierra.

Transformadores de Ultra-AislamientoCARACTERSTICAS : Salida libre de ruidos. Blindaje con triple pantalla. Baja capacidad de acoplamiento. Aislamiento elevado (1000MW ) Alto rendimiento. Silencioso. Potencias de 600VA a 300kVA

Transformadores de Ultra-Aislamiento APLICACIONES : Centros de cmputo. Control de procesos. Instrumentacin electrnica. Sistemas de comunicacin. Analizadores mdicos. Grabaciones Audio/vdeo. Telemetra. En general todo sistema sensible al ruido elctrico.

Diseo y Construccin

Diseo y Construccinste es muy similar al de los transformadores convencionales de distribucin, las nicas variaciones importantes son : La adicin de pantallas de Faraday (galvnicas) para separar los devanados. El uso del criterio de la espira menos para abrir espacios para el aislamiento.

Transformador de Aislamiento Un transformador de aislamiento es uno que cuenta con devanados primario (entrada) y secundario (salida) separados. Un autotransformador no tiene devanados separados, por lo tanto, no es un transformador de aislamiento. La relacin de transformacin puede ser cualquiera (208 / 208, 480 / 208 ), no tiene que ser unitaria.

Transformador de Aislamiento Un transformador de aislamiento apropiado para equipo electrnico sensible debe contar con al menos un blindaje electrosttico (blindaje Faraday) para disminuir la intercapacitancia entre los devanados. El apantallamiento entre devanados esta hecho de una lmina protegida por una capa de muy buena conductividad (pelicula de Cu Al)

Atenuacin Por diseo y fabricacin el transformador se garantiza para una atenuacin de 120 dB del ruido en modo comn ( de 10Hz a 1MHz ) Y para una atenuacin de 45 dB del ruido en modo diferencial ( a 100 kHz )

Construccin En la construccin del Transformador de Aslamiento Monofsico se usa Ncleo de Fierro Silicoso Grano Orientado. Apantallamiento Electroesttico de muy bajas prdidas cuyo diseo y cuidadosa fabricacin aseguran su buen comportamiento adems corrige el factor potencial entre neutro y tierra llevndolo a 0 Vac. En el Enrollado o Bobinado se emplea alambre esmaltado doble capa, que soporta hasta 200 C.

Construccin Tensin entrada : Segn requerimiento. Tensin salida : Segn requerimiento. Funcionamiento : Trabajo continuo. Refrigeracin : Por conveccin natural del aire. Rendimiento : Sobre 98 % con la Carga Nominal. Temp. de trabajo : Soporta hasta 45 C. sobre la temperatura ambiente. Gabinete : Metlico autosoportante, con zcalo en la parte inferior que sirve de base de apoyo.

Modelos standard y dimensiones (mm)Modelo TA2KM TA3KM TA5KM TA10KM TA15KM kVA 2 3 5 10 15 A 300 300 400 400 450 B 200 200 400 400 400 C 140 160 200 240 260 H 450 450 550 550 550 W 400 400 500 500 500 D 250 250 300 450 450

Three-Phase Isolating Transformer for medical used rooms Type: DSMa b c d e f 340 196 350 290 155 11 360 185 370 310 145 11 360 185 370 310 145 11 360 200 370 310 160 11 420 215 415 370 170 11

Measurement in mm

Especificaciones Prim.: 400V Sec.: 230V short-circuit voltage: max. 3% idle current: max. 3% starting current: max. 8-times InkVA 3.1 4 5 6.3 8 Cu kg 21 23 27 30 39 Total kg 61 65 70 78 100

Desde el punto de vista de la calidad para qu sirve ?

Qu Componentes Necesito para Tener una Buena Calidad de Energa Elctrica?Es necesario incorporar: Un desviador de impulsos de sobrevoltaje, Un transformador de aislamiento de baja impedancia, Filtros de ruido de modo diferencial. Estos tres elementos son la base de todas las soluciones eficaces para los problemas de proteccin elctrica.

Funciones Principales, IEI 1100-1999 Atena disturbios de modo comn en los conductores del suministro. Proporciona un punto local de referencia para tierra. Con derivaciones permite compensacin de la cada de estado estable en alimentadores Muy utilizados en reas sensitivas tales como salas de UCI y de diagnstico cardiolgico, cmaras hiperbricas y quirfanos

Funciones Principales No soluciona variaciones , cortes ni microcortes de tensin. Realiza una eficaz proteccin contra contactos a masa en mquinas de soldadura elctrica, hornos elctricos, etc... Su utilidad estriba nicamente en la atenuacin de ruidos.

Disturbios de Modo ComnSeguridad Es importante que el chasis de todo equipo elctrico est puesto a tierra. El objetivo es evitar descargas accidentales a personas que pudieran tocar un chasis energizado. En caso de conexin accidental de voltaje de alto potencial al chasis, el interruptor o breaker se dispara.

Equipo Elctrico Puesto a Tierra

SeguridadSi el chasis no tiene conexin a tierra, y en caso de que el vivo o algn otro punto de alto potencial toque el chasis, el interruptor termomagntico no dispara. Esto ocasiona que el chasis quede a alto potencial, lo que representa un riesgo.

Equipo Elctrico sin Conexin a Tierra

Voltaje de Neutro a Tierra La corriente de retorno por el neutro da lugar a un voltaje de neutro a tierra Vng = Zn * I La impedancia Zn aumenta con la distancia del punto de aterrizaje a la carga monofsica, de ah que el voltaje Vng sea considerable si la carga se encuentra alejada de la fuente (secundario del transformador).

Voltaje Neutro-Tierra (Vng)

Cargas Trifsicas En el caso trifsico con carga balanceada se tiene cero corriente por el neutro. Sin embargo, en caso de corrientes que contengan tercer armnico, existe corriente por el neutro an con carga balanceada ( Vng = Zn * In ) Vng no es problema para la mayoria de las cargas -refrigerador(1),motor jaula de ardilla (3)-,pero afecta significativamente a los equipos electrnicos sensibles

Corrientes Con Alto Contenido de 3er Armnico

Cargas 3 Balanceadas que Demandan 3er Armnico

Solucin (Trafo de Aislamiento) Un transformador de aislamiento cercano a dicha carga reduce el voltaje de neutro a tierra. Aunque aparece voltaje de neutro a tierra en el primario del transformador dado por (V1ng = Zn * In) el voltaje de neutro a tierra en terminales de la carga es cero (si la carga y el transformador de aislamiento estn muy alejados puede aparecer un voltaje V2ng.)

Transformador de Aislamiento 1

Transformador de Aislamiento 3

Aplicaciones en reas SensitivasPara evitar que alguna persona sufra un electroshock se ha previsto para toda alimentacin por transformador de aislamiento un sistema de monitoreo de la impedancia existente entre cada lnea y tierra llamado "Monitor de Fugas" o "Monitor de Aislamiento de Lnea" . ste limita a 1 mA la corriente de fuga o corta la alimentacin y activa una alarma cuando la impedancia entre una de las lneas aisladas y tierra desciende por debajo de 220.000 , impedancia que corresponde a la corriente de fuga mxima permitida (1 mA a 220 V)

Esquema de Alimentacin por Transformador Aislador

Ejemplo :Al desarrollarse un cortocircuito entre una de las lneas de alimentacin aisladas y el gabinete de uno de los dos instrumentos conectados al paciente, el monitor de fugas permite el paso de slo 1 mA hacia tierra de forma que an considerando que el paciente est siendo cateterizado mediante una sonda metlica intracardaca, la corriente que fluir por el corazn ser de slo 2 A.

Efecto del Monitor de Fugas en un Accidente de Alto Riesgo

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UPS On-LineEl UPS est diseado especficamente para proteger los sistemas informticos actuales en los Centros de Proceso de Datos, Procesos Industriales, en general para Centros de Tecnologa de la Informacin y para cualquier Centro de Ingeniera Elctrica.

Cmo Especificarlos ?

Especificaciones TcnicasPara cargas crticas como sistemas de control electrnico, equipos de informtica, telefona, telecomunicaciones, etc. Bajo Normas DIN/VDE 0550-51 IEC 76/726 742 IRAM 2276 Doble aislamiento Primario/Secundario con Blindaje de Faraday Elevada aislamiento elctrica: Mnima 3kV Gran resistencia de aislamiento: Mnima 4000 M Capacidad Primario/Secundario menor que I nF Gran atenuacin del Ruido elctrico: mejor que 35 dB Optima regulacin: Clase 3 Potencias ofrecidas: Monofsicos de 1 a 20 kVA, Trifsicos de 3 a 1500 kVA

Transformador de Aislamiento

Especificaciones para Transformadores de Aislamiento de Uso HospitalarioPara alimentacin de Quirfanos y Salas de Cuidados Intensivos. Normas DIN/VDE 0550/51 VDE 0107 IEC 601-1 Devanados glvanicamente aislados. Pantalla electrosttica entre Primario/Secundario a terminal aislado. Conexin para monitoreo de fuga. Sensores de temperatura en las bobinas. Corriente de insercin: < 8 veces la In Tensin de cortocircuito: < 4% Corriente de vaco: < 4% Potencias Ofrecidas: Monofsicos de 1 a 15 kVA, Trifsicos de 3 a 15 kVA. Otras a pedido.

Transformador de Aislamiento de Uso Hospitalario

Ejemplo :Pot : 5 kVA Prim.: 400V Sec.: 230V short-circuit voltage: max. 3% Idle current: max. 3% Starting current: max. 8-times In

Subestacion de Transformacin Transformador de aislamiento seco. Salida en Baja Tensin con blindobarras compactas de baja impedancia.

Planta Siemens - San francisco

Transformador de Aislamiento Liquido Liquid Filled Drives Isolation 1,000 kVA 12- Pulse Primary 4.3kVA Secondary 2,100A/2,100Y 65C Rise Coppe Wound; Electro-Static Shield; Mineral Oil