transformadores, refrijeracion conexiones y analisis

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA, CIENCIA Y

TECNOLOGIAI.U.P “SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION MARACAIBO

Mi Analisis de Transformadores,

Maximiliano García

Ingeniería Eléctrica

• La masa volumétrica.• El coeficiente de

dilatación térmica.• La viscosidad.• El calor especificó. • La conductividad

térmica.

TIPOS DE REFRIGERACION El calor producido por las pérdidas en un transformador se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido. La transmisión de calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de los siguientes valores:

TIPOS DE REFRIGERACIONLos transformadores están por lo general enfriadospor aire o aceite capaz de mantener una temperatura de operación suficiente baja y prevenir “puntos calientes” en cualquier parte del transformador. El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes funciones: Actúa como aislante eléctrico. Actúa como refrigerante. Protege a los aisladores sólidos contra la humedad y el aire.

La transferencia de calor en un transformador son las siguientes: 1) Convección.

2) Radiación.

3) Conducción.

TIPOS DE REFRIGERACIONCONVECCION Se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.La transferencia de calor por convección se puede hacer en dos formas:

a) Por convección natural. b) Por convección forzada.

TIPOS DE REFRIGERACIONCONDUCCION Es un proceso lento por el cual se transmite el calor a través de una sustancia por actividad molecular. La capacidad que tiene una sustancia para conducir calor se mide por su “conductividad térmica”. RADIACION Es la emisión o absorción de ondas electromagnéticas que se desplazan a la velocidad de la luz representan en temperaturas elevadas un mecanismo de pérdidas de calor.

En el caso de los transformadores, la transferencia de calor a través del tanque y los tubos radiadores hacia la atmósfera es por radiación.

TIPOS DE REFRIGERACIONTIPO ONAN (Oil Natural Air Natural)

Sumergido en aceite, con enfriamiento natural. Este es el enfriamiento mas comúnmente usado y el que frecuentemente resulta el mas económico y adaptable a la generalidad de las aplicaciones. En estos transformadores, el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque con paredes lisas, corrugadas o bien previstos de enfriadores tubulares o radiadores separables.

TIPOS DE REFRIGERACION

TIPO ONAF (Oil Natural Air Forced)

Sumergido en aceite con enfriamiento propio y con enfriamiento de aire forzado.

Este tipo de transformadores es básicamente una unidad ONAN a la cual se le han agregado ventiladores para aumentar la disipación del calor en las superficies de enfriamiento y por lo tanto, aumentar los KVA de salida.

TIPOS DE REFRIGERACIONTIPO OFAF (Oil Forced Air Forced)

Sumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite forzado con enfriadores de aire forzado.

El aceite de estos transformadores es enfriado al hacerlo pasar por cambiadores de calor o radiadores de aire y aceite colocados fuera del tanque. Su diseño esta destinado a usarse únicamente con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando continuamente.

TIPOS DE REFRIGERACIONTIPO ONWF (Oil Natural Water Forced)Sumergidos en aceite, con enfriamiento por agua. Este tipo de transformador esta equipado con un cambiador de calor tubular colocado fuera del tanque, el agua de enfriamiento circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente. El aceite fluye, estando en contacto con la superficie exterior de los tubos.

TIPO OFWF (Oil Forced Water Forced)Sumergido en aceite, con enfriamiento de aceite forzado con enfriadores de agua forzada.

El transformador es prácticamente igual que el FOA, excepto que el cambiador de calor es del modelo agua-aceite y por lo tanto el enfriamiento del aceite se hace por medio de agua sin tener ventiladores.

TIPOS DE REFRIGERACIONTIPO AATipo seco, con enfriamiento propio. La característica primordial es que no contienen aceite u otro liquido para efectuar las funciones de aislamiento y enfriamiento, y es el aire el único medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas menos de 15KV y hasta 2 000 KVA.

TIPOS DE REFRIGERACION

TIPO AFATipo seco, con enfriamiento por aire forzado. Para aumentar la potencia del transformador AA, se usa el enfriamiento con aire forzado. El diseño comprende un ventilador que empuja el aire en un ducto colocado en la parte inferior del transformador.

TIPO AA/AFACombinación de ambos ciclos.

Existen dos configuraciones principales de conexión para la energía trifásica: Delta o Triangulo (Δ) y Estrella o ye (Y)Delta Δ e Y son letras griegas que representan la forma como los conductores en los transformadores están configurados. En una conexión Δ, los tres conductores están conectados extremo a extremo en un triángulo o en una forma delta. En el caso de una conexión Y, todos los conductores radian desde el centro, lo que significa que están conectados en un punto común.

TIPOS DE CONEXIONES

Tanto el devanado primario como el devanado secundario pueden tener cualquiera de estas configuraciones. Las cuatro configuraciones de conexión posibles son las siguientes:

DEVANADO PRIMARIO

DEVANADO SECUNDARIO

Δ ΔΔ YY ΔY Y

Todos los transformadores Yd o Yz tienen un índice horario impar.

Todas las conexiones que se tienen en el semicírculo inferior (4,5,6,7 etc), los terminales NO MARCADOS (terminales primados) serán los bornes del secundario.

En las conexiones Y adoptar como sentido positivo de un arrollamiento el de las fuerzas electromotrices que actúan hacia el terminal exterior.

Representar las tensiones por arrollamiento es decir tensión de fase.

Representar las tensiones por arrollamientos simples secundarios recordando que, tienen el mismo sentido y el mismo desfase que el arrollamiento primario montado sobre la misma pierna.

TIPS PARA LAS DIFERENTES CONEXIONES DEL TRANSFORMADOR

La condición mas importante que se debe tener en cuenta, para la elección de un grupo de conexión es, la determinación de la carga que va a alimentar el trafo, si esta es equilibrada o desequilibrada.

Si no existe neutro en el lado primario, la carga desequilibrada solamente será admisible dentro de ciertos límites. Esta no debe pasar de los siguientes valores:

ANALISIS DE LAS CONEXIONES

TIPO DE TRANSFORMADOR PORCENTAJE CARGA DESEQUILIBRADA

Transformadores acorazados 0%Transformadores de cinco columnas 0%Banco de 3 transformadores monofasicos 0%Transformadores de tres columnas sin bobina de puesta a tierra en el lado de alta 10%

Transformadores de tres columnas con bobina de puesta a tierra en el lado de alta 30%

Conexión Yy con devanado terciario 100%Conexión Dy 100%Conexión Yz 100%

NOTA:Cuando esta previsto que el conductor neutro del lado secundario, ha de transportar corriente, se adoptará preferiblemente la conexión Dy o Yz

Como existen dos formas posibles de cerrar el triangulo primario y otras dos formas de situar el punto neutro de la estrella secundaria, resultan cuatro posibilidades de montaje:

• Desfase de 30° (Dy1)• Desfase de 150° (Dy5)• Desfase de -30° (Dy11)• Desfase de -150° (Dy7)

La relación de transformación de todos los Dy es:

ANALISIS CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA (Dy)

En el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulación de flujos magnéticos por el aire, ya que el desequilibrio se compensa magnéticamente en las tres columnas. Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexión a transformadores de distribución para alimentación de redes de media y baja tensión con cuatro conductores.


Este sistema de conexión es el mas utilizado en los trafos elevadores de principio de línea (subestaciones generadoras).

También es el mas utilizado en transformadores de distribución (Dy5 y Dy11).


Como existen dos formas posibles de cerrar el triangulo secundario y otras dos formas de situar el punto neutro de la estrella primaria, resultan cuatro posibilidades de montaje:

• Desfase de 30° (Yd1)• Desfase de 150° (Yd5)• Desfase de -30° (Yd11)• Desfase de -150° (Yd7)

La relación de transformación de todos los Yd es:

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA (Yd)

De estos grupos de conexión, el más utilizado en la práctica es el Yd5 y el Yd11. El empleo más frecuente y eficaz de este tipo de conexión es en los transformadores reductores para centrales, estaciones transformadoras y finales de línea conectando en estrella el lado de alta tensión y en triángulo el lado de baja tensión.

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA (Yd)

En lo que se refiere al funcionamiento con cargas desequilibradas, el desequilibrio de cargas secundarias, se transmite al primario en forma compensada para cada fase.

Existen cuatro posibilidades de conexión que corresponden a las siguientes condiciones.

a) Los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser homólogos o de opuesta polaridad

b) La sucesión de estos terminales en el circuito interno puede ser la misma para ambos sistemas o inversa.

En la práctica se emplean solamente dos grupos de conexión que corresponden, respectivamente a un desfase de 0º y a un desfase de 180º.

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (Dd)

Cada aislamiento debe soportar la tensión total de la línea correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta un número elevado de espiras, de pequeña sección.

Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede seguir funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensión compuesta y con una intensidad de línea a la que permite una sola fase. Se limita a transformadores de pequeña potencia para alimentación de redes de baja tensión, con corrientes de línea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos.

ANALISIS CONEXIÓN DELTA-DELTA (Dd)

Los transformadores que emplean la conexión Yy son los mas económico, ya que el número de espiras por arrollamiento corresponde a la tensión de fase (VLN). Al soportar menor tensión aumenta la corriente y se utilizan conductores de mayor seccionando rigidez a las bobinas (Mejor protegidas contra esfuerzos mecánicos). También necesitan menor aislamiento al ser menor la tensión. Ambas ventajas proporcionan mayor espacio es decir que para el mismo volumen se puede tener una mayor capacidad comparándolo con otros trafos.

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (Yy)

Desventaja: Si existe una carga desequilibrada la cuba se calienta y se tienen tensiones diferentes en la tensión de fase del secundario (Mayores), problema gravísimo en un circuito de distribución.

Este problema se puede solucionar realizando el montaje de un devanado terciario que se encuentre conectado en delta y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo.

La relación de transformación de todos los Yy es:

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA (Yy)

Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el arrollamiento secundario en zigzag.

Esta conexión consiste en hacer que la corriente circule por cada conductor activo del secundario, y afecte de igual manera a dos fases primarias, estas corrientes se compensan mutuamente con las del secundario.

ANALISIS CONEXIÓN ESTRELLA-ZIGZAG (Yz)


Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a estas designaciones el secundario ofrece cuatro posibilidades distintas de conexión, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de conexión son:

• Desfase de 30º (Yz1).• Desfase de 150º (Yz5).• Desfase de -30º (Yz11).• Desfase de -150º (Yz7).


De estos grupos de conexión el más utilizado es el Yz5, aunque algunas veces se utiliza el Yz11. Este tipo de conexión se emplea para transformadores reductores de distribución, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta más favorable el transformador conectado en triángulo estrella.


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