ESPECIFICACIONES EN EL CORTE DE LAMINACION

Captulo 3Tipos y caractersticas constructivas de ncleosIntroduccinEl ncleo es la parte del transformador en el cual oscila el campo magntico. El material denominado Acero de Ncleo est constituido de un alto porcentaje de hierro al q se le ha agregado un pequeo porcentaje de silicio, recientemente se ha utilizado Acero Orientado o Acero con Granos orientados.Estos Aceros tienen caractersticas notables ya que las prdidas resultantes en calor son ms bajas cuando dichos Aceros se usan en un circuito magntico de tal modo que el magnetismo fluya en la direccin del rolado. Por lo anterior, el Ncleo est diseado para aprovechar las ventajas de estas caractersticas. La mayora de los Aceros de Ncleo estn rolados en lminas de 0.014 de espesor (Calibre 29), y ambos lados de cada lmina estn recubiertos con un material aislante (Carlite). El propsito de estas laminas tan delgadas, es el de reducir lo ms que se pueda las perdidas y el calentamiento producido en el Ncleo, y esto se logra mediante el aislamiento de las lminas entre s.Tipo de ncleos

Se tienen tres tipos bsicos de Ncleo.

Ncleo a tope y traslape. Ncleo enrollado.

Ncleo a inglete.

Ncleo a tope y traslape

Ncleo enrollado

Ncleo a inglete

Ncleo a inglete Este ncleo es utilizado por Transformadores de Potencia. En realidad, es un ncleo a tope traslape con uniones hechas a 45. Se usa solamente con Acero de ncleo Rolado en frio.Ntese el pequeo traslape comparado con el ncleo a tope y traslape de la figura 3.2.1. Esto significa una gran ventaja en cuanto a las propiedades direccionales del flujo magntico.

Magnetismo de Acero Rolado en froEn este tipo de ncleo, es muy importante que las uniones a tope entre las lminas sean hechas cuidadosamente y as eliminar los espacios (gaps) entre dichas uniones.

Ncleos tipo columna (inglete) ms comunesLos ncleos tipo inglete se fabrican bsicamente en 5 arreglos diferentes. Estos arreglos se muestran en las ilustraciones 1, 2, 3, 4 y 5. De la figura 3.3.1Se consideran que todos estos arreglos tienen ngulos de 45, 0.3 mm de espesor y son de Acero Rolado en frio.Los fabricantes utilizan con mayor frecuencia los arreglos 1, 3 y 5.

Forma de laminacionesTodos los ngulos son de 45 respecto a la horizontal. Las dimensiones mostradas son aquellas que sern dadas en las especificaciones de Corte de Acero para el paso en particular. Los pasos sern numerados partiendo del paso ms angosto (Numero 1) hasta el ms ancho Numero N), y desde aqu empieza a declararse desde NT a 1T. T se refiere a la mitad ms alta (Top) del ncleo.

Tolerancia del ncleoDurante la fabricacin de los ncleos las tolerancias que debern tomarse en cuenta son las siguientes:Peso del ncleo.Longitud de la lamina.Cuadratura del ncleo.Angula de corte a 45.Ancho.Altura de apilamiento durante la fabricacin.Dimetro del ncleo.Espacios (gaps).TransformadoresEl transformador, es un dispositivo que no tiene partes mviles, el cual transfiere energa de un circuito a otro bajo el principio deinduccin electromagntica. La transferencia de energa la hace por lo general con cambios en los de voltajes de corrientes.Un transformador elevador recibe lapotenciaa unvalorms elevado, en tanto que un transformador reductor recibe la potencia a un valor bajo.

Sustancialmente se puede decir que un transformador est constituido por un ncleo de material magntico que forma un circuito cerrado, y sobre de cuyas columnas o piernas se localizan los devanados, uno denominado "primario" que recibe la energa y el otro secundario, que se cierra sobre un circuito de utilizacin al cual entrega la energa.Los devanados se encuentran elctricamente aislados entre s, un transformador consta de dos partes esenciales:El ncleo magntico.Los devanados.Transformadores

El ncleo magntico est formado por laminaciones deaceroque tienen pequeos porcentajes de silicio (alrededor del 4%) y que se denominan "laminaciones magnticos", estas laminaciones tienen lapropiedadde tener prdidas relativamente bajas por efecto de histresis y de corrientes circulantes.Estn formados por un conjunto de laminaciones acomodadas en la forma y dimensiones requeridas.

Construccin del Ncleo

La razn de usar laminaciones de acero al silicio en los ncleos de lasmaquinas elctricas , es que el silicio aumenta la resistividad del material y entonces hace disminuir la magnitud de las corrientes parsitas o circulantes y en consecuencia las prdidas por esteconcepto.Existen 2 tipos de ncleos fundamentales deestructura del transformador ellos son el tipo columnas y el tipo acorazado, los cuales se detallan a continuacin.

Construccin del Ncleo

Tipo columnas: este tipo de ncleo se representa en el siguiente grafico, Este ncleo no es macizo, sino que est formado por un paquete de chapas superpuestas, y aisladas elctricamente entre si.

Tipo Columna

6. ESPECIFICACIONES EN EL CORTE DE LAMINACIONLa especificacin detallar el nmero de Transformador de Potencia, la forma, longitud, nmero de lminas, peso, tolerancia del peso y ancho para cada paso.

En forma de columnas se fabricarn los datos necesarios. La primera columna tendr el nmero de forma de la lmina y una letra seguida por el nmero de paso.En la segunda columna se darn las longitudes de las laminaciones correspondientes a cada forma.

ESPECIFICACION EN EL CORTE DE LAMINACION

La tercera columna tendr el nmero aproximado de lminas. La cuarta y quinta columna tendr el peso total y sus tolerancias.ESPECIFICACIONES EN EL CORTE DE LAMINACION

Los Ncleos tipo 1 consisten de una pierna central con dos yugos exteriores, estando estos al 50% del rea de la pierna y el arreglo es como el mostrado en las siguientes figuras. Las dimensiones dimensiones se indican en la especificacin de Corte.

7. ARREGLOS DE NUCLEOS7.1 Ncleo Tipo 1 con laminacin central sin cortes

CAPAS ALTERNAS"L" Es la distancia entre yugos ( en el paso 1 ms ancho= L y es la longitud de la pierna)."W" Es el ancho de la ventana; ( y para el paso W ms ancho = W )"P" Es la proyeccin de la esquina.Ncleo Tipo 1 con laminacin central sin cortes

Para Ncleos tipo 1 de 940 mm de dimetro o mayores se requiere que los paquetes centrales estn cortados, y el arreglo de los paquetes se muestra en las figuras siguientes donde los anchos de los paquetes son mayores que 895 mm.

7.2 Ncleo Tipo 1 con la laminacin central con cortes

Capas Alternas"L" Es la distancia entre yugos; (en el paso 1 ms ancho = L y es la longitud de la pierna)."W" Es el ancho de la ventana del paquete ( y para el paso W ms ancho = W, el ancho de la ventana del Ncleo)."P" Es la proyeccin de la esquina.Ncleo Tipo 1 con la laminacin central con cortes

Los ncleos tipo 3 consisten de tres piernas con yugos al 100% de sus reas y tienen un arreglo como el mostrado en las siguientes figuras.7.3 Ncleo tipo 3 para dimetros menores de 940 mm sin cortes.

CAPAS ALTERNAS"L" Es la distancia entre yugos; ( es el paso 1 ms ancho=L y es la longitud de la pierna) del paquete."W" Es el ancho de la ventana del paquete ( y para el paso W ms ancho = W, el ancho de la ventana del Ncleo)."P" Es la proyeccin de la esquina. "C" Es el centro de las piernas.

Ncleo tipo 3 para dimetros menores de 940 mm sin cortes.

Para Ncleos tipo 3 de 950 mm de dimetro o mayores, se requiere que los paquetes centrales estn cortados y el arreglo de estos se muestra en las figuras siguientes donde los anchos de los paquetes exceden 880 mm.

7.4 Ncleo tipo 3 sin cortes.

"L" Es la distancia entre yugos; ( en el paso ms ancho L es la longitud de la pierna)."W" Es el ancho de la ventana del paquete; ( en el paso ms ancho W es el ancho de la ventana del Ncleo). "P" Es la proyeccin de la esquina. "C" Es al Centro de las piernas.Ncleo tipo 3 sin cortes.

Los Ncleos tipo 5 son de tres fases, Ncleos de cinco miembros con yugos al 50-60% de sus reas. El arreglo se muestra en las figuras siguientes.

7.5 Ncleos Tipo 5 Sin Corte

"L" Es la longitud entre yugos; ( en paquetes 1 ms ancho = L y es la longitud de la pierna)."W" Es el ancho de la ventana del paquete; ( y para el paso ms ancho w=w, el ancho de la ventana del ncleo). "Wo" Es el ancho de la ventana exterior."P" Es la proyeccin de la esquina. "C" Es al centro de las piernas.Ncleos Tipo 5 Sin Corte

Para Ncleos tipo 5 de 940 mm de dimetro y mayores, se requiere que los paquetes centrales estn cortados y el arreglo de estos paquetes se muestra en las figuras siguientes, donde los paquetes exceden 895 mm. 7.6 Ncleo Tipo 5 con Cortes

"L" Es la distancia entre yugos; ( en el paquete 1 ms ancho = L y es la longitud de la pierna)."W" Es el ancho de la ventana del paquete; ( y para el paso W ms ancho = W, el ancho de la ventana del ncleo)."Wo" Es el ancho de la ventana de la esquina."P" Es la proyeccin de la esquina."C" Es al centro de las piernas. Ncleo Tipo 5 con Cortes

En forma similar al ncleo tipo columnas, el tipo acorazado es construido utilizando lamina con corte angular de 45 fabricada con acero al silicio (4%) rolado en frio.

8. Ncleos Tipos Acorazado

Ncleo tipo acorazado:este tipo de ncleo es ms perfecto, pues se reduce la dispersin. Obsrvese que las lneas defuerzade la parte central, alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados, de manera que todo el contorno exterior del ncleo puede tener la mitad de la parte central. Esto vale para las 2 ramas laterales como tambin para las 2 cabezas. Para armar el ncleo acorazado tambin se lo construye en trozos, unos en forma de E y otros en forma de I, y se colocan alternados, para evitar que las juntas coincidan.

Tipo acorazado

Ncleos tipo acorazadoSe construye utilizando una lmina de corte angular de 45. Fabricado en acero de silicio (4%) rolado en frio.

ENSAMBLAJE DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA TIPO ACORAZADO

Ncleo-bobina inicia con el traslado del tanque inferior del rea de ensamble final.Se colocan sobre el tanque sobre ensamble completo de las fases provenientes del proceso de secado.Despus se inicia la laminacin del ncleo alrededor de las piernas de las bobinas. Se colocan sobre el tanque inferior y sobre una viga T que proporciona soporte mecnico.La laminacin externa se mantiene en su posicin por medio de refuerzos que se encuentran colocados en la parte inferior del tanque inferior.

Las laminas del ncleo rodean completamente a los devanados y formando una estructura mecnica altamente resistente.

ENSAMBLAJE DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA TIPO COLUMNALos elementos estructurales de soporte se colocan sobre una plataforma en posicin horizontal formando los diferentes pasos del ncleo, agrupando las laminaciones en la cantidad y anchos marcados en su especificacin.Es posible iniciar el ensamble del ncleo una vez terminado el corte de las laminaciones.Ya que se completa el ncleo se realiza un bandeado de las piernas utilizando cintas de fibra de vidrio y con la ayuda de una gra se cuelga en una posicin vertical.

COMPARACIN TCNICA ENTRE LOS TRANSFORMADORES:TIPO COLUMNASTIPO ACORAZADOMenor volts/vueltas.Mayor volts/vueltas.Mayor nmero de vueltas.Menor nmero de vueltas.Requiere una distancia muy grande entre bobinas y el tanque.Requiere una distancia muy pequea entre el ncleo y el tanque.Las guas de los taps son relativamente cortas.Las guas de los taps son largas.Cuando se extrae el tanque de la unidad, las bobinas son visibles para su inspeccin.Cuando se desentanca, solo la parte superior se puede mirar.El nmero de grupos de alta-baja (espacios H-L) est limitado.Se puede formar varios grupos de alta-baja.Las bobinas se devanan continuamente, minimizando las soldadoras para conectar las bobinas.Se devanan por separado por ello requiere ms soldaduras entra las bobinas.Pequea parte del ncleo soporta el ensamble de las bobinas. Gran parte de las bobinas es soportada por la estructura aislante y del ncleo.Requiere ductos y barreras para dirigir el aceite para el enfriamiento.Las bobinas se encuentran verticalmente haciendo un flujo de aceite en ambas caras de la bobina.CAPACIDAD PARA RESISTIR UNA FALLAFuerzas que se crean por corrientes de falla, haciendo que los devanados cilndricos se separen.

Causando que el devanado que esta ms fuera de las piernas del ncleo forzarlo y comprime al devanado interior.

Al haber un desbalanceo entre centros elctricos, se desplazan verticalmente ambos devanados.

Las bobinas se encuentran soportados por anillos de presin devanados en sus extremos que estn sobre bastidores asegurando las bobinas por medio de las placas de seguro.

DISEO TIPO ACORAZADOVara con el cuadrado de los amperes vueltas por grupo.

Se puede reducir incrementando los espacios de alta-baja del devanado, las fuerzas que existen en los devanados son en direcciones opuestas y se cancelan una con otras.

Los soportes de los grupos de aisladores y bobinas son estructuras de acero que se encuentran alrededor del ncleo y la bobina con el fin de controlar la magnitud de la fuerza total.

CONCLUSIONESExiste gran polmica en aspectos tcnicos y econmicos.Aspectos por tipo de construccin:

Capacidad.Configuracin de bobinas y circuito magntico.Prdidas de vaco y de carga.Niveles de aislamiento por impulso y niveles de ruido.Limitaciones dimensiones, pesos de operacin y embarque.

En Mxico la IEM dispone de las tecnologa para armar ambos transformadores.PROLEC & FERRANTI solo manufacturan transformadores tipo columnas.Por la experiencia de CFE se puede decir que estos dos tipos acorazado y columnas se puede decir que son confiables para su rango de aplicacin.

GRACIAS POR SU ATENCIN