Transformadores (TP)

5/17/2018 Transformadores (TP) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/transformadores-tp 1/16

Trabajo de investigación:

1. Describir y reconocer las partesconstructivas de un transformador.

2.Determinar las fallas comunes entransformadores de baja potencia.

3.Medidas de seguridad a considerardurante la instalación de los mismos.

4.Describa que tipo de

formaciones/configuraciones seencuentran en el mercado.

5.Que características debo considerar almomento de especificar un

transformador.

6.Diferencias entre transformador conbobinado de aluminio (Al) y cobre (Cu).



1) Describir y reconocer las partes constructivas de un transformador.

Sustancialmente se puede decir que un transformador esta constituido porlas siguientes partes:

Núcleo:El núcleo constituye el circuito magnético que transfiere la energía de uncircuito a otro y su función principal es la de conducir el flujo magnético.Esta construido por laminaciones de acero al silicio (4%), que se denominan"laminaciones magnéticos". Las chapas utilizadas, en todos los casospresentan aislación eléctrica en ambas caras a través de una delgadapelícula de material inorgánico (conocida comercialmente como “carlite”), lacual presenta alta resistencia mecánica a los aceites minerales y a las altastemperaturas.Los núcleos están formados por un conjunto de laminaciones acomodadas en

la forma y dimensiones requeridas.La razón de usar laminaciones de acero al silicio en los núcleos, es que elsilicio aumenta la resistividad del material haciendo disminuir la magnitud delas corrientes parásitas o circulantes y en consecuencia las pérdidas poreste concepto.

Constructivamente:

Núcleo monofásico: Se tienen dos columnas unidas en las partes inferior y



superior por medio de un yugo, en cada una de estas columnas se encuentranincrustadas la mitad del devanado primario y la mitad del devanadosecundario.

Núcleo trifásico: Se tienen tres columnas dispuestas sabor el mismo planounidas en sus partes inferior y superior por medio de yugos. Sobre cadacolumna se incrustan los devanados primarios y secundarios de una fase. Lascorrientes magnetizantes de las tres fases son distintas entre sí, debidoprincipalmente a que el circuito magnético de las columnas externas es máslargo que el correspondiente a la columna central. Este desequilibrio,tomando en cuenta que la corriente magnetizante de las tres fases sondistintas entre sí, debido principalmente que el circuito, magnético de lascolumnas externas es más largo que el correspondiente a la columna central.Este desequilibrio, tomando en cuenta que la corriente de vacío es bastantebaja, tiene influencia solamente para las condiciones de operación en vacío.

(Transformador trifásico de columnas) (Transformador trifásico de 5 columnas)

Tipo acorazado: Este tipo, tiene la ventaja con respecto al llamado tipocolumna, de reducir la dispersión magnética, su uso es más común en lostransformadores monofásicos. En el núcleo acorazado, los devanados selocalizan sobre la columna central, y cuando se trata de transformadores



pequeños, las laminaciones se hacen en troqueles. Las formas deconstrucción pueden ser distintas y varían de acuerdo con la potencia.

Tipo de juntas:

Devanado:



Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al serrecorrido por la corriente eléctrica.El devanado de entrada está conectado a la fuente de energía y se llamadevanado primario, mientras que el que suministra la energía está conectado

a la carga y se llama: devanado secundario, la transmisión de energía deldevanado primario al devanado secundario se efectúa por medio del flujomagnético alterno producido por el primario.

Los devanados de los transformadores se elaboran con conductoresredondos, rectangulares de cobre electrolítico y flejes de aluminio.En todos los transformadores monofásicos y en los transformadorestrifásicos hasta 150 Kva. Serie 15 kv. Inclusive, las bobinas tienen unadistribución BT-AT-BT y de 225 a 800 Kva. Serie 15 kv. La repartición es

BT- AT. La baja tensión está conformada por fleje de aluminio o pletina decobre y la alta tensión por conductores redondos de cobre. Ambosdevanados provistos de canales de refrigeración.Los aislamientos usados son de clase Ao (hasta 115ºC), se caracterizan porsu elevada rigidez dieléctrica, su resistencia a altas temperaturas yespecialmente su aptitud para trabajar en aceite.El bobinado de los devanados se elabora enrollando el conductor en formaaxial el cual se aísla mediante papeles especiales.Los devanados y el núcleo están unidos en una estructura llamada parte

activa. Este conjunto se encuentra inmovilizado dentro del tanque deltransformador evitando que las vibraciones producidas durante eltransporte lo afecten y que los esfuerzos mecánicos que aparecen en casode cortocircuito puedan causar desajustes o deformación de las bobinas.

Los devanados de los transformadores se pueden clasificar en baja y altatensión, esta distinción es de tipo global y tiene importancia para lospropósitos de la realización práctica de los devanados debido a que loscriterios constructivos para la realización de los devanados de baja tensión,son distintos de los usados para los devanados de alta tensión.En este tipo de transformadores los devanados primario y secundario sonconcéntricos y bobinado sobre un soporte aislante único. Por lo general. Seusan conductores de cobre esmaltado, devanados en espiral y con capassobre puestas. Por lo general., el devanado de menor tensión se instala máscerca del núcleo, interponiendo un cilindro de papel aislante y medianteseparadores se instala en forma concéntrica al devanado de tensión mayor.Los extremos de los devanados (denominados también principio y final de

devanador) se protegen con aislante de forma de tubo conocido como“spaguetti”.



Devanados para transformadores de distribución

En estos transformador, las diferencias entre las tensiones primaria ysecundaria es notable, por ejemplo los transformadores para redes dedistribución de 13200 volts a las tensiones de utilización de 220/127 volts

debido a estas diferencias, se emplean criterios constructivos distintos alos considerados en los transformadores pequeños de baja tensión y sedividen en devanados de baja tensión y alta tensión.

Devanados de baja tensión

Están constituidos por lo general, de una sola espiral (algunas veces en 2 o 3capas sobrepuestas), con alambres rectangulares aislados. El conductor seusa generalmente para potencias pequeñas y tiene diámetros no superiores a3 o 3.5mm. El aislamiento de los conductores, cuando son cilíndricos, pueden

ser de algodón y de papel, y más raramente conductor esmaltado en caso deque los transformadores no sean enfriados con aceite.

Para transformadores de mediana y gran potencia

Se recurre al uso de placa o solera de cobre asilada, el aislamiento es por logeneral de papel. En el caso de que las corrientes que transporte deldevanado sean elevadas ya sea por facilidad de manipulación en laconstrucción o bien para reducir las corrientes parásitas, se puedeconstruir el devanado con más de una solera o placa en paralelo.

Devanados de alta tensión

Los devanados de alta tensión, tiene en comparación con los de baja tensión,muchos espiras, y la corriente que circula por ellos, es relativamente baja,por lo que son de conductor de cobre de sección circular con diámetro de2.5 a 3.0 mm.Con respecto a las características constructivas, se tienen variantes defabricante a fabricante, hay básicamente dos tipos, el llamado "tipo bobina"formados de varias capas de conductores, estas bobinas tienen formadiscoidal, estas bobinas se conectan, por lo general, en serie para dar elnúmero total de espiras de una fase. El otro tipo es el llamado "de capas"constituido por una sola bobina con varias capas, esta bobina es de longitudequivalente a las varias bobinas discoidales que constituirían el devanadoequivalente, por lo general, el número de espiras por capa en este tipo dedevanado; es superior al constituido de varias bobinas discoidales.

Aislamiento externo de los devanados

Los devanados primario y secundario, deben estar aislados entre si,generalmente este aislamientos de por medio de separadores de madera,



baquelita o materiales aislantes similares que además cumplan con funcionesrefrigerantes.

Sistema de amarre axial de los devanados mediante tornillos opuestos

de presión El aislamiento entre lascase de los transformadores trifásicos se efectúaseparando convenientemente las columnas, entre las cuales se interponenalgunas veces separadores o diafragmas de cartón tratado o bien debaquelita.El aislamiento externo entre las fases, se logra por medio de las boquillas alas que se conectan las terminales de los devanados.

Conexiones de los devanados

Cuando se construye un devanado, se puede bobinar en el sentido a laderecha o a la izquierda (con respecto al sentido de las manecillas del reloj),se ha observado que una corriente que tiene un determinado sentido,produce un flujo magnético en sentido opuesto, se tiene un devanadoconstruido hacia la izquierda o un devanado hacia la derecha, esto se debetomar en consideración, para evitar que con las conexiones que se realicen,se tengan flujos opuestos o voltajes inducidos opuestos. En general, cadafabricante adopta un sentido único de devanado para todas las bobinas,tanto secundarias como primarias.

A la parte activa se le monta el conmutador de derivaciones el cual permitevariar los diferentes voltajes de salida del transformador desde una perillasituada en la parte externa del mismo.

Otras partes constructivas:

En transformadores de potencia que operan en potencias normalizadas de125 hasta 20 MVA es decir a potencias superiores de 1 MVAson destinados principalmente para sistemas de distribución trifásicos, suprincipal función es elevar o reducir la tensión y corriente.Constructivamente son diferentes a lo ya descripto por trabajar enpotencias elevadas.

Constructivamente:



Pasa-tapas de entrada Conectan el bobinado primario del transformadorcon la red eléctrica de entrada a la estación o subestación transformadora.

Pasa-tapas de salida: Conectan el bobinado secundario del transformadorcon la red eléctrica de salida a la estación o subestación transformadora.



Los pasa tapas tanto de entrada y salida presentan esa forma debido a queel agua es un medio conductor y de esta manera se evita que se produzca unchorro continuo y se deslice por medio de gotas interrumpidas en cadaeslabón del mismo.

Si en tal caso no presentaran esa forma la cuba del transformador o parteexterna correría el riesgo de energizarse y poner en riesgo elfuncionamiento del transformador

Cuba: Es un depósito que contiene el líquido refrigerante (aceite), y en elcual se sumergen los bobinados y el núcleo metálico del transformador. Lasdimensiones y características de la cuba están regidas por lareglamentación de electricidad para transformadores tipo intemperie.

Depósito de expansión: Sirve de cámara de expansión del aceite, antelas variaciones se volumen que sufre ésta debido a la temperatura.Además evita una eventual falla en el transformadorpor presión excesiva divido al aumento del volumen del aceite porla concentración interna de temperatura, abriendo un espacio adicional.Permitiendo controlar de esta manera el volumen del aceite en la cuba.Este se encuentra ubicado en la parte superior porque el aumento de

volumen se da hacia arriba y al momento de disminuir la presión esteregresa a la cuba de manera controlada.

Indicador del nivel de aceite: Permite observar desde el exterior el nivel deaceite del transformador evitando de esta manera complicaciones en elfuncionamiento, permitiendo llevar un control puntual del nivel de aceite.

Relé Bucholz: Este relé de protección reacciona cuando ocurre unaanomalía interna en el transformador, mandándole una señal de apertura alos dispositivos de protección.

Desecador: Su misión es secar el aire que entra en el transformadorcomo consecuencia de la disminución del nivel de aceite. Evitando de estamanera el ingreso de partículas de agua en el aceite que puedan generarfallas internas y deterioro del aceite afectando la capacidad del mismo, larigidez eléctrica que es la capacidad que tiene el aceite para soportardescargas eléctricas prolongadas sin permitir una circulación de la corrientea través de el.



Termostato: Mide la temperatura interna del transformador y emite señalde alarma en caso de que esta no sea normal.Este dispositivo esta conformado por una termocupla la cual detecta lapresencia de temperatura y por medio de dos hilos de distinto material,

ejemplo: cobre y aleación de hierro y níquel la cual por acción delmovimiento de electrones ocasionado por la temperatura envía una señaleléctrica muy pequeña la cual activa la alarma y alerta sobre una posiblefalla en el transformador.

Regulador de tensión: Permite adaptar la tensión del transformadorpara adaptarla a las necesidades del consumo. Esta acción solo es posible siel bobinado secundario está preparado para ello.

Placa de características: En ella se recogen las características másimportantes del transformador, para que se pueda disponer de ellas en casode que fuera necesaria conocerlas.

Grifo de llenado: Permite introducir líquido refrigerante en la cubadel transformador.

Radiadores de refrigeración: Su misión es disipar el calor que se puedaproducir en las carcasas del transformador y evitar así que el aceite secaliente en exceso.Su función principal es disipar el calor por medio de la circulación del mismohacia el exterior.

Relé de flujo: Es un dispositivo de protección que evita que el flujo deaceite del tanque de expansión hacia la cuba sea alto.Este dispositivo solo aplica para tanques de expansión de 500 litros.

Válvula de sobrepresión: Dispositivo liberador de presión que permitecontrolar la presión generada por el aumento del volumen del aceitepermitiendo controlar la presión y brindar un alivio al transformador con el

fin de evitar daños en el mismo o un daño total.



Cambiador de tomas: Permite controlar y mantener estable el voltaje desalida del secundario en el transformador.Para efectos de aumento y disminución del consumo de corriente entransformadores de potencia esta se hace de manera automática.

Un cambiador de tomas en carga O regulador es la única parte conmovimiento en un transformador. Su función es realizar la operación decambio de una toma del arrollamiento de regulación a otra, permitiendoregular la tensión de salida del transformador a los niveles requeridos sinla interrupción de la corriente de carga.

Relé diferencial de porcentaje: Permite controlar la relación detransformación comprobando la corriente y voltaje de entrada en el

primario y de salida en el secundario, permitiendo detectar fallas en eltransformador.

2) Determinar las fallas comunes en transformadores de baja potencia.

Son los destinados a ser alimentados por líneas de distribución de 220 Vac(110Vac), en los cuales la potencia manejada no supera 1kW. En estascondiciones las pérdidas son pequeñas y pueden ser ignoradas.

Principales fallas:

1. Especificaciones:a) Nivel básico de aislamiento (BIL).b) Impedancia de cortocircuito: demasiado alta, que afecta la regulación

del sistema; o demasiado baja que da lugar a elevadas corrientes de cortocircuito.

c) Tipos de herrajes.

2. Defectos en fábrica:a) Defectos de diseño.b) Trabajar a niveles de inducción demasiados altos que dan lugar a la

magnetostricción o deformación del núcleo y efectos vibratorios en la parteactiva.

c) Reducción de las distancias internas a niveles críticos.d) Selección de materiales que no satisfacen las normas y/o no satisfacen

los valores exigidos para operar a determinados niveles de esfuerzos.



e) Selección de láminas, pinturas, refuerzos, aisladores, herrajes,empaques de caucho, etc. que no soportan las condiciones del medioambiente, esfuerzos internos originados en el transformador.

3. Defectos de construcción.a) Procesos de corte del núcleo inadecuados.b) Proceso de “recocido” del núcleo a temperatura y tiempo diferente al

recomendado por el fabricante.c) Bobinas mal ajustadas, que al menor esfuerzo sufren corrimiento o

malformación.d) Ensamble núcleo-bobinas defectuoso.e) Defecto al sellado final.f) Maltrato de materiales en proceso de fabricación.

4. Defectos en material de construcción.a) Material envejecido o maltratado.b) Selección de materiales no autorizados.c) Condiciones ambientales inadecuadas.

5. Defectos de operación:a) Inadecuado sistema de selección para su usob) Inadecuado mantenimiento

c) Montaje inadecuado.d) Sistema inadecuado de mantenimiento (Carencia de equipos,capacitación)

e) Sobretensionesf) Sobrecargas.g) Fallas en la red (Líneas a tierra, corto en la red, desbalances de carga)

3) Medidas de seguridad a considerar durante la instalación de los mismos.

La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas,tanto en las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de losdaños que podría ocasionar su parada por avería, tanto se trate deinstalaciones públicas como privadas.

Normas básicas:

Detallamos unos consejos básicos y generales:

Planificar el trabajo con antelación a la parada y desconexión deltransformador de la red, solicitando los permisos y efectuando todos losavisos necesarios.



Recopilar toda la información técnica relativa al Transformador y susequipos.Revisar todo el protocolo de seguridad necesario, incluyendo los equiposnecesarios: puestas a tierra, señalizaciones, etc.

Seleccionar el personal necesario para la tarea de mantenimiento entre loscapacitados para ello, así como los medios materiales y herramientas,vehículos, grúas, etc.

4) Describa el tipo de formaciones/configuraciones que se encuentran en elmercado

Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásico se puedenconectar independientemente en ye (Y) o en delta (∆ delta), de lo cual seobtienen cuatro tipos de conexiones en transformadores trifásicos, loscuales son:

1.Delta – Delta (∆-∆)2.Delta – Y (∆- Y)3.Y – Delta (Y -∆)4.Y – Y ( Y – Y)

Delta-Delta:

Esta conexión no tiene desplazamiento de fase, y tiene la ventaja que notiene problemas con cargas desequilibrada o armónicos, además se puedequitar un transformador para mantenimiento o reparaciones y quedafuncionando con dos transformadores pero como banco trifásico, este tipode configuración se llama triangulo abierto, delta abierta o configuración enV, en esta configuración entrega voltajes y corrientes de fase con las

relaciones correctas, pero la capacidad del banco representa el 57,74% dela capacidad nominal total disponible con tres transformadores en servicio.



Delta – Y: Bajo las mismas consideraciones anteriores, el circuito equivalente por fase.

Y – Delta:

La conexión estrella-triangulo es contraria a la conexión triangulo-estrella.En ambos casos, los devanados conectados en estrella se conectan alcircuito de más alto voltaje, fundamentalmente por razones de aislamiento.En sistemas de distribución esta conexión es poco usual, salvo en algunasocasiones para distribución a tres hilos.

Y – Y:

La conexión ye – ye o estrella – estrella al igual que la triangulo – triangulo elvoltaje de línea secundario es igual al voltaje de línea primario multiplicadopor el inverso de la relación de transformación.



5) Que características debo considerar al momento de especificar untransformador.

La capacidad de los transformadores se especifica en volt-amperes (VA)potencia donde es necesario suministrar los siguientes datos al fabricanteVoltaje primario - Voltaje secundario - Corriente máxima en secundarioPotencia total.En cambio si se refiere a transformadores de media o alta tensión se debenconsiderar muchos otros factores.

6) Diferencias entre transformador con bobinado de aluminio (Al) y cobre

(Cu).

El alambre magneto de aluminio ya tiene bastante tiempo que se utiliza enbobinado de motores y transformadores, muchos electrodomésticos yherramientas de mano eléctricas traen su devanado de aluminio. Estemuchas veces no se nota porque el barniz o aislamiento es de color rojizopor lo que se confunde con el alambre de cobre estándar para embobinados.El uso es cada vez mas frecuente debido a que es un material mas barato, ladesventaja principal es que tiene mayor caída de tensión que el cobre (un

15% aprox.), por lo que requiere de una mayor área (sección) para conducirla misma corriente que uno de cobre. Una ventaja que tiene es que disipamás rápidamente el calor a diferencia del cobre, por lo que en sistemas conventilación forzada son más eficientes.El coeficiente de dilatación del Aluminio es prácticamente el mismo que elde las resinas de clase térmica F que se emplean en la fabricación, no así elCobre que presenta mayores desviaciones. Esta propiedad del Aluminio haceque el transformador soporte mejor las variaciones bruscas de temperatura(Choque Térmico).

Materia: Máquinas

Eléctricas



Profesor: PalermoGabriel

Alumno: CancinosLeonardo

Transformadores (TP)

Documents

Transcript of Transformadores (TP)