Transformador de media tensión

Transformador de media tensión

 Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento es muy simple. A uno de los devanados se aplica una tensión, la cual da lugar a una corriente, que a su vez origina un flujo magnético en el núcleo. Ese flujo magnético inducirá tensiones en los devanados primario y secundario según la ley de inducción de Faraday:

La relación de espiras de cada devanado fijará la relación entre la tensión de entrada y salida del transformador. La tensión de entrada es la de alimentación, y la de salida:

    U2=U1.N2/N1;U1=N1.dQ/dt;U2=N2.dQ/dt

En el núcleo se establece un circuito magnético alimentado por las corrientes de primario y secundario, y que según la reluctancia del material magnético, dará lugar a un flujo total:

Suma de F.m.m.(N1I1+ N2I2) = flujo x reluctancia.

Si la reluctancia es muy pequeña, se tendrá que la suma de fuerzas magnetomotrices es prácticamente nula, con lo cual las corrientes resulta que están en relación inversa a las tensiones.

I2= I1.N1/N2

Estas relaciones son coherentes energéticamente, dado que aseguran que la potencia que entra al transformador coincide con la que sale (transformador ideal o sin pérdidas).

 Circuito equivalente del transformador monofásico

Para explicar el principio de funcionamiento del transformador se ha supuesto uno ideal. Es decir: reluctancia nula, pérdidas eléctricas y magnéticas (parásitas y por histéresis) nulas, corriente de magnetización nula, flujos de dispersión nulos. Intentaremos ahora considerar todos estos aspectos de un transformador real.

En la figura se representa un esquema más realista de un transformador. En él se muestran los flujos de dispersión de primario y secundario, además del flujo común. También se muestran las resistencias óhmicas propias de los devanados R1 y R2. Estas resistencias, son las propias de los devanados, y se han situado como si estuvieran fuera de las bobinas.

Transformador de media tensión

Transformador de media tensión Los flujos M1 y M2, son los flujos totales presentes en cada una de las bobinas. De ellos, una parte es común a las dos bobinas, y otra, es propia de cada una de ellas; esa parte no común se llama flujo de dispersión que se cierran por el aire, y no por el núcleo del transformador. De modo que:

Q1 = Q + Q1d

Q2 = Q + Q2d

Por la ley de inducción, cada uno de estos flujos, cuando varíen, inducirán tensiones en las bobinas en las que se asientan. Esas tensiones serán:

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Es decir, como si cada uno de los bobinados tuviese una parte que abraza al hierro y otra que abraza al aire (ambas con el mismo número de espiras). A la parte que queda en el aire se le asignan las autoinducciones que correspondan Ld2 y Ld1. Según el numero de espiras, la permeabilidad del aire, y la disposición geométrica que se tenga, estas autoinducciones serán más o menos grandes. (Según sea la forma en la que esté construido el transformador, el flujo disperso puede ser mayor o menor.)

Respecto al flujo común, éste inducirá en cada bobinado, tensiones proporcionales al número de espiras de cada uno, habiendo por tanto una relación exacta entre cada una de estas tensiones, correspondiente a la relación de espiras.Transformador de media tensión

Transformadores

Transformadores

El transformador de potencia

El transformador es un aparato que realiza una función muy poco vistosa –no realiza ningún trabajo mecánico (salvo vibrar)– pero en cambio sí muy útil para el transporte de la energía eléctrica. La función de los transformadores es la de cambiar los parámetros de la energía eléctrica.

De forma tal, que no sea preciso generar, transportar y consumir la energía a una misma tensión. El primer sistema de distribución de electricidad lo puso en servicio Edison, en Nueva York, en el año 1882. Se trataba de una pequeña central eléctrica que suministraba corriente continua a 120V.

Esta tensión tan baja requería que por los cables circulasen grandes corrientes, lo que daba lugar a enormes caídas de tensión y enormes pérdidas. De modo que en la práctica una central sólo podía alimentar a una manzana de edificios. La invención del transformador y los desarrollos de las fuentes de corriente alterna, resolvieron los graves problemas que tenía la distribución de energía eléctrica en corriente continua. Si se eleva por ejemplo en diez veces la tensión en la distribución, la corriente se reduce justamente en esas diez veces, con lo que las caídas de tensión también se reducen en ese factor, y las pérdidas en los cables en 100 veces (102 ). En los sistemas de generación modernos, la tensión oscila entre 15kV y 30kV, el transporte se puede hacer hasta los 380kV, mientras que los consumos más usuales son en 380V. La relación entre las tensiones de consumo y la de transporte puede llegar a ser, por tanto, de 1000; con lo que las pérdidas en los cables de transporte se reducen un millón de veces, respecto de las que se tendrían si el transporte se realizase en baja tensión.

Constitución

Núcleo.

  • Columnas.
  • Culatas.
  • Transformadores acorazados y transformadores de columnas.
  • Chapas magnéticas.

Devanados.

  • Alta y Baja.
  • Concéntricos o alternados.

Refrigeración.

  • Seco.
  • Baño de aceite. (Depósito de expansión).
  • Pirelanos prohibidos. Ahora aceite de siliconas.
  • Radiadores para potencias grandes (más de 200kVA).

Aislantes y Otros.

Aisladores pasantes.

(pasa-tapas o pasa-muros).

Relé de gas (relé Buchholtz), para detectar el aceite vaporizado en los transformadores de gran potencia. Designaciones. Alta: A, B, C. Baja: a, b, c. Puntos homólogos:

  • Dos puntos (h) situados en uno de los extremos de cada bobina.
  • Si la tensión en el primario es más positiva en el extremo que tiene el punto que en el que no lo tiene, entonces, la tensión en el secundario es también más positiva en el extremo punteado. Si la corriente en el primario entra en el transformador por el extremo punteado, en el secundario la corriente saldrá del transformador precisamente por el extremo donde se sitúa el punto. (Es decir, se ha tomado el criterio de transporte de energía: lo que entra por un lado sale por otro.)

Potencias comerciales: (múltiplos de 21/3) (nominal equivale a plena carga):

TRANSFORMADORES

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Placa de características:

  • Potencia nominal.
  • Tensiones nominales.
  • Frecuencia e impedancia equivalente en tanto por ciento, o caída de tensión relativa de cortocircuito.
  • Tensiones de las derivaciones (si las hay) Esquema de conexión interna.
  • Tipo de transformador, clase de refrigerante, fabricante, serie, código, etc.

Normas:

  • CEI-76
  • UNE 20-101-75.

 

Transformadores de Medición

Transformadores de Medición

Definiciones:

‰Un transformador de medición es un transformador en el cual la corriente o la tensión y sus correspondientes defasajes en el circuito primario se reflejan con exactitud aceptable en el circuito secundario

T.I. : es un transformador de medición en el cual la I2 es proporcional a la corriente I1 primaria (a medir)

‰T.V.: es un transformador de medición que produce una tensión secundaria U2 proporcional a U1 a medir.

 

Adaptación

  •  Normalización en 110 V y 5 A
  •  Reduce consumos
  •  Conexiones a distancia
  •  Permite conexión múltimple de instrumentos sobre un mismo transformador.
  •  Gran exactitud (los transformadores introducen un error menor que los shunts)

 

 

 

Transformadores de Medición

 

 

Transformador Ideal

Transformador Ideal

 

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•Arrollamiento primario y sencundario sin resistencia óhmica

•Pérdidas en el núcleo por histéresis y corrientes parásitas nulas •Acoplamiento perfecto (Flujo de dispersión nulo)

 

Transformador de corriente

Transformadores de corriente

Transformadores de corriente

En esta sección se presentan los parámetros mas importantes en la definición de los Transformadores de
Corriente, así como las diferentes funciones que desempeñan y sus opciones.
DEFINICIONES IMPORTANTES RELACIONADAS CON LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

a) Relación (Ratio).  Es la relación de la corriente nominal de servicio del transformador y su corriente
nominal en el secundario, el estándar más usado es de 5 Amps. en el secundario.

b) Precisión (Accuracy). Es la relación en porciento, de la corrección que se haría para obtener una lectura
verdadera. El ANSI C57.13−1968 designa la precisión para protecciones con dos letras C y T. “C” significa
que el porciento de error puede ser calculado, y esto se debe a que los devanados están uniformemente
distribuidos, reduciendo el error producido por la dispersión del flujo en el núcleo.

“T” significa que debe ser determinado por medio de pruebas, ya que los devanados no están distribuidos
uniformemente en el núcleo produciendo errores apreciables.

El número de clasificación indica el voltaje que se tendría en las terminales del secundario del TC para un
burden definido, cuando la corriente del secundario sea 20 veces la corriente nominal, sin exceder 10% el
error de relación.

c) Burden o Potencia Nominal de un Transformador de Corriente. Es la capacidad de carga que se puede
conectar a un transformador, expresada en VA o en Ohms a un factor de potencia dado. El término “Burden”
se utiliza para diferenciarlo de la carga de potencia del sistema eléctrico. El factor de potencia referenciado es
el del burden y no el de la carga.

d) Polaridad. Las marcas de polaridad designan la dirección relativa instantánea de la corriente. En el mismo
instante de tiempo que la corriente entra a la terminal de alta tensión con la marca, la corriente secundaria
correspondiente esta saliendo por la terminal marcada.

e) Capacidad de Corriente Continua. Es la capacidad de corriente que el TC puede manejar constantemente
sin producir sobrecalentamiento y errores apreciables. Si la corriente del secundario de un transformador de
corriente esta entre 3 y 4 Amps., cuando la corriente del primario esta a plena carga, se dice que el
transformador esta bien seleccionado. No se recomienda sobre dimensionar los TC’s porque el error es mayor
para cargas bajas.

f) Capacidad de Corriente Térmica de Corto Tiempo. Esta es la máxima capacidad de corriente simétrica
RMS que el transformador puede soportar por 1 seg., con el secundario en corto, sin sobrepasar la temperatura
especificada en sus devanados. En la práctica esta se calcula como:

I Térmica (KA) = Potencia de Corto Circuito (MVA)/ (1.73* Tensión (KV)).

Como la potencia de precisión varía sensiblemente con el cuadrado del número de Ampere−Vueltas del
primario, para un circuito magnético dado, la precisión de los TC’s hechos para resistir grandes valores de
corrientes de corto circuito, disminuye considerablemente.

g) Capacidad Mecánica de Tiempo Corto. Esta es la máxima corriente RMS asimétrica en el primario que
el TC puede soportar sin sufrir daños, con el secundario en corto. Esta capacidad solo se requiere definir en los TC tipo devanado. En la práctica esta corriente se calcula como:

I Dinámica (KA) = 2.54 * I Térmica