Realizado por:Luis Villalobos CI:23459925ING ELECTRICA (43)

- El transformador monofásico y trifásico. - Conexión de los trasformadores.

 - Fallas del transformador.- Refrigeración de los transformadores

Maquinas eléctricas II

República Bolivariana de VenezuelaMinisterio de Educación Superior y UniversitariaI.U.P Santiago Mariño

ANALISISTransformador monofásico y trifásicoTransformador eléctrico monofásico de núcleo cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido con barniz aislante. Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”.

TRANSFORMADOR TRIFASICO

Los transformadores trifásicos han venido siendo útiles para la generación de corriente en grandes redes eléctricas son lo más usual en lo que tiene que ver al número de usuarios de tipo comercial e industrial que hacen uso del sistema, y es necesario considerar la importancia que tienen el mismo.Para la energía de un sistema trifásico se puede transformar por medio de tres transformadores monofásico en otro caso solo con el uso de un transformador trifásico, por facilidad en las instalaciones eléctrica o ya sea por razones de tipo económico, es preferible el uso del transformador trifásico.Normalmente los transformadores trifásicos están constituidos de un núcleo que tiene 3 columnas y sobre cada una se encuentran los devanados primarios y secundarios. Estos devanados pueden conectarse en estrella, delta o zigzag de las cuales se las puede hacer nueve combinaciones.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES

Grupos de ConexiónLas conexiones utilizadas en la práctica están normalizadas en grupos de conexión. El grupo de conexión caracteriza las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambos arrollamientos. Cada grupo se identifica con una cifra o índice de conexión que multiplicada por 30º, da como resultado el desfase en retraso, que existe entre las tensiones del mismo genero (simples o compuestas) del secundario respecto al primario del transformador en cuestión.Estudio de la transformación trifásica en conexión estrella-estrella (Yy) con arrollamiento terciarioLa conexión estrella – estrella tiene la gran ventaja de disminuir la tensión por fase del transformador, pero presenta inconvenientes cuando las cargas no están equilibradas. Para eliminar estos inconvenientes se dispone de un arrollamiento terciario el cual esta conectado en triángulo y cerrado en cortocircuito sobre sí mismo. Las fuerzas magneto motrices

primaria y secundaria, debidas a esta sobrecarga, se compensan en cada columna, con lo que desaparecen los flujos adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de las cargas desequilibradas.El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensión más conveniente. Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras.

Conexión en Y abierta - abiertaLa conexión Y abierta – delta abierta es muy similar a la conexión delta abierta con la única variante que los voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicación primordial es la de proveer de un sistema trifásico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del circuito primario.

Conexión Scott-TLa conexión Scott-T es una forma de derivar de una fuente trifásica, dos fases desfasadas La aplicación fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.La conexión Scott-T consta de dos transformadores trifásicos de idénticas capacidades; uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.

Conexión trifásica en TEsta conexión es una pequeña variante de la conexión Scott-T para convertir potencia trifásica en potencia trifásica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexión se nuestra en la figura siguiente.Como en la conexión Scott-T los voltajes en los devanados primarios están desfasados al igual que los voltajes secundarios con la única diferencia de las dos fases se re combinan para darnos un sistema trifásico. La ventaja de esta conexión con respecto a las demás conexiones con dos transformadores es que en esta se puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.

FALLA DEL TRANSFORMADORTRANSFORMADOR CONTAMINADO:LOS TRANSFORMADORES REQUIEREN UN MANTENIMIENTO PREVENTIVO PORQUE?LAS CAUSAS DE FALLAS DE UN TRANSFORMADOR PROVIENE POR FALTA DE MANTENIMIENTO YA QUE ESTE EQUIPO ES MUY IMPORTANTE DENTRO DE LAS FUNCIONES QUE TIENE EL USO CONSTANTE SIN UN MANTENIMIENTO ADECUADO PRODUCE QUE LA CALIDAD DEL ACEITE PIERDA SUS CUALIDADES Y ESTO PROVOQUE FALLAS POSTERIORESALGUNAS CAUSAS SON LAS SIGUIENTES:A.- HUMEDADB.- FUGASC.- CARGA DE VOLTAJE EXESIVAD.- UNA MALA PROTECCION ELECTRICAE.- UNA MALA INSTALACION F.- UN MAL MANEJO Y DESCONOCIMIENTO DEL EQUIPO

TRANFORMADOR EN MAL ESTADOESTE TRANSFORMADOR SUFRIO UNA FALLA INTERNA POR FALTA DE MANTENIMIENTO LO QUE OCASIONO QUE DICHO PERIODO DEL MISMO PROVOCARA QUE EL ACEITE PERDIERA SUS CUALIDADES GENERANDOSE DENTRO DEL MISMO UNA HUMEDAD EXESIVA LO QUE OCASIONO UN FUERTE CORTO CIRCUITO DENTRO DEL MISMO Y ESTO OCASIONO UN PARO TOTAL DE FUNCIONES DENTRO DE LA EMPRESA. LO QUE OCASIONO PERDIDAS DE EQUIPOS Y LO MAS IMPORTANTE. PERDIDAS DE PRODUCCION LO QUE EN ESTOS CASO AFECTA LA ECONOMIA DE UNA EMPRESA.NOTA: A ESTA EMPRESA SE LE RECOMENDO QUE HICIERA SUS PRUEBAS DE ANALISIS DE LABORATORIO AL TRANSFORMADO PERO HICIERON CASO OMISO A LAS INDICACIONES QUE LES DIMOS. COMO PRESTAMOS APOYOS DE MERGENCIA A LAS EMPRESAS QUE LES DAMOS SERVICIO DURANTE LAS 24 HORAS DEL DIA FUIMOS LLAMADOS PARA DICHA EMERGENCIA Y DETERMINAMOS DEJAR FUERA LA ALIMNETACION DEL TRANFORMADO PARA QUE PERSONAL SIN CONOCIMIENTO ACCIONARA EL EQUIPO.

ACEITE DE TRANSFORMADOR CONTAMINADO CON HUMEDADESTA MUESTRA DE FOTOS SON CAUSAS FEACIENTES QUE OCASIONA UNA FALLA MUY PELIGROSA DE UN TRANSFORMADOR 1.- ESTA FOTO MUESTRA LA CALIDAD DEL ACEITE CON CONTENIDO DE HUMEDAD2.- ESTA FOTO DE LADO IZQUIERDO SE MUESTRA LA HUMEDAD QUE YA TENIA EL TRANSFORMADOR EN SUS PAREDES INTERNAS3.- ESTA FOTO DE LADO DERECHO MUESTRA EL EMPAQUE DAÑADO POR DONDE POSIBLEMENTE SE PENETRO LA HUMEDAD ESTA CESION DE FOTOS SON PRUEBAS QUE UN TRANSFORMADOR COMPLETAMENTE DAÑADO Y MUY DESCUIDADO EN MANTENIMIENTO PREVENTIVO POR PARTE DEL PERSONAL DE MANTENIMIENTO ELECTRICOES MUY RECOMENDABLE QUE SI EL PERSONAL NO TIENE LOS CONOCIMIENTOS CONTACTEN A PERSONAL QUE LOS PUEDA ASESORAR PARA BIEN DEL BUEN FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO

SALIDA DE ALIMENTACION DE UN TRANSFORMADOR DE 500 KVA SIN MANTENIMIENTOPOR FALTA DE MATENIMIENTO EL TRASFORMADOR SUFRIO UN DAÑO INRREPARABLE POR LO CONSIGUIENTE SE HICIERON PRUEBAS PARA EL CLIENTE PARA DEMOSTRARLE QUE YA NO SERVIA YA QUE EL INDICABA QUE SI ESTABA BIEN SE ALIMENTO EL TRANSFORMADOR PARA QUE VIERA QUE LA SALIDA DE ALIMENTACION DE LADO SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR YA NO ERA LA CORECTA LE TOMAMOS LECTURAS DE LADO DE LA SUBESTACION PRINCIPAL EN INTERRUPTOR PRINCIPAL DE DISTRIBUCION Y SE VERIFICO QUE YA ESTABA DESFASADO EL TRANSFORMADOR.

EXPLOSIÓN DE UN TRANSFROMADORPOR EXCESO DE CARGAS, MAL MANTENIMIENTO, NULA SUPERVICION, CALENTAMIENTO Y FUGAS DE ACEITE ESTE TRANSFORMADOR EXPLOTO.

PROCESO DE VEIFICACION DE UN TRANSFORMADOR DAÑADO POR CALENTAMIENTO CAUSADO POR HUMEDADSE DESTAPA TRANSFORMADOR PARA VERIFICAR LA MAGNITUD DEL DAÑO CAUSADO DENTRO DEL MISMO Y QUE EL CLIENTE VERIFIQUE QUE ESTA COMPLETAMENTE DAÑADO EL TRANSFORMADOR CON CAPACIDAD DE 500KVA CON RELACION DE 23000-440/254VOLTS.

REFRIGERACION DE LOS TRANSFORMADORES

Sistema de refrigeración de los transformadoresAl igual que en todas las demás máquinas eléctricas, las pérdidas por dispersión en el núcleo y en los devanados del transformador durante su funcionamiento se convierten en energía térmica y calientan las partes correspondientes del transformador. Bajo el efecto de los gradientes térmicos el calor se dirige desde el lugar de su origen hacia los sitios en los que puede ser transferido al medio refrigerante, o sea, al aire o agua, según el método de refrigeración del transformador. La difusión del calor transcurre de la misma forma que en las máquinas eléctricas, es decir, por radiación y convección. La capacidad de carga de un transformador está limitada por la temperatura máxima admisible en el interior de los arrollamientos y en el fluido refrigerante.

Refrigeración de los Transformadores en aceite

La eficiencia de la refrigeración es un factor fundamental, determinando la seguridad operacional y el periodo de vida útil de un transformador natural.La eliminación del calor provocado por las pérdidas, es necesario para evitar una temperatura interna excesiva que podría acortar la vida del aislamiento.Las flexibles paredes corrugadas de la cuba hacen posible una refrigeración suficiente del transformador, compensando las variaciones del volumen de aceite durante su explotación. Una ventaja de los transformadores herméticamente cerrados es que el aceite nunca está en contacto con la atmósfera, haciendo de este modo innecesario los análisis periódicos del aceite.

Refrigeración de los Transformadores en seco Los transformadores secos de uso general se aplican en sistemas de distribución de baja tensión donde parte de la carga tiene un voltaje diferente al suministrado por la distribución general. Pueden ser sistemas de iluminación, aire acondicionado, equipos médicos, etc.•  Se fabrican en capacidades desde 5 hasta 1000 kVA, con tensiones primarias y secundarias clase 1.2 kV.•  Pueden ser fabricados como transformadores Reductores o Elevadores.

Calentamiento del núcleo y los devanadosComo es sabido ya, las perdidas de los transformadores tanto en los devanados como en el núcleo, se traducen en calor que llegan a disminuir el rendimiento, y en un caso extremo pueden llegar a destruir el propio transformador.La temperatura media de un devanado es la temperatura determinada midiendo la resistencia en c.c. del devanado y comparándola con la medida obtenida anteriormente para una temperatura conocida. El calentamiento medio de un devanado por encima de la temperatura ambiente esU=B+E+N+TDonde, B = calentamiento efectivo en °C del aceite respecto del ambiente, E = calentamiento medio en ° C del aceite respecto a la efectiva del aceite, N = calentamiento en ° C de la superficie media de la bobina respecto a la temperatura media del aceite, T = calentamiento en ° C del conductor respecto a la superficie de la bobina, y U = calentamiento en ° C del conductor medio respecto al ambiente.

Cuba de aceite como refrigerante del TransformadorEn la actualidad, los transformadores más sobresalientes son los de aceite en los cuales el propio transformador, o la así llamada parte desmontable, es decir, su núcleo con los devanados instalados en él, está sumergido en una cuba llena de aceite. El aceite se calienta y circula dentro de la cuba efectuando de este modo la refrigeración natural del transformador.El calor producido por las pérdidas 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:Masa volumétricaEl coeficiente de dilatación térmica.La viscosidad.El calor especificó.La conductividad térmica.

RADIACIONEs 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.La construcción de la cuba está relacionada estrechamente con el cálculo calorífico del transformador. Refrigeración por AireAquí los bobinados y el núcleo suelen ser visibles y la circulación del aire (natural o forzado) retira de estos elementos el calor que se produce por las pérdidas. Ejemplo de esta construcción son los transformadores chicos o los que deban ser de poco peso (utilizados en aeronaves). TIPO AFA Tipo 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.

Refrigeración por AceiteEn estos el conjunto de núcleo y bobinados se sumergen en una cuba que se llena de un líquido refrigerante aislante que rodea y moja estos elementos. El líquido que se calienta en contacto con el núcleo y bobinas tiene libertad de movimiento y puede así llevar estas calorías a superficies adecuadas previstas, en que transfieren su calor a una fuente fría (aire o agua) mediante circulación natural o forzada del aceite (o del medio refrigerante).Los principales medios refrigerantes que se utilizan, en contacto con los arrollamientos, son el aire y aceite mineral (también sustituido a veces por otros líquidos incombustibles como el pradeño).El uso del aceite, frente al aire, está justificado dado que tiene una mejor conductividad térmica y posee un mayor calor específico. La función del aceite es doble, actúa como aislante y como agente refrigerante. La rigidez de los aceites usados suele ser del orden de los 200 kV/cm. Básicamente se trata de una mezcla de hidrocarburos. El aceite cobra un especial interés en los casos en el que el transformador se vea sometido a sobrecargas pasajeras.