Folleto de Mantenimiento Electrico

7/17/2019 Folleto de Mantenimiento Electrico

1/124

Mantenimiento Elctrico

POSTGRADO

MANTENIMIENTO

ELCTRICOMANTENIMIENTO ELCTRICO INDUSTRIAL

9 DE NOVIEMBRE DE 2014

UPONICFACULTAD DE INGENIERA


2/124


Tabla de contenido

INTRODUCCIN DEL MANTENIMIENTO ELCTRICO..........................................!MANTENIMIENTO ELCTRICO..................................................................................!

"." MANTENIMIENTO ELCTRICO........................................................................#O$JETI%O& EL MANTENIMIENTO ELCTRICO EN LA 'E(UE)A EM'RE&A...#

*." +UNCIONE& DEL MANTENIMIENTO ELCTRICO.......................................,CARACTER-&TICA& DEL 'ER&ONAL DE MANTENIMIENTO ELCTRICO ENLA 'E(UE)A EM'RE&A...............................................................................................

/." Capaitai1n Del 'ersonal.......................................................................................OR2ANI3ACIN ADECUADA EN EL &ER%ICIO DEL MANTENIMIENTOELCTRICO EN LA 'E(UE)A EM'RE&A..................................................................4

5." CRITERIO& DE LA 2E&TIN DEL MANTENIMIENTO ELCTRICO EN LA'E(UE)A EM'RE&A..............................................................................................."0

TI'O& DE MANTENIMIENTO ELCTRICO..............................................................""

!." MANTENIMIENTO RUTINARIO.....................................................................""!.* MANTENIMIENTO CORRECTI%O.................................................................."*!./ MANTENIMIENTO 'RO2RAMADO..............................................................."*

". EL TRAN&+ORMADOR............................................................................................"51.1 Principios de induccin electromagntica..............................................."51.2 Principio de funcionamiento del transformador....................................."51.4 La aplicacin de los circuitos equivalentes............................................."!1.5 Diagrama equivalente de un transformador monofsico....................."!1.7 Determinacin las constantes del transformador.................................."#1. La prue!a de corto circuito en el transformador...................................."#1." Diagrama para la prue!a de cortocircuito de un transformadormonofsico..............................................................................................................."#

1.11 #egulacin del transformador................................................................"1. P$%&'()* + #&'D),)&'%$ D& L$- %#*'-$#,*D$#&-,$'$*-)($- + %#)*-)($-.............................................................................."

2.1 La potencia de los transformadores.........................................................."2.2 &ficiencia en los transformadores.............................................................."42./ &ficiencia diaria de los transformadores..................................................*0

2. %#*'-$#,*D$#&- %#)*-)($-.............................................................*0/.1 #elacin de transformacin para los transformadores trifsicos.....*"

4. L* ($'-%#0(()$' D&L %#*'-$#,*D$#...........................................*5

5.1 (onsideraciones generales..........................................................................*55.2 La construccin del ncleo..........................................................................*!5./ &lementos de los ncleos de transformadores......................................*!5.4 %ipos de ncleos..............................................................................................*#5.5 'cleo monofsico.........................................................................................*#5. 'cleo trifsico................................................................................................*#5.7 %ipo acora3ado.................................................................................................*5. erraes o armadura.......................................................................................*

5. L$- D&6*'*D$- D& L$- %#*'-$#,*D$#&-...................................*.1Devanados para transformadores de distri!ucin..................................*4.2 Devanados de !aa tensin...........................................................................*4

./ Devanados de alta tensin............................................................................*4.4 Posicin de los devanados.........................................................................../0


3/124


.5 (onstruccin de los devanados................................................................../". *islamiento eterno de los devanados....................................................../*.7 -istema de amarre aial de los devanados mediante tornillosopuestos de presin............................................................................................../*. (oneiones de los devanados...................................................................../*

." (am!io en la relacin de transformacin.................................................//. ,*%)*L&- &L&(%#)($- 0-*D$- &' L* ($'-%#0(()$' D&%#*'-$#,*D$#&-..............................................................................................//

7.1 (onductores elctricos..................................................................................//7.2 La temperatura 8 los materiales aislantes................................................//7./ (alificacin de los materiales aislantes..................................................../5

7. ,9%$D$- D& &'#)*,)&'%$ D& %#*'-$#,*D$#&- D&P$%&'()*..................................................................................................................../#

.1 L:quidos refrigerantes 8 aislantes............................................................../,.2 ,todos de enfriamiento.............................................................................../,

. 0'D*,&'%$- D& (*L(0L$ D& %#*'-$#,*D$#&-..................../4

".1 Dimensionamiento de las partes activas del transformador...............50".2 Determinacin del fluo..................................................................................50".4 Densidad de corriente....................................................................................5/".5 #elacin entre las prdidas en el ;ierro 8 las prdidas en el co!redelta................................................................................!"

Transformador trifsico en conexin tringulo-estrella y desfase de 150......!*11.1@ (onein estrella>estrella.........................................................................!*12.1 %ransformadores trifsicos........................................................................!/12.2 (onein de transformadores en paralelo.............................................!/

12. P#0&?*- * %#*'-$#,*D$#&-...........................................................!51/.1 Prue!as al aceite del transformador........................................................!!1/.2 Prue!a de rigide3 dielctrica del aceite..................................................!#1/./ Prue!a de resistencia de aislamiento......................................................!#

1. MOTORES DE INDUCCION..............................................................................#/*. MOTOR DE FUNCIONAMIENTO CAPACITIVO.........................................#/. MOTOR CON CONDENSADOR PERMANENTE..........................................,0

5. MOTOR DE ARRANQUE CAPACITIVO.........................................................,0!. MOTORES CAPACITIVOS Y DE ARRANQUE CAPACITIVO....................,/


4/124


#. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE INDUCCCIONMONOFASICO ASINCRONICO................................................................................,5,. MOTOR ASINCRNICO....................................................................................,5

26.1 Campo magn!"o #oao#!o $n %o& moo#$& '$ !n'(""!)n mono*+&!"o&a&!n"#)n!"o..................................................................................................................,!

. TEOR,A DEL DO-LE CAMPO IRATORIO.................................................,#4. TEOR,A DEL CAMPO CRU/ADO...................................................................,#"0. MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO ASINCRONICO CON-O-INADO AU0ILIAR E INTERRUPTOR CENTRIFUO................................,,

2.1 E("(#a.........................................................................................................,2.2 F(n"!onam!$no................................................................................................,2. Moo# '$ !n'(""!)n mono*+&!"o a&!n"#)n!"o "on 3o3!na'o A(4!%!a# Y"on'$n&a'o# '$ Pa#!'a............................................................................................,4

"". MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO ASICRONICO CON-O-INADO AU0ILIAR5 CONDENSADOR DE PARTIDA Y DE TRA-AO......0

7.1 Compon$n$&.....................................................................................................0

7.2 E("(#a.........................................................................................................07. F(n"!onam!$no................................................................................................"

"*. MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO ASINCRONICO DEREPULSIN.................................................................................................................."

1.1 Moo# '$ #$p(%&!)n............................................................................................"1.2 Moo# '$ #$p(%&!)n &)%o $n $% a##an8($..........................................................*1. Moo# '$ #$p(%&!)n $ !n'(""!)n.......................................................................*1.9 Moo# '$ #$p(%&!)n &o%o $n a##an8($..............................................................*

"/. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR CON ESCO-ILLAS SEPARA-LES/

2.1 F(n"!onam!$no '$% moo# "on $&"o3!%%a& no &$pa#a3%$&............................../"5. MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO ASICRONICO UNIVERSAL5

.1 A&p$"o& m+& "n!"o& '$% moo# (n!:$#&a%....................................................5.2 Con#o% '$ :$%o"!'a' '$ %o& moo#$& (n!:$#&a%$&...........................................!

"!. MOTOR DE INDUCCION MONOFASICO ASINCRONICO DE POLOSDE SOM-RA.................................................................................................................!"#. MOTOR PASO A PASO....................................................................................,

;.1 P#!n"!p!o '$ *(n"!onam!$no............................................................................4;.2 E4!&$n 'o& !po& '$ moo#$& pa&o a pa&o '$ !m+n p$#man$n$...................4;. S$"($n"!a& pa#a man$


5/124


*0. CONCLUCIONES.............................................................................................4,21. EFICIENCIA MOTORES ASINCRONICOS.................................................4,


6/124


INTRODUCCIN DEL

MANTENIMIENTO ELCTRICOEs 6e onoi7iento general 89e :o; en 6a< el 7anteni7iento eltrio es neesario para79:os aspetos en la =i6a 6iaria 6e 9na e7presa< ; 89e no est> e?enta al7anteni7iento en general< 6e 9na @or7a 9 otra< ;a sea esta 9na pe89ea< 7e6iana o granIn69stria< en s9s e89ipos en @9niona7iento< talleres< o@iinas< Bo6egas< et. Esto noslle=a a la onl9si1n 6e 89e el 7anteni7iento eltrio 6eBe ser ontin9o.

A6e7>s on el Manteni7iento Eltrio se logran pro@9n6os a7Bios 89e se :anpresenta6o en estos lti7os tie7pos en los 7era6os< tr7inos ;o oneptos taleso7o gloBalizai1n< o7petenia< re69i1n 6e ostos< ser=iio< et.< 6eBen

on@rontarse to6os los 6as para la per7anenia 6e la e7presa en s9 ati=i6a6espe@ia.

En el 7era6o eltrio< a ni=el naional< se :a asisti6o a s9 6esreg9lai1n< onesi1n6e ser=iio generai1n o7o ati=i6a6 6e riesgo o7erial o7petenia 6e preios ; laonstit9i1n 6e entes reg9la6ores on apai6a6 tnia ; legal para el ontrol 6e laati=i6a6. M9ltas eon17ias por ali6a6 ; pro69to tnio 6eBen ser inl9i6as en elan>lisis.

Estos a7Bios 6el 7era6o por la o7petenia< re69i1n 6e preios on ali6a6 ;ontin9i6a6< :an i7pata6o a to6os ; a6a 9no 6e los setores 6e las e7presasn onteni6os tr7inos 89e 6eBe7os analizar< AionesG sone@etos 6e :aer algo. Las aiones 7>s i7portantes 6e 7anteni7iento eltrio sonG

plani@iai1n< progra7ai1n< eFe9i1n< s9per=isi1n< ontrol ; seg9i7iento.

ContinasG 89e 69ran o se :aen sin interr9piones. 'er7anentesG 6e 69rai1n @ir7e ;onstante< perse=erantes.

'ara po6er garantizar la 6isponiBili6a6 operaional 6e e89ipos eltrios< o@iinas ;aesorios< el 7anteni7iento 6eBe ser eFe9ta6o 6e 7anera ontin9a ; per7anente atra=s 6e planes 89e ontengan @ines< 7etas ; oBFeti=os preisos ; lara7ente [email protected] en 9enta los sig9ientes tr7inosG're6eirG =er on antiipai1n onoer< 6e69ir lo 89e :a 6e s9e6er. Con 9na B9ena

plani@iai1n ; progra7as oport9nos 6e inspeiones r9tinarias< el ingeniero 6e7anteni7iento est> en apai6a6 6e 6etetar los snto7as 89e nos in6ian< 79:as=ees on Bastante antiipai1n< 89e los e89ipos est>n pr1?i7os a @allar ; 89e< enonse9enia< 6eBe aBoarse a orregir las 6es=iaiones antes 89e se on=iertan en

proBle7as 6e 7a;or trasen6enia.

O$JETI%O& EL MANTENIMIENTOELCTRICO EN LA 'E(UE)AEM'RE&A

Los prinipales oBFeti=os 6el Manteni7iento Eltrio sonG


8/124


". Lle=ar a aBo 9na inspei1n siste7>tia 6e to6as las instalaiones< oninter=alos 6e ontrol para 6etetar oport9na7ente 9al89ier 6esgaste o rot9ras pronto< e7plean6o 7to6os 7>s@>iles 6e reparai1n.

5. 'rolongar la =i6a til 6e los e89ipos e instalaiones al 7>?i7o.

!. 're=enir 6eteniones intiles o paralizai1n 6e las 7>89inas.

#. Conser=ar los Bienes pro69ti=os en on6iiones seg9ras ; preestaBlei6as 6eoperai1n.

,. 2estionar el 7anteni7iento para 89e inl9;a to6os los aspetos relati=os6irigi6os al 6eparta7ento 6e Manteni7iento Eltrio.

. De@inir poltias 6e 7anteni7iento 89e aBar89en los aspetos 6e ali6a6reas operati=as generan6o poa on@ianza.

La tarea de mantenimiento elctrico ser realizada por el personal que:

&epa lo 89e se espera 89e :aga a;a si6o 6eBi6a7ente apaita6o &ea o7petente en la at9ali6a6 para e7pren6er 6i:a tarea.

Es neesario tener en 9enta las 9ali6a6es o araterstias tanto personales o7opro@esionales 89e se preisan para 9n p9esto. Alg9nos p9estos 6e 7anteni7iento

re89ieren 9n traBaFo en e89ipo< ; en tales asos el Fe@e tnio eltrio< :a 6e ser apaz6e olaBorar on el personal para alanzar 9n oBFeti=o o7n.

En el >rea 6e 7anteni7iento eltrio< e?isten 6os ategoras generales 6e personaltnioG el Fe@e tnio< 89e lle=an a aBo la plani@iai1n 6el 7anteni7iento< ; el

personal tnio< 89e< on 9na apaitai1n a6e9a6a ; BaFo la s9per=isi1n 6el Fe@etnio< preparan las ati=i6a6es a eFe9tarse segn 9n ronogra7a estaBlei6o. Tantolos Fe@es tnios o7o el personal :an 6e ser onsientes 6e la i7portania 6e s9o7eti6o ; 6e la neesi6a6 6e in@or7ar a s9 s9perior 6e 9al89ier ir9nstania 89ee?e6a 6e s9s onoi7ientos< posiBili6a6es o ontrol.

3.1 Capacitacin Del Per!nalLa apaitai1n ser> 9na ati=i6a6 per7anente para to6as las ategoras 6el personal ;ten6r> en 9enta las neesi6a6es a orto ; largo plazo.

En onse9enia< la apaitai1n se organizar> 6e 7o6o 89e per7ita alanzar losoBFeti=os 6el 6eparta7ento 6e 7anteni7iento eltrio< ; por este 7oti=o 6eBer>on@iarse a 9n 7ie7Bro 6el personal 6e ierta e?perienia. Los oBFeti=os gloBales 6e laapaitai1n po6ran onsistir en aseg9rarG (9e el 6eparta7ento 6e 7anteni7ientoeltrio 6isponga 6e 9na reser=a s9@iiente 6e personal ali@ia6o para a6a 9na 6e las

ati=i6a6es tnias. (9e los Fe@es tnios eFerzan las tnias in=estigati=as 6elan>lisis ; per@eionen s9 apai6a6 interpretati=a. (9e a6a e7plea6o o7pren6a la


10/124


@inali6a6 6e s9 o7eti6o onreto. (9e a6a e7plea6o o7pren6a la neesi6a6 6e97plir los re89isitos ; regla7entos internos 6e la pe89ea e7presa.

(9e los Fe@es tnios pro69zan 6atos analtios 6e preisi1n onoi6a 89e seansigni@iati=os ; ontriB9;an al logro 6e los oBFeti=os 6el 6eparta7ento 6e

7anteni7iento.

OR2ANI3ACIN ADECUADA EN EL&ER%ICIO DEL MANTENIMIENTOELCTRICO EN LA 'E(UE)AEM'RE&A.

C9al89ier e7presa tiene organiza6os s9s re9rsos 6e 9na 6eter7ina6a 7anera elproBle7a onsiste en saBer si esa organizai1n es la 7>s e@iiente< es 6eir< la 89e noslle=a a alanzar los oBFeti=os prop9estos on el 7ni7o osto posiBle< ;a 89e 9na B9enaorganizai1n< a6e9a6a a la e7presa< es apaz 6e 79ltipliar =arias =ees la apai6a6

pro69ti=a.

En este p9nto sera interesante 6e@inir lo sig9ientes tr7inosG

'e89ea E7presaG ConF9nto organiza6o 6e re9rsos 7ateriales ; :97anos 89e< BaFo la6irei1n 6el e7presario< preten6e lograr 9nos 6eter7ina6os oBFeti=os.

OrganizarG Consiste en 6e@inir las tareas 6e 7anteni7iento eltrio 6e 9n siste7a 6e@9niona7iento Basa6o en la 6eter7inai1n 6e las @9niones Ko rolesH 89e 6eBe6ese7pear a6a persona integrante 6e la pe89ea e7presa< as o7o las relaiones 6eto6o tipo 89e se estaBleen entre ellas.

Rol organizaionalG 'apel 89e a6a persona 6ese7pea en el onF9nto 6e la pe89eae7presa.

Organizar el 7anteni7iento eltrio ta7Bin s9pone rear 9na estr9t9ra< 9na 9ni6a6@or7a6a por partes o o7ponentes< 6istintos 9nos 6e otros< esa 9ni6a6 es la pe89eae7presa< las partes o 6i=isiones son las >reas 6i@erentes 6e la e7presa< on oBFeti=os

propios 6e a6a 9na< 89e al lograrse< la s97a 6e to6os esos oBFeti=os pariales 6 o7ores9lta6o el logro 6e los oBFeti=os generales.

En onse9enia la organizai1n 6el 7anteni7iento eltrio< 6entro 6e la pe89eae7presa< :a 6e onretar las sig9ientes tareasG

Di=i6ir el onF9nto 6e ati=i6a6es 89e 6eBe eFe9tar la pe89ea e7presa engr9pos 6e ati=i6a6es :o7ogneas esto es< 6e@inir los 6eparta7entos< seionesreas< talleres< et. en los 89e se =a a 6i=i6ir la e7presa.


11/124


Asignar a a6a 9no 6e los gr9pos 6e ati=i6a6es estaBlei6o 9n a67inistra6or oresponsaBle< 6ot>n6ole 6e la a9tori6a6 neesaria para s9per=isar el traBaFo 6ea6a o7ponente 6e s9 gr9po.

Coor6inar tanto en senti6o :orizontal o7o =ertial< to6a la estr9t9ra 6e la

pe89ea e7presa.

La pr>tia 6el Manteni7iento Eltrio oBliga a 9na @or7ai1n tnia a6a =ez 7>ss1li6a ; oBFeti=a< en raz1n 6e la neesi6a6 6e saBer el 17o ; el por89 6el@9niona7iento 6e las 7>89inas< e89ipos e instalaiones< o7o as la nat9raleza 6e s96iseo ; @aBriai1n.

Esta @or7ai1n e?peri7ental ; tnia< a=ala el 6iseo ient@io 6e 9n 'lan 6eManteni7iento Eltrio oBFeti=o ; o:erente on 9n 9so raional 6e la 7ano 6e oBra6isponiBle en los talleres 6e la e7presa< la 6isponiBili6a6 6e los e89ipos a inter=enirse ;los 7e6ios ; :erra7ientas a 9tilizarse.

La e?perienia espe@ia en la pro69i1n 6e Bienes ; ser=iios 89e se @or7e en lape89ea e7presa< ira sien6o seala6a por el Je@e 6e Manteni7iento< 89ien en Base a losaF9stes raionales a6e9a6os 7eForar> la @re9enia 6e las inspeiones 6isea6a paraopti7izar los ostos en 7ateriales ; 7ano 6e oBra.

Tnia7ente to6o es posiBle< pero a =ees ; @re9ente7ente< Eon17ia7ente. Elorganigra7a 6e Manteni7iento Eltrio en 9na 'e89ea E7presa representara la6istriB9i1n 6e los 6eter7ina6os gr9pos 6e personas en s9s 6istintas >reas 6e 6eisi1non araterstias o79nes. DeBe por lo tanto representar la 6esripi1n total 6el >rea

6e Manteni7iento Eltrio< 6i@erenian6o los ele7entos 89e la o7ponen ; la6istriB9i1n 6e los 6istintos ni=eles ; posiiones 6e 6eisi1n< responsaBili6a6 ;a9tori6a6.

".1 CRITERIOS DE LA #ESTI$N DEL MANTENIMIENTOELCTRICO EN LA PE%UE&A EMPRESA.

No es 7>s @>il ; 7>s Barato a96ir a reparar 9n e89ipo 9an6o se a=eri ; ol=i6arse 6eplanes 6e 7anteni7iento< est96io 6e @allas< siste7a 6e organizai1n< 89e inre7entannotaBle7ente la 7ano 6e oBra in6ireta. 'or este 7oti=o e?isten riterios 6e la gesti1n

6el Manteni7iento EltrioG

"H 'or89e la o7petenia oBliga a reBaFar ostos. 'or tanto< es neesario opti7izarel ons97o 6e 7ateriales ; el e7pleo 6e 7ano 6e oBra. 'ara ello esi7presin6iBle est96iar el 7o6elo 6e organizai1n 89e 7eFor se a6apta a lasaraterstias 6e a6a >rea es neesario ta7Bin analizar la in@l9enia 89e tienea6a 9no 6e los e89ipos en los res9lta6os 6e la pe89ea e7presa< 6e 7anera 89e6e6i89e7os la 7a;or parte 6e los re9rsos a a89ellos e89ipos 89e tienen 9nain@l9enia 7a;or es neesario< ig9al7ente< est96iar el ons97o ; el sto 6e7ateriales 89e se e7plean en 7anteni7iento ; es neesario a97entar la6isponiBili6a6 6e los e89ipos< no :asta el 7>?i7o posiBle< sino :asta el p9nto en89e la in6isponiBili6a6 no inter@iere en el plan 6e pro69i1n.


12/124


*H 'or89e :an aparei6o 79ltit96 6e tnias 89e es neesario analizar. 'araest96iar si s9 i7plantai1n s9pon6ra 9na 7eFora en los res9lta6os 6e la pe89eae7presa< ; 89e para est96iar ta7Bin o7o 6esarrollarlas< en el aso 6e 89e

p96ieran ser 6e apliai1n. Alg9nas 6e estas tnias son las ;a o7enta6aso7o el T.'.M KTotal 'ro69ti=e MaintenaneH< ; 6i=ersas tnias 6e

Manteni7iento 're6iti=o.

/H 'or89e los 6eparta7entos neesitan estrategias. Diretries a apliar< 89e seanaor6es on los oBFeti=os plantea6os por la 6irei1n.

5H 'or89e la ali6a6< la seg9ri6a6 ; las interrelaiones on el Me6io A7Biente sonaspetos 89e :an to7a6o 9na e?traor6inaria i7portania en la gesti1n a7Biental.Es neesario gestionar estos aspetos para inl9irlos en las @or7as 6e traBaFo 6elas >reas 6e 7anteni7iento.

'or estas razones< es neesario 6e@inir poltias< @or7as 6e at9ai1n< 6e@inir oBFeti=os ;

=alorar s9 97pli7iento< e i6enti@iar oport9ni6a6es 6e 7eFora. En 6e@initi=a< sonriterios neesarios para gestionar 7anteni7iento eltrio.

&iste7a Integral 6e 2esti1n 6e Manteni7iento EltrioIn@or7ai1n tnia 6e 7anteni7ientoIn@or7ai1n siste7a orreti=oIn@or7ai1n siste7a pre=enti=o pre6iti=oIn@or7ai1n siste7a 6e para6a progra7a6aIn@or7ai1n seg9i7iento ; ontrol gesti1n 7anteni7iento

TI'O& DE MANTENIMIENTOELCTRICO

El Manteni7iento Eltrio en s9 @or7a 7>s si7ple onsiste en onser=ar los Bienes 6ela 'e89ea E7presa eon17ia7ente< tenien6o en 9enta s9 @9niona7iento [email protected] i7plia 9na organizai1n para s9 7anteni7iento ; reparai1n 6eBi6a7ente

progra7a6os.Los tipos 6e Manteni7iento Eltrio se lasi@ian enG

Manteni7iento R9tinario. Manteni7iento Correti=o. Manteni7iento 'rogra7a6o. Manteni7iento 're=enti=o. Manteni7iento 're6iti=o.

'.1 MANTENIMIENTO RUTINARIOEs 9n siste7a 6e organizai1n< 6on6e la responsaBili6a6 no reae s1lo en el

6eparta7ento 6e 7anteni7iento eltrio< sino en to6a la estr9t9ra 6e la pe89eae7presa. El B9en @9niona7iento 6e las 7>89inas o instalaiones 6epen6e ; esresponsaBili6a6 6e to6os.


13/124


Es el 7>s ele7ental 6e los 7anteni7ientos. Co7o s9 no7Bre lo in6ia< es 9na ati=i6a66iaria ; onsiste en 9na serie 6e tareas ele7entales< tales o7oG to7a 6e 6atosloga la resistenia ; reatania pri7aria se p9e6en re@erir al se9n6ario.


17/124

Manteniient! E"#$t%i$!T%an&'!%a(!%e&

1.7 Determinacin las constantes del transformador.

os !alores reales de resistencia y reactancia de los de!anados de untransformador se pueden o%tener de prue%as de la%oratorios mediantemediciones y algunos clculos relati!amente simples y "ue son la %ase de los!alores usados en los circuitos e"ui!alente son la %ase de los !alores usadosen los circuitos e"ui!alentes' 6lgunos de estos !alores o parmetros deltransformador o%tenidos para el transformador pueden no existir f#sicamentepero pueden ayudar a comprender la operacin del transformador'

1. La prue!a de corto circuito en el transformador.

a prue%a de corto circuito consiste en cerrar o poner en corto circuito es decir

con una conexin de resistencia desprecia%le las terminales de uno de losde!anados y alimentar el otro con un !olta&e reducido (aplicado en formaregulada7 de un !alor reducido de tensin "ue representa un pe"ue/oporcenta&e del !olta&e del de!anado por alimentar de tal forma "ue en losde!anados circulen las corrientes nominales' En estas condiciones se midenlas corrientes nominales y la potencia a%sor%ida'

De%ido a "ue la tensin aplicada es pe"ue/a en comparacin con la tensinnominal las p$rdidas en !ac#o o en el n,cleo se pueden considerar comodesprecia%les de manera "ue toda la potencia a%sor%ida es de%ida a lasp$rdidas por efecto &oule en los de!anados primario y secundario'

1." Diagrama para la prue!a de cortocircuito de un transformadormonofsico.

+onsiste en cortocircuitar el secundario del transformador y alimentar elprimario mediante una tensin reducida cuyo !alor es tal "ue la corriente "uecircule sea la nominal del transformador'De%ido a "ue el !alor de la tensin "ue se de%e aplicar es del orden del 5 8de la tensin nominal en la rama de excitacin tendremos una corriente "ueser unas !einte !eces menor "ue la corriente de !ac#o con la tensinnominal'

+omo a su !e. la corriente de !ac#o a plena tensin es del orden del 58 dela corriente nominal la corriente en este ensayo ser de aproximadamente900 !eces ms pe"ue/a "ue la nominal con lo cual podemos despreciar lamisma y retirar del circuito e"ui!alente la rama en paralelo' :or lo tanto elcircuito nos "ueda seg,n se muestra en la figura ;'


18/124


=attmeter "ue indica la potencia de p$rdidas por efecto de circulacin de lascorrientes en los de!anados primario y secundario' +onexin de corto circuitoentre las terminales del de!anado'

>olta&e de alimentacin de !alor reducido de manera "ue se agan circular lascorrientes ?1 ? de !alor nominal en cada de!anado'

El !olta&e aplicado (>c) es regulado y se !ar#a como se indic antes asta "uecircule la corriente de plena carga en el primario' De los !alores medidos seo%tiene la impedancia total2

1.1@ Perdida en los devanados a plena carga.

De%ido a "ue el flu&o es directamente proporcional al !olta&e el flu&o mutuo en

el transformador %a&o las condiciones de prue%a de corto circuito es muype"ue/o de manera "ue las p$rdidas en el n,cleo son desprecia%les' inem%argo la corriente "ue circula a tra!$s de la resistencia de los de!anadosproduce las mismas p$rdidas en estos "ue cuando opera en condiciones deplena carga esto se de%e a "ue en am%os de!anados e ace circular lacorriente nominal'

En el circuito para la prue%a de corto circuito si el =attmeter se conecta en elde!anado primario o de alimentacin entonces se miden2 las p$rdidas en losde!anados ya "ue no a otras p$rdidas consideradas de este !alor "ue setoma de las p$rdidas se puede calcular la resistencia e"ui!alente2 deltransformador como

@T :cc

(?1)

Dnde

:cc A :$rdidas en los de!anados y "ue se o%tienen de la lectura del=attmeter'


19/124


e de%en tener siempre en mente "ue el !alor de la resistencia @t no es lasuma aritm$tica de las resistencias en los de!anados primario y secundario' Esun !alor "ue se determina del circuito e"ui!alente y por tal moti!o se ledenomina Bla resistencia e"ui!alente del transformador2'

a impedancia e"ui!alente de un transformador se puede expresar en t$rminosde la resistencia y reactancia e"ui!alente como

de tal forma "ue la reactancia e"ui!alente del transformador se calcula como

Estos !alores estn por lo general referidos al de!anado de alto !olta&e de%idoa "ue se acostum%ra poner en corto circuito el de!anado de %a&o !olta&e esdecir las mediciones se acen en el de!anado de alto !olta&e' Esto es por logeneral el m$todo normal de prue%a' as ra.ones principales para esto

a corriente nominal en le de!anado de alto !olta&e es menor "ue lacorriente nominal en el de!anado de %a&o !olta&e' :or lo tanto son menospeligrosas y por otra parte es ms fcil encontrar instrumentos de medicindentro del rango'

De%ido a "ue el !olta&e aplicado es por lo general menor "ue el 58 del !alordel !olta&e nominal del de!anado alimentado se o%tiene una lectura del!olt#metro con una de flexin apropiada para el rango de !olta&es "ue se miden'

1.11 #egulacin del transformador.

a regulacin de un transformador se define como al diferencia entre los!olta&es secundarios en !ac#o y a plena carga medidos en terminalesexpresada esta diferencia como un porcenta&e del !olta&e a plena carga' :ara elclculo del !olta&e en !ac#o se de%e tomar en consideracin el factor depotencia de la carga'

1. P$%&'()* + #&'D),)&'%$ D& L$- %#*'-$#,*D$#&-,$'$*-)($- + %#)*-)($-.

2.1 La potencia de los transformadores.

+omo se sa%e la potencia en corriente alterna monofsica est dada como el

producto de la tensin por la corriente y por el factor de potencia de acuerdo ala expresin'


20/124


: A >? cos C

Esta frmula expresa la potencia real2 "ue se mide en atts el producto del!olta&e (solo) por la corriente da la denominada potencia aparente'

: A >?

as normas para transformadores cuando a%lan de potencia nominal serefieren a una potencia "ue es el producto de la corriente por el !olta&e en!ac#o' a potencia nominal es por lo tanto una potencia aparente2 "ue es lamisma ya sea "ue se considere el de!anado primario o el de!anadosecundario' a ra.n de esta definicin "ue es slo con!encional se de%e aleco de "ue se caracteri.a a la m"uina desde el punto de !ista deldimensionamiento' as prestaciones de una m"uina el$ctrica estn limitadas

por el calentamiento de sus componentes las cuales est causadas por lasp$rdidas "ue tiene' En particular en un transformador se tienen las p$rdidas enel n,cleo y a las p$rdidas en los de!anados'

:ara el n,cleo magn$tico las p$rdidas dependen de la induccin magn$tica la cual es proporcional a la tensin inducida en los de!anados las p$rdidasson proporcionales al cuadrado de la corriente'

a prue%a de corto circuito del transformador permite o%tener las p$rdidas aplan carga con los de!anados a parir de $stas se pueden calcular paracual"uier otro !alor de carga'

a llamada prue%a de circuito a%ierto2 en el transformador permite o%tener el!alor de las llamadas p$rdidas en !ac#o o p$rdidas den el n,cleo "ue como semencion consisten de dos partes las p$rdidas por ist$resis y las p$rdidaspor corriente circulantes'

En la prue%a de circuito a%ierto el de!anado "ue se alimenta es por lo generalel de %a&o !olta&e de%ido a "ue resulta el ms con!eniente par a la medicin'

2.2 &ficiencia en los transformadores.

En general la eficiencia de cual"uier m"uina el$ctrica se calcula como

Eficiente

:ot' alida

A

:ot' alida

:ot' Entrada:ot'alida F:$rdidas


21/124


En =irt96 6e 89e la apai6a6 6e 9n trans@or7a6or est> Basa6a en s9 potenia 6e sali6a6 salida x H:

G>6 salidapor H::erd'3,cleo Fperd'de!anados

2./ &ficiencia diaria de los transformadores.

Dependiendo de la aplicacin de los transformadores con frecuencia se usanpara operar las 9 oras por d#a aun cuando la carga no sea continua en elper#odo total de operacin' En estas condiciones un transformador tiene dosconceptos de eficiencia una glo%al para condicin de plena carga y otro paradistintas cargas al d#a es decir la llamada eficiencia diaria' Esta eficienciadiaria se expresa como la relacin de la energ#a de salida a la energ#a deentrada durante el per#odo de 9 oras'

2. %#*'-$#,*D$#&- %#)*-)($-.

a mayor#a de las redes de distri%ucin son trifsicas y tam%i$n un %uenn,mero de usuarios de tipo comercial e industrial acen uso de sistemas dealimentacin trifsicos esto ace "ue sea necesario considerar la importancia"ue tienen los sistemas trifsicos en las instalaciones el$ctricas y enconsecuencia los transformadores trifsicos en estas'

a energ#a de un sistema trifsico se puede transformar ya sea por medio detres transformadores monofsicos (formando un %anco trifsico) o %ienmediante el uso de un transformador trifsico' :or ra.ones de tipo econmicode espacio en las instalaciones y confia%ilidad en los e"uipos se puede decir"ue en general es preferida la solucin del uso de transformadores trifsicos

en las instalaciones el$ctricas "ue re"uieren de este tipo de alimentacin'


22/124


os transformadores trifsicos normalmente estn constituidos de un n,cleo"ue tiene I piernas o columnas so%re cada una de las cuales se encuentradispuestas los de!anados primarios y secundarios de la misma fase' Estosde!anados para cada una de las fases ese pueden conectar en estrella delta aJig-Jag'

De acuerdo a este es"uema las %o%inas tanto primarias como secundariaspueden ser conectadas en forma de estrella tringulo con lo cual se

o%tienen diferencias de fase entre las tensiones primarias y secundarias'

/.1 #elacin de transformacin para los transformadores trifsicos.

:ara relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias no%asta en los sistemas trifsicos con la relacin de transformacin sino "ue sede%e indicar los desfases relati!os entre las tensiones de una misma fase entreel lado de 6lta Tensin y el de Ka&a Tensin' Lna manera de esta%lecer estosdesfases consiste en construir los diagramas fasoriales de tensiones ycorrientes conociendo la conexin en %a&a y alta tensin (estrella tringulo oJig-Jag) las polaridades de los enrollados en un mismo circuito magn$tico o

fase y las designaciones de los %ornes'


23/124


+uando los de!anados primario y secundario de un transformador trifsicotienen conexiones distintas la relacin entre las dos tensiones de !ac#o (sincarga) en las terminales no es igual a la relacin entre las espiras de una faseprimaria y secundaria' Esto depende de los tipos de conexiones "ue seseleccionen de%ido a "ue como se a notado cada tipo de conexincorresponde una determinada reali.acin entre las tensiones concatenadas ylas tensiones de fase'

i se considera por e&emplo un transformador con de!anado primario en delta yde!anado primario en delta y de!anado secundario en estrella' i se designan

por >1 y > las tensiones de una fase del primario y de una fase del secundariorespecti!amente y con >1 y > los !olta&es concatenados (indicados) enterminales del primario y secundario respecti!amente'

En el de!anado primario por estar conectado en delta se tiene

>1 A >1

En el de!anado secundario conectado en estrella

> A MI > A 1;I > por lo tanto la relacin entre las tensiones en !ac#o enlas terminales ser

>1

A

>1

>01;I>0

Nasta aora se a a%lado de transformadores monofsicos y en estos larelacin entre las tensiones primaria y secundaria en !ac#o se le conoce comorelacin de transformacin2 (se designa con la letra 6) y esta relacin es !lidatam%i$n para le n,mero de espiras primarias 31 y secundarias 3' i se le"uiere dar el significado de relacin de transformacin a la relacin entreespiras


24/124


6 A

31

3

/. #&L*()$'&- &'%#& L*- &-P)#*- ($' #&L*()$' *L %)P$ D&($'&A)C' D& L$- D&6*'*D$-.

4.1 (riterios para la seleccin de coneiones.

a seleccin de la com%inacin de las conexiones depende de consideracioneseconmicas y de las exigencias "ue impone la operacin' :or e&emplo en lasredes de distri%ucin "ue usan tres fases con neutro es necesario el uso de

de!anados secundarios en estrella ya "ue $stos tienen un punto accesi%lepara el neutro'

En los transformadores con de!anado primario en delta y secundario enestrella4 o con primario en estrella y secundario en Jig-Jag los dese"uili%rios odes%alances en la carga (cuando las fases no se encuentran igualmentecargadas) repercuten menos so%re la l#nea de alimentacin primaria'

+on respecto a los efectos econmicos se puede decir como criterio general"ue los de!anados en delta son ms costosos "ue a"uellos conectados enestrella re"uiri$ndose emplear conductores de dimetro menor o de%iendoemplear un mayor n,mero de espiras'

4.2 Desfasamiento entre las fases.

En los transformadores trifsicos tiene importancia entre otra cosas ele!entual desfasamiento de fases de la tensin secundaria respecto a la tensinprimaria' "ue puede afectar a la conexin en paralelo de los transformadores'

En los transformadores monofsicos en conexin trifsica a lostransformadores trifsicos los de!anados primario y secundario "ue tienen lamisma conexin (por e&emplo estrella4estrella delta4delta) la tensin secundariapuede esta slo en fase (6 00) o en posicin de fase es decir a 1O0o'

En cam%io los transformadores trifsicos con conexin mixta en losde!anados (por e&emplo estrella4delta delta4estrella estrella4.ig-.ag) estedesfasamiento angular no puede ser nunca 0o o 1O0o pero de%e ser m,ltiplode I0o'

Examinando !ectorialmente todas las com%inaciones de conexiones trifsicasresulta "ue incluyendo el desfasamiento de 0o pueden a%er 1 distintos!alores de desfasamiento angular de I0 agrados en I0 grados los !alores msusuales de desfasamiento angular se dan en la ta%la'


25/124


%*?L* D& )'D)(&- $#*#)$-


26/124


4. L* ($'-%#0(()$' D&L %#*'-$#,*D$#.

5.1 (onsideraciones generales.

Ln transformador consta de dos partes esenciales El n,cleo magn$tico y losde!anados estos estn relacionados con otros elementos destinados a lasconexiones mecnicas y el$ctrica entre las distintas partes al sistema deenfriamiento al medio de transporte y a la proteccin de la m"uina en general'en cuanto a las disposiciones constructi!as el n,cleo determina caracter#sticarele!antes de manera "ue se esta%lece una diferencia fundamental en laconstruccin de transformadores dependiendo de la forma del n,cleopudiendo ser el llamado 3L+EP T?:P +PL*36 y el 3L+EP T?:P

6+P@6J6DP existen otros aspectos "ue esta%lecen diferencias entre tipos detransformadores como es por e&emplo el sistema de enfriamiento "ueesta%lece la forma de disipacin del calor producido en los mismos o %ien ent$rminos de su potencia y !olta&e para aplicaciones como por e&emplo clasificaren transformadores de potencia a tipo distri%ucin'

5.2 La construccin del ncleo.

El n,cleo magn$tico est formado por laminaciones de acero "ue tienenpe"ue/o porcenta&es de silicio (alrededor del 98) y "ue se denominanlaminaciones magn$ticos2 estas laminaciones tienen la propiedad de tener

p$rdidas relati!amente %a&as por efecto de ist$resis y de corrientescirculantes'

Estn formados por un con&unto de laminaciones acomodadas en la forma ydimensiones re"ueridas' a ra.n de usar laminaciones de acero al silicio enlos n,cleos de las m"uinas el$ctricas es "ue el silicio aumenta la resisti!idaddel material y entonces ace disminuir la magnitud de las corrientes parsitas ocirculantes y en consecuencia las p$rdidas por este concepto'

En el caso de transformadores de gran potencia se usan las llamadaslaminaciones de cristal orientado2 cuyo espesor es de algunos mil#metros y

contienen entre I8 y 98 de silicio se o%tienen de material laminado encaliente despu$s se ace el laminado en fr#o dando un tratamiento t$rmicofinal a la superficie de las mismas' Este tipo de laminacin cuando se su&etan alflu&o en la direccin de las laminaciones presentan propiedades magn$ticasme&ores "ue la laminacin normal2 de acero al silicio usada para otro tipo detransformadores'

5./ &lementos de los ncleos de transformadores.

En los n,cleos magn$ticos de los transformadores tipo columna se distinguendos partes principales las columnas2 o piernas y los yugos2' En las columnasse alo&an los de!anados y los yugos unen entre si la las columnas para cerrarel circuito magn$tico'


27/124


De%ido a "ue las %o%inas se de%en montar %a&o un cierto procedimiento ydesmontar cuando sea necesario por tra%a&os de mantenimiento los n,cleos"ue cierran el circuito magn$tico terminar al mismo ni!el en la parte "ue esten contacto con los yugos o %ien con salientes' En am%os casos los n,cleosse arman con &uegos2 de laminaciones para columnas y yugos "ue se armanpor capas de arreglos pares2 e impares2'

+uando se emplean laminaciones de cristal orientado es necesario "ue lasuniones entre yugos y columnas se realicen con cortes inclinados para e!itartrayectorias trans!ersales de las l#neas de flu&o respecto a tales direcciones'

+uando se an armado los ni!eles a %ase de &uegos de laminacionescolocadas en pares2 e impares2 el n,cleo se su&eta usando tornillos opresoresy separa por medio de los tornillos tensores'

En cuanto a los Qugos se refiere no estando !inculados estos con losde!anados pueden ser entonces rectangulares aun cuando pueden tenertam%i$n escalones para me&orar el enfriamiento'

5.4 %ipos de ncleos.

+uando se a mencionado con anterioridad laso n,cleos para transformadoresse agrupan %sicamente en las siguientes categor#as

Tipo n,cleo o de columnas'

Tipo acora.ado'

Tipo n,cleo o de columnas'

Existen distintos tipos de n,cleos tipos columna "ue est caracteri.ado por laposicin relati!a de las columnas y de los yugos'

5.5 'cleo monofsico.

e tienen dos columnas unidas en las partes inferior y superior por medio de unyugo en cada una de estas columnas se encuentran incrustados la mitad delde!anado primario y la mitad del de!anados secundario'


28/124


5. 'cleo trifsico.

e tienen tres columnas dispuestas sa%or el mismo plano unidas en sus partesinferior y superior por medio de yugos' o%re cada columna se incrustan losde!anados primarios y secundarios de una fase' as corrientes magneti.antesde las tres fases son distintas entre s# de%ido principalmente a "ue el circuitomagn$tico de las columnas externas es ms largo "ue el correspondiente a lacolumna central' Este dese"uili%rio tomando en cuenta "ue la corrientemagneti.antes de las tres fases son distintas entre s# de%ido principalmente

"ue el circuito magn$tico de las columnas externas es ms largo "ue elcorrespondiente a la columna central' Este dese"uili%rio tomando en cuenta"ue la corriente de !ac#o es %astante %a&a tiene influencia solamente para lascondiciones de operacin en !ac#o'


29/124


Transformador de n,cleo laminado mostrando el %orde de las laminaciones enla parte superior de la unidad'

5.7 %ipo acora3ado.

Este tipo de n,cleo acora.ado tiene la !enta&a con respecto al llamado tipo

columna de reducir la dispersin magn$tica su uso es ms com,n en lostransformadores monofsicos' En el n,cleo acora.ado los de!anados se
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drehstromtransformater_im_Schnitt_Hochspannung.jpg


30/124


locali.an so%re la columna central y cuando se trata de transformadorespe"ue/os las laminaciones se acen en tro"ueles' as formas de construccinpueden ser distintas y !ar#an de acuerdo con la potencia'

%#*'-$#,*D$#&- *($#**D$- %+P&=

5. erraes o armadura.

+omo se a mencionado antes los n,cleos de los transformadores tienenpartes "ue cumplen con funciones puramente mecnicas de su&ecin de laslaminaciones y estructuras estas pares o elementos se conocen comoerra&es2 o armadura y se complementan con componentes como fi%ra de!idrio o madera para proteccin de la su&ecin de los yugos'

5. L$- D&6*'*D$- D& L$- %#*'-$#,*D$#&-.

os de!anados de los transformadores se pueden clasificar en %a&a y altatensin esta distincin es de tipo glo%al y tiene importancia para los propsitosde la reali.acin prctica de los de!anados de%ido a "ue los criteriosconstructi!os para la reali.acin de los de!anados de %a&a tensin sondistintos de los usados para los de!anados de alta tensin'

:ara los fines constructi!os no tiene ninguna importancia la funcin de unde!anado es decir "ue sea primario o el secundario importa solo la tensinpara la cual de%e ser pre!isto'

Ptra clasificacin de los de!anados se puede acer con relacin a la potenciadel transformador para tal fin existen de!anados para transformadores de %a&apotencia por e&emplo de 1000 a 000 >6 y para transformadores de media ygran potencia' os de!anados para transformadores de pe"ue/a potencia sonlos ms fciles de reali.ar'

En este tipo de transformadores los de!anados primario y secundario son

conc$ntricos y %o%inado so%re un soporte aislante ,nico' :or lo general seusan conductores de co%re esmaltado de!anados en espiral y con capas


31/124


so%repuestas' :or lo general el de!anado de menor tensin se instala mscerca del n,cleo interponiendo un cilindro de papel aislante y medianteseparadores se instala en forma conc$ntrica el de!anado de tensin mayor'os extremos de los de!anados (denominados tam%i$n principio y final delde!anador) se protegen con aislante de forma de tu%o conocido comoespagueti2'

.1Devanados para transformadores de distri!ucin.

En estos transformador las diferencia entre las tensiones primaria y secundariaes nota%le por e&emplo los transformados para reces de distri%ucin de 1I00!olts a las tensiones de utili.acin de 041; !olts de%ido a estas diferenciasse emplean criterios constructi!o distintos a os considerados en lostransformadores pe"ue/os de %a&a tensin y se di!iden en de!anados de %a&a

tensin y de alta tensin'.2 Devanados de !aa tensin.

Estn constituidos por lo general de una sola espiral (algunas !eces en dos otres capas so%repuestas) con alam%res rectangular aislado' El conductor seusa generalmente para potencia pe"ue/as y tiene dimetros no superiores a Io I'5 mm' El aislamiento de los conductores cuando son cil#ndricos puede serde algodn o de papel ms raramente conductor esmaltado en el caso "ue lostransformadores "ue no sean enfriados por aceite'

:ara transformadores de mediana y gran potencia se recurre al uso de placa osolera de co%re aislada el aislamiento es por lo general de papel' En el casode "ue las corrientes "ue transporte el de!anado sean ele!adas ya sea porfacilidad de manipulacin en la construccin o %ien para reducir las corrientesparsitas se puede construir el de!anado don ms de una solera o placa enparalelo'

./ Devanados de alta tensin.

os de!anados de alta tensin tiene en comparacin con los de %a&a tensinmucos espiras y la corriente "ue circula por ellos es relati!amente %a&a por

lo "ue son de conductor de co%re de seccin circular con dimetro de '5 a I'0mm'

+on respecto a las caracter#sticas constructi!as se tienen !ariantes defa%ricante a fa%ricante ay %sicamente dos tipos el llamado tipo %o%ina2formados de !arias capas de conductores estas %o%inas tienen formadiscoidal estas %o%inas se conectan por lo general en serie para dar eln,mero total de espiras de una fase' El otro tipo des el llamado de capas2constituido por una sola %o%ina con !arias capas esta %o%ina es de longitude"ui!alente a las !arias %o%inas discoidales "ue constituir#an el de!anadoe"ui!alente por lo general el n,mero de espiras por capa en este tipo dede!anado es superior al constituido de !arias %o%inas discoidales'


32/124


+omo aspectos generales se puede decir "ue el primer tipo (%o%inasdiscoidales) da mayor facilidad de enfriamiento e impregnarse de aceitede%ido a "ue dispone canales de circulacin ms numerosos tam%i$n tiene la!enta&a de "ue re"uiere de conductores de menor dimetro e"ui!alente al otrotipo da mayor facilidad constructi!a' Tiene la des!enta&a de ser ms tardado ensu construccin'

as %o%inas discoidales se conocen tam%i$n como tipo galleta2 en algunoscasos se forman cada una de un cierto n,mero de conductores dispuestos encapas y aisladas estas capas entre s# por papel aislante cada %o%ina alterminar se amarra2 con cinta de lino o algodn para darle consistenciamecnica y posteriormente se les da un %a/o de %arni. y se ornean a unacierta temperatura con lo cual ad"uiere la rigide. mecnica necesaria' +ada%o%ina est dise/ada para tener una tensin no superior a 1000-1500 !olts

por lo "ue para dar la tensin necesaria para una fase se de%en colocar !arias%o%inas en serie'

.4 Posicin de los devanados.

a disposicin de los de!anados en los transformadores de%e ser eca de talforma "ue se concilien en la me&or forma las dos exigencias "ue soncontrastantes entre s# del aislamiento y de la menor dispersin del flu&o' aprimera re"uiere de la mayor separacin entre de!anados en tanto "ue la

segunda re"uiere "ue el primario se encuentra los ms cercano posi%le delsecundario En la prctica se alcan.a una solucin con!eniente del pro%lemacon la disposicin de los de!anados dentro e los siguientes tipos

+onc$ntrico'

+onc$ntrico do%le'

6lternado'

En el tipo conc$ntrico cada uno de los de!anados est distri%uido a lo largo detoda la columna el de!anado de tensin ms %a&a se encuentra en la parteinterna (ms cercano al n,cleo) y aislado del n,cleo y del de tensin msele!ada por medio de tu%os aislantes (cartn %a"ueli.ado %a"uelita etc')'

En la disposicin de conc$ntrico do%le el de!anado de tensin ms de %a&a sedi!ide en dos mitades dispuestas respecti!amente al interior y al exterior unode otro'

En el llamado tipo alternado los dos de!anados estn su%di!ididos cada unoen una cinta n,mero de %o%inas "ue estn dispuestas en las columnas en

forma alternada'


33/124


a consideraciones "ue orientan desde el punto de !ista de dise/o ladisposicin de los de!anados son a"uellos referentes al enfriamiento elaislamiento la reactancia de dispersin y a los esfuer.os mecnicos'

+on relacin a los aislamientos la solucin ms con!eniente la representa eltipo conc$ntrico simple por"ue re"uiere de una sola capa aislante entre los dosde!anados por lo "ue esta disposicin es !enta&osa en el caso de tensionesele!adas'

El llamado conc$ntrico do%le tiene la prerrogati!a de dar lugar a la reactanciade dispersin con !alor de alrededor de la mitad de a"uel relati!o al conc$ntricosimple' El tipo alternado en cam%io permite !ariar tales reactanciasrepartiendo en forma distinta las posiciones de las %o%inas de los dosde!anados''' para los esfuer.o mecnicos son me&or las disposiciones de tipo

alternado pues permite "ue el transformador soporte me&or los esfuer.osmecnicos'

.5 (onstruccin de los devanados.

+omo se indic anteriormente los conductores usados para la construccin delos de!anados pueden ser de alam%re circular (como un dimetrocomprendida entre 0' y 0'9 mm) o %ien solera de distintas medidas'

eg,n sea el tipo de las espiras de las %o%inas se pueden construir en dosformas'

Nelicoidal contin,a'

+on %o%inas separadas (discoidales)'

as %o%inas elicoidales se acen por lo general cuando el conductorempleado es de solera lo ,nico "ue se de%e tener cuidado es en la forma delaislamiento con respecto al n,cleo y e!entualmente su constitucin mecnica'Este tipo de construccin tiene cierto tipo de limitaciones en cuanto alaislamiento se refiere aun cuando se puede construir en !arias capas por lo"ue su prctica se limita a los de!anados de %a&a tensin'

a construccin de %o%inas discoidales (para de!anados con %o%inasseparadas) generalmente se ace con el mismo n,mero de espiras por%o%inas y de capas se ace de manera "ue se limite la tensin mxima entreespiras de capas adyacentes a una !alor entre 00 y I00 !olts con esto seespera "ue en general y slo en casos excepcionales el !olta&e por %o%inasea cuando muco 1000 !olts entre capas separadas por papel aislante'

+on relacin a la posicin de los de!anados los transformadores son de dostipos de de!anados conc$ntricos y de!anados alternados'


34/124


En el caso de los transformadores con de!anados conc$ntricos estos losde!anados primario y secundario son completamente distintos y se encuentranmontados uno dentro del otro sa%or el n,cleo estando por ra.ones deaislamiento principalmente el de!anado de menor !olta&e ms cerca deln,cleo'

En transformadores de mayor potencia y slo excepcionalmente se puededi!idir el de!anado de %a&o !olta&e en dos partes de manera "ue uno "uedecercano al n,cleo y la otra se colo"ue so%re el de!anado de alta tensin esdecir es un do%le conc$ntrico'

a disposicin de los de!anados conc$ntrica es la "ue tiene un mayor campode aplicacin'

+ual"uiera "ue sea el tipo de de!anado la construccin de las %o%inas se acenormalmente so%re moldes de madera o metlicos montados so%re%o%inadoras o de!anadoras cuyo tipo es distinto dependiendo principalmentedel tama/o de %o%inas por construir' En el caso de %o%inas paratransformadores pe"ue/os "ue se pueden acer en talleres de %o%inadoestas %o%inas son de tipo manual y e!entualmente se pueden llegar a usartornos'

+uando se termina de de!anar una %o%ina antes su monta&e se le de%e dar untratamiento como secarla en !ac#o para "uitar posi%les restos de umedad ytam%i$n un proceso de impregnacin de %arni. aislante y orneado a una

temperatura "ue depende del tipo de %arni. y cuyo o%&eti!o es dar consistenciamecnica'

. *islamiento eterno de los devanados.

os de!anados primario y secundario de%en estar aislados entere s#generalmente este aislamientos de por medio de separadores de madera

%a"uelita o materiales aislantes similares "ue adems cumplan con funcionesrefrigerantes'

.7 -istema de amarre aial de los devanados mediante tornillos opuestosde presin.

El aislamiento entre las fase de los transformadores trifsicos se efect,aseparando con!enientemente las columnas entre las cuales se interponenalgunas !eces separadores o diafragmas de cartn tratado o %ien de %a"uelita'

El aislamiento externo entre las fases se logra por medio de las %o"uillas a las"ue se conectan las terminales de los de!anados'


35/124


. (oneiones de los devanados.

+uando se construye un de!anado se puede %o%inar en el sentido a ladereca o a la i."uierda (con respecto al sentido de las manecillas del relo&) sea o%ser!ado "ue una corriente "ue tiene un determinado sentido produce unflu&o magn$tico en sentido opuesto se tiene un de!anado construido acia lai."uierda o un de!anado acia la dereca esto se de%e tomar enconsideracin para e!itar "ue con la conexiones "ue se realicen se tenganflu&os opuestos o !olta&es inducidos opuestos' En general cada fa%ricanteadopta un sentido ,nico de de!anado para todas las %o%inas tantosecundarias como primarias'

En los transformadores monofsicos de dos columnas el flu&o es directo y ensentido opuesto en las dos columnas esto significa "ue de%e a%er una forma

de conexin'." (am!io en la relacin de transformacin.

En una red de distri%ucin la tensin no es exactamente la misma en todos lospuntos de%ido a "ue la ca#da de tensin depende de la distancia del punto dealimentacin y de la magnitud de la carga' :ara poder emplear lostransformadores de distri%ucin en los distintos puntos de la red y adaptarlos alas !ariaciones tensin se pro!ee uno de los de!anados de un cam%iador dederi!aciones (El de alta tensin) de tal forma "ue se puedan aumentar odisminuir el n,mero de espiras y en consecuencia !ariar la relacin de

transformacin dentro de l#mites esta%lecidos estos l#mites normalmente sondel 58'

. ,*%)*L&- &L&(%#)($- 0-*D$- &' L* ($'-%#0(()$' D&%#*'-$#,*D$#&-.

7.1 (onductores elctricos.

os materiales usados como conductores en los transformadores al igual "uelos usados en otras m"uinas el$ctricas de%en ser de alta conducti!idad ya"ue con ellos se fa%rican las %o%inas' os re"uisitos fundamentales "ue de%en

cumplir los materiales conductores son los siguientes

a ms alta conducti!idad posi%le'El menor coeficiente posi%le de temperatura por resistencia el$ctrica'

Lna adecuada resistencia mecnica'

De%en ser d,ctiles y malea%les'

De%en ser fcilmente solda%les'

Tener una adecuada resistencia a la corrosin'


36/124


a resisti!idad o resistencia espec#fica al tensin disrupti!a la permiti!idad y laist$resis diel$ctrica en adicin a las propiedades diel$ctricas se de%enconsiderar tam%i$n las propiedades mecnicas y su capacidad para soportar laaccin de agentes "u#micos el calor y otros elementos presentes durante suoperacin'

7.2 La temperatura 8 los materiales aislantes.

Lno de los factores "ue ms afectan la !ida de los aislamientos es latemperatura de operacin de las m"uinas el$ctricas esta temperatura estproducida principalmente por las p$rdidas y en el caso espec#fico de lostransformadores durante su operacin estas p$rdidas estn locali.adas en lossiguientes elementos principales

El n,cleo o circuito magn$tico a"u# las p$rdidas son producidas por el efectode ist$resis y las corrientes circulantes en las laminaciones son dependientesde la induccin es decir "ue influye el !olta&e de operacin'

os de!anados a"u# las p$rdidas se de%en principalmente al efecto &oule y enmenos medida por corrientes de Houcault estas p$rdidas en los de!anadosson dependientes de la carga en el transformador'

e presentan tam%i$n p$rdidas en las uniones o conexiones "ue se conocentam%i$n como puntos calientes2 as# como en los cam%iadores de deri!aciones'

Todas estas p$rdidas producen calentamiento en los transformadores y sede%e elimina este calentamiento a !alores "ue no resultan peligrosos para losaislamientos por medio de la aplicacin de distintos medios de enfriamiento'

+on el propsito de mantener en forma confia%le y satisfactoria la operacin delas ma"uinas el$ctricas el calentamiento de cada una de sus partes se de%econtrolar dentro de ciertos l#mites pre!iamente definidos' as p$rdidas en unam"uina el$ctrica son importantes no tanto por"ue constituyan una fuente deineficiencia sino por"ue pueden representar una fuente importante deele!acin de temperatura para los de!anado esta ele!acin de temperaturapuede producir efectos en los aislamientos de los propios de!anados o %ien en

los aislamientos entre de!anados y el n,cleo por esta ra.n es siempreimportante "ue todos los aislamientos entre de!anados y el n,cleo por estara.n es siempre importante "ue todos los aislamientos ese mantengan dentrode los l#mites de temperatura "ue garanticen su correcta operacin sin perdersu efecti!idad'

+omo la ele!acin en la temperatura depende tam%i$n de la carga en lasm"uinas dentro de sus l#mites de carga o carga%ilidad2 esta%lecidos para as#respetar los l#mites de temperatura de sus aislamientos'

En su r$gimen nominal de operacin un transformador tiene estrecamenteligado su !olta&e y potencia a los l#mites impuestos por los aislamientos usadosy en menor grado por las p$rdidas por efecto &oule'


37/124


7./ (alificacin de los materiales aislantes.

a clasificacin de los materiales aislantes para m"uinas el$ctricas conrelacin a su esta%ilidad terminal cu%re %sicamente siete clases de materialesaislantes "ue se usan por lo general y "ue son los siguientes

(L*-& %&,P*%0#*

Q

6

E

K

H

N

+

R0 o+

105 o+

10 o+

1I0 o+

155 o+

1O0 o+

*ayor a 1O0 o+

Lna descripcin %re!e de estos materiales se da a continuacin

(lase +.

Este aislamiento consiste de materiales o com%inaciones de materiales talescomo algodn seda y papel sin impregnar'

(lase *.

Este aislamiento consiste de materiales o com%inaciones de materiales talescomo el algodn sed ya papel con alguna impregnacin o recu%rimiento o

cuando se sumergen en dial$cticos l#"uidos tales como aceite' Ptros materialeso com%inacin de materiales "ue caigan dentro de estos l#mites detemperatura pueden caer dentro de esta categor#a'

(lase &.

Este aislamiento consiste de materiales o com%inaciones de materiales "ue porexperiencia o por prue%as pueden operar a temperaturas asta de 5 o+ so%reel temperatura de los aislamientos +lase 6'

(lase ?.


38/124


Este aislamiento consiste de materiales o com%inaciones de materiales talescomo la ,nica fi%ra de !idrio as%estos etc' con algunas su%stanciasaglutinantes pueden a%er otros materiales inorgnicos'

(lase .

Este aislamiento consiste en materiales o com%inaciones de materiales talescomo mica fi%ra de !idrio as%esto etc' con sustancias aglutina%les as# comootros materiales o com%inaciones de materiales no necesariamenteinorgnicos'

(lase .

Este aislamiento consiste de materiales tales como el silicn elastmetros y

com%inaciones de materiales tales como la mica la fi%ra de !idrio as%estosetc' con sustancias aglutina%les como son las resinas y silicones apropiados'

(lase (.

Este aislamiento consiste de materiales o com%inaciones de materiales talescomo la mica la porcelana !idrio cuar.o con o sin aglutinantes'

7. ,9%$D$- D& &'#)*,)&'%$ D& %#*'-$#,*D$#&- D&P$%&'()*.

+omo ya se mencion antes el calor producido por las p$rdidas en lostransformadores afecta la !ida de los aislamientos por esta ra.n esimportante "ue este calor producido disipe de manera "ue se mantenga dentrode los l#mites tolera%les por los distintos tipos de aislamiento'

a transmisin del calor tiene las etapas siguientes en so transformadores

+onduccin a tra!$s del n,cleo %o%inas y dems elementos asta lasuperficie'

Transmisin por con!eccin en el caso de los transformadores secos'

:ara los transformadores en aceite el calor se transmite por con!eccina tra!$s de este diel$ctrico'


39/124


os l#mites de calentamiento para los transformadores se dan a continuacin

P*#%& D&L%#*'-$#,*D$#

,$D$ D&&'#)*,)&'%$

(L*-& D&*)-L*,)&'%$aloressimilares a laspartes aislantessuscepti%les deentrar en contactocon losde!anados'

.1 L:quidos refrigerantes 8 aislantes.

El calor producido por las p$rdidas se transmite a tra!$s de un medio alexterior este medio puede ser aire o %ien l#"uido'

a transmisin del calor se ace por un medio en forma ms o menos eficientedependiendo de los siguientes factores

a ms !olum$trica'

El coeficiente de dilatacin t$rmica'

a !iscosidad'

El calor espec#fico


40/124


a conducti!idad t$rmica'

En condiciones geom$tricas y t$rmicas id$nticas el aceite es me&or conductort$rmico "ue el aire es decir resulta ms eficiente para la disipacin del calor'

.2 ,todos de enfriamiento.

os transformadores estn por lo general enfriados por aire o aceite y cual"uierm$todo de enfriamiento empleado de%e ser capa. de mantener unatemperatura de operacin suficientemente %a&a y pre!enir puntos clientes2 encual"uier parte del transformador' El aceite se considera uno de los me&oresmedios de refrigeracin "ue tiene adems %uenas propiedades diel$ctricas y

"ue cumple con las siguientes funciones

6ct,a como aislante el$ctrico'

6ct,a como refrigerante'

:rotege a los aislamientos slidos contra la umedad y el aire'

a seleccin del m$todo de enfriamiento de un transformador es muyimportante ya "ue la disipacin del calor como ya se mencion antes influyemuco en su tiempo de !ida y capacidad de carga as# como en el rea de su

instalacin y su costo' De acuerdo a las normas americanas (66 +5;-1R9O)se an normali.ado definido algunos m$todos %sicos de enfriamiento mismos"ue se usan con la misma designacin en *$xico y son los siguientes

%ipo **.

Transformadores tipo seco con enfriamiento propio estos transformadores nocontienen aceite ni otros l#"uidos para enfriamiento el aire es tam%i$n el medioaislante "ue rodea el n,cleo y las %o%inas por lo general se fa%rican concapacidades inferiores a 000 S>6 y !olta&es menores de 15 S>'

%ipo **.

Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire for.ado se emplea paraaumentar la potencia disponi%le de los tipo 66 y su capacidad se %asa en laposi%ilidad de disipacin de calor por medio de !entiladores o sopladores'

%ipo **E*.

Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por airefor.ado es %sicamente un transformador tipo 66 al "ue se le adicionan

!entiladores para aumentar su capacidad de disipacin de calor'


41/124


%ipo $*

Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural en estostransformadores el aceite aislante circula por con!eccin natural dentro de unatan"ue "ue tiene paredes lisas o corrugadas o %ien pro!istos con tu%osradiadores' Esta solucin se adopta para transformadores de ms de 50 S>6con !olta&es superiores a 15 S>'

%ipo $*E*

Transformador sumergido en l#"uido aislante con enfriamiento propio y conenfriamiento por aire for.ado es %sicamente un transformador P6 con la

adicin de !entiladores para aumentar la capacidad de disipacin de calor enlas superficies de enfriamiento'

%ipo $*E$*E$*.

Transformador sumergido en l#"uido aislante con enfriamiento propio4con aceitefor.ado - aire for.ado4con aceite for.ado4aire for.ado'

+on este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el r$gimen de operacin(carga) de transformador tipo P6 por medio del empleo com%inado de %om%asy !entiladores' El aumento de la capacidad se ace en dos pasos en el

primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las %om%as con lo "uese logra aumentar en 1'II !eces la capacidad del tipo P6 con el segundopaso se ace tra%a&ar la totalidad de los radiadores y %om%as con lo "ue selogra un aumento de 1'


42/124


Transformador sumergido en l#"uido aislante con enfriamiento de aceitefor.ado y con enfriadores de agua for.ada' Este tipo de transformadores esprcticamente igual "ue el HP slo "ue el cam%iador de calor es del tipo agua- aceite y se ace el enfriamiento por agua sin tener !entiladores'

. 0'D*,&'%$- D& (*L(0L$ D& %#*'-$#,*D$#&-

)ntroduccin.

El clculo o dise/o de transformadores se puede decir "ue es un aspectosuficientemente tratado en el "ue inter!ienen algunas !ariantes dependiendodel tipo de transformador y de los materiales empleados' En la actualidad losfa%ricantes de transformadores a gran escala disponen por lo general deprogramas para computadora para dise/o y de la%oratorio apropiados prue%a y

desarrollo'3o o%stante los conceptos %sicos del clculo de transformadores se de%enconocer por las personas relacionadas con las m"uinas el$ctricas ya "ueesto no solo permite una me&or comprensin de su funcionamiento sinotam%i$n se est en posi%ilidad de entender me&or las posi%les fallas "ue tieneny su reparacin'

".1 Dimensionamiento de las partes activas del transformador

+omo se sa%e los transformadores estn constituidos principalmente por el

n,cleo y los de!anados (%o%inas) en principio el tratamiento para el clculo delas caracter#sticas del n,cleo corresponde al "ue se da para el clculo de uncircuito magn$tico es decir se parten de los mismos conceptos y %ases para elclculo de un reactor y en parte un electroimn' os conceptos %sicos declculo estn dados por la densidad de flu&os magn$tico2 (K*) expresada en=e%er4* y el flu&o magn$tico (*) expresado en =e%er de andar "ue laseccin de un n,cleo magn$tico se puede calcular como

A

*

K*

:artiendo del eco "ue se a fi&ado la densidad de flu&o K* con un ciertocriterio de con!eniencia "ue toma en consideracin la potencia deltransformador las p$rdidas en los materiales y el sistema de enfriamientoempleado como medida de orientacin se da la ta%la siguiente en donde se dael !alor medio de la induccin en funcin de la potencia'

P$%&'()* D&L %#*'-$#,*D$#&' G6*

D&'-)D*D D& L0H$ ?,


43/124


10 - 0

0 - 50

50 - 00

00 - 500

*U DE 500

1'15 - 1'5

1'0 - 1'I0

1'5 - 1'I5

1'I0 - 1'90

1'I5 - 1'50

+uando es usa laminacin de cristal orientado e puede tener una induccinasta de e1'< =e%er4*'

".2 Determinacin del fluo.

i se desprecia la ca#da de tensin en el secundario del transformador sepuede escri%ir "ue

> A E A 9'99 f3 *

Dnde

3 A 3L*E@P DE E:?@6 DE DE>636DP E+L3D6@?P'

i se multiplica am%os miem%ros de la expresin anterior por ?s (la corrientenominal secundaria) se o%tiene la potencia nominal'

:3 A >s ?s A 9'99 f 3s ?s *

En la expresin anterior al producto 3s ?s se le puede sustituir por la relacin*4G donde G A *43 ?s "ue se conoce como el factor de flu&o2 y "ue dependedel tipo la potencia y tipo de enfriamiento del transformador' +on estasustitucin se tiene

i se expresa la potencia en S>6 desarrollando se o%tiene la siguienteexpresin

Donde la constante GH es


44/124


:ara una frecuencia de A 9'99 f3 * para el de!anado primario se considerael !olta&e inducido o fuer.a electromotri. igual a la tensin aplicadadespreciando as# la ca#da de tensin' En los transformadores trifsicos al

tensin a considera es la de fase' En la frmula anterior con!iene recordar "ue3 representa el n,mero total de espiras por fase2' :or lo tanto cuando ay


45/124


espiras formadas por conductores en paralelo se consideran como una sola!uelta'

i se di!ide la tensin por fase ente el n,mero de espiras en serie por fase seo%tiene el n,mero de !olt4espira este !alor par aun mismo tipo detransformador !a aumentando con la potencia' :or e&emplo para untransformador trifsico del tipo columna enfriado por aire por una potencia de1S>6 se puede tener de 0'5 - 0'5 >olt4espira en tanto "ue para una potencia de100 S>6 tales !alores pueden estar entre I' y 5'5 !olts4espira' Desde el puntode !ista de dise/o una !e. "ue se determina el n,mero de espiras se calculanlos !olts4espira "ue de%en estn dentro de los l#mites esta%lecidos por losfa%ricantes' os !alores medios a considerar para transformadores de pe"ue/ay media potencia se indican en la ta%la siguiente

6*L$#&- ,&D)$- D& 6$L%-E&-P)#* &' 0'()$' D& L* P$%&'()*.

P$%&'()* &' G6* 6$L%-E&-P)#*1

5

10

5

50

;5

100

0'I - 0' &-P)#*E(&'%),&%#$ &' 0'()$' D&L* P$%&'()* + %)P$ D& %#*'-$#,*D$#&-

P$%&'()*

&-P)#*E(&'%),&%#$-

%#)*-)($- ,$'$*-)($-

%)P$($L0,'*

*($(*#**D$- %)P$($L0,'*

*($#**D$-

1

5

10

50

100

500

1000

5000

10000

50 -


48/124


El aislamiento entre los de!anados y entre estos y el fierro del n,cleo so%re elcual se encuentran de!anados se puede acer de distintas formas seg,n seael tipo de transformador'

al!o en los casos de transformadores de potencia muy pe"ue/a y del tipon,cleo acora.ado el aislamiento se logra siempre por medio de tu%os aislantes(de papel %a"ueli.ado gelonita y similares) por otra parte la limitada rigide.diel$ctrica del aire la presencia de pol!os y al umedad acen "ue seapreferente el uso de transformadores en aceite durando la tensin so%repasalos 9 a < S>'

3aturalmente "ue con el aumento de tensin el espeso de los aislamientosaumente por lo tanto considerando "ue el uso de espesores nota%les para lostu%os aislantes encuentra ciertas limitaciones ya sea para la fa%ricacin como

para el comportamiento del material a las solicitaciones diel$ctricas paratensiones de I0 a 90 S> en lugar de un tu%o se tienden dos o msconc$ntricos entre los cuales se de&a una distancia de la menos 10 o 15 mmpara permitir la circulacin del aceite interpuesto y por lo tanto el enfriamiento'En este caso el espesor los tu%os se ace de I a 5 mm' :ara tensiones deoperacin asta 90 de S> los espesores de los tu%os se adoptan como losantes indicados' En la ta%la siguiente se da como una medida de orientacin larelacin entre el espesor del tu%o (en mm) y al tensin de operacin (en S>)'

&-P&-$# D& %0?$- *)-L*'%&- ($'%#* %&'-)$' D& $P*()$' &'%#*'-$#,*D$#&-.

&-P&-$# D&L %0?$


49/124


> A *xima tensin de los de!anados expresados expresada en G!'

Todo lo mencionado anteriormente es aplica%le tanto al aislamiento enterede!anados como al aislamiento con respecto al n,cleo'

". D),&'-)$'*,)&'%$ L$- %#*'-$#,*D$#&- %#)*-)($- D&D)-%#)?0()$' &'#)*D$- P$# *(&)%&.

Dentro de esta categor#a se pueden u%icar los transformadores "uecomprenden potencias "ue !an desde algunas decenas asta algunascentenas de S>6 y con tensiones primarias asta de I9'5 S> o !aloresalrededor de $ste' as tensiones secundarias normali.adas dependen de ciertamedida de la aplicacin espec#fica y pueden ser por e&emplo 9 1


50/124


a direccin relati!a en la cual los de!anados primarios y secundario de untransformador' e de!anan alrededor del n,cleo determina la direccin relati!adel !olta&e a tra!$s de los de!anados' :or e&emplo si en la figura siguiente sesupone "ue el !olta&e aplicado en cual"uier instante tiene direccin de 6 a K aldireccin del !olta&e en el secundario ser de + a De de D a + dependiendode la direccin relati!a de los de!anados'

11.2 Polaridad en un transformador monofsico.

:olaridad aditi!a' :olaridad sustracti!a

L > L>

:olaridad :olaridadustracti!a 6diti!a

u ! u!

Dado "ue es importante cuando dos o ms transformadores se conectan&untos conocer la direccin relati!a del !olta&e de cada transformador se anesta%lecido ciertas con!enciones para designar la llamada :P6@?D6D de untransformador' Esta designacin de polaridad se puede o%tener de la figuraanterior'

i una de las terminales del de!anado de alto !olta&e se conecta al lado

adyacente opuesto del de!anado de %a&o !olta&e (por e&emplo de 6 a +) el!olta&e en las terminales restantes (K y D) es o la suma o la diferencia de los!olta&es primario y secundario dependiendo de las direcciones relati!as de losde!anados' i el !olta&e de K a De es la suma se dice "ue el transformadortiene polaridad 6D?T?>6 y si es la diferencia entonces se dice "ue tienepolaridad LT@6+T?>6'

i los de!anados de los lados de alto y %a&o !olta&e estn en direccionesopuestas los !olta&es aplicado e inducido tendrn direcciones opuestas y sedice "ue el transformador tiene polaridad sustracti!a2' as terminales N1 y V1estarn del lado i."uierdo cuando se !e2 al transformador del lado de %a&o

!olta&e acia el lado de alto !olta&e'


51/124


i los de!anados de los lados de alto y %a&o !olta&e estn en la mismadireccin los !olta&es aplicado e inducido tendrn la misma direccin y se diceentonces "ue el transformador tiene polaridad aditi!a2 la terminal V1 seencontrar del lado dereco cuando se !e2 al transformador del lado de %a&o!olta&e acia el lado de alto !olta&e'

+uando se desea conectar en paralelo los secundarios de dos (o ms)transformadores se conectan en forma similar las terminales "ue tiene lamisma marca de polaridad'

11./ La prue!a de polaridad.

+uando en un transformador no est especificada la polaridad o se desconocese puede determinar por una simple medicin de !olta&e como se indica a

continuacin Nacer una conexin entre las terminales de alto !olta&e y %a&o !olta&e del

lado dereco cuando se !e al transformador desde el lado de las %o"uillas y de%a&o !olta&e'

6plicar un !olta&e %a&o por e&emplo 10 !olts a las terminales de alto !olta&ey medir este !olta&e con un !olt#metro'

*edir el !olta&e de la terminal del lado i."uierdo del lado de alto !olta&e alterminal del lado ?."uierdo de %a&o !olta&e'

i el !olta&e anterior es menor "ue el !olta&e a tra!$s de las terminales de alto!olta&e el transformador tiene polaridad sustracti!a' i este !olta&e es mayorentonces la polaridad es aditi!a'

11.4 (onein de los transformadores monofsicos.

a conexin ms simple de las conexiones de los transformadores es laconexin monofsica'

Ln m$todo sencillo de lle!ar las terminales de los de!anados primarios ysecundarios a las %o"uillas "ue lle!an al exterior del tan"ue del transformadordos indic en la figura anterior' :ara proporcionar flexi%ilidad en las conexioneslas %o%inas de los de!anados primario y secundario se arreglan en dossecciones cada seccin de una %o%ina tiene el mismo n,mero de espiras porlo tanto genera el mismo !olta&e' as dos primeras secciones se conectan porlo general &untas dentro del tan"ue y ,nicamente dos son lle!adas al exteriordel tan"ue a tra!$s de las %o"uillas las cuales las a#slan de la tapa'

e pueden sacar cuatro conductores secundarios de cada %o%ina delsecundario con los dos conductores o terminales transpuestos del interior

antes de ser lle!ado al exterior' En transformadores nue!os del tipodistri%ucin' Es prctica com,n estas dos terminales transpuestas se conectadentro del tan"ue y slo un conductor com,n se lle!a al exterior'


52/124


a %o"uilla secundaria centro se le denomina por lo general Ko"uilla delnuestro2 y en mucos casos es una tuerca "ue conecta tam%i$n a la pared deltan"ue proporcionando un medio de conexin a tierra al tan"ue deltransformador'

11.5 -istemas polifsicos.

+omo se sa%e en corriente alterna ay dos tipos de circuitos los denominadoscircuitos monofsicos y los circuitos polifsicos (los ms comunes son lostrifsicos)' En los circuitos monofsicos slo una fase o con&unto de !olta&es deonda de forma sinodal se aplican a los circuitos y ,nicamente en una fasecircula corriente sinodal'

En un sistema polifsico se aplican dos o ms !olta&es senoidales a las

diferentes partes del circuito y circulan en las mismas artes lascorrespondientes corrientes senoidales'

+ada parte del sistema polifsico se conoce como fase2 y prcticamente sedenominan H6E 6 H6E K y Hase + y en la misma forma se designan los!olta&es indicando !olta&es de la fase 62 !olta&e de la fase K2 etc' y lascorrientes corriente de la fase 6 corriente de la fase K etc'

os !olta&es aplicados a un sistema polifsico se o%tienen de una fuente desuministro polifsica tam%i$n de manera "ue cada fase est siempreseparada por e&emplo en un sistema trifsico se tienen tres fases separadas'

os m$todos ms comunes de conectar los de!anados de una m"uinael$ctrica trifsica son en delta y en estrella como se muestra a continuacin

+onexin delta'+onexin estrella'

>ectores de !olta&e'

e puede o%ser!ar "ue en tanto los !olta&es en las terminales 6 K y + son losmismos para las conexiones delta y estrella'

os !olta&es a tra!$s de los de!anados 1 y I en los dos sistemas no sloson de diferente magnitud tam%i$n se o%ser!a "ue sus direcciones nocoinciden' Este eco es importante en la conexin de transformadores ya "uepuede pro!ocar dificultades en la conexin de transformadores cuando no setiene cuidado en esto'

11. (onein trifsica de transformadores.

a transformacin trifsica se puede reali.ar por medio de tres transformadoresmonofsicos en conexin trifsica o por medio de transformadores trifsicos'

os m$todos de conexin de los de!anados par a la conexin trifsica son losmismos ya sea "ue se usen tres de!anados en un transformador trifsico o


53/124


%ien tres transformadores monofsicos por separado en conexin trifsica' asconexiones trifsicas ms comunes son las denominadas DET6 y ET@E6'

11.7 (onein delta>delta.

Esta conexin se usa con frecuencia para alimentar cargas de alum%radope"ue/as y cargas trifsica simultneamente' :ara esto se puede locali.ar unaderi!acin o Tap en el punto medio del de!anado secundario de uno de lostransformadores conectndose a tierra y se conecta tam%i$n al neutro delsecundario' De esta manera las cargas monofsicas se conectan entre losconductores de fase y neutro por lo tanto el transformador con la deri!acinen el punto medio toma dos terceras partes de la carga monofsica y unatercera parte de la carga trifsica' os otros dos transformadores cada unotoman un tercio de las cargas monofsicas y trifsicas'

:ara poder cargar al %anco trifsico en forma %alanceada se de%en cumplircon las siguientes condiciones

Todos los transformadores de%en tener id$ntica relacin detransformacin'

Todos los transformadores de%en tener el mismo !alor de impedancia'

Todos los transformadores de%en conectar en el mismo tap o deri!acin'

Transformador trifsico en conexin tringulo-tringulo y desfase de 0

(grupo de conexin Dd0)

11. (onein delta a!ierta>delta a!ierta.

a conexin delta-delta representa en cierto modo la ms flexi%le de lasconexiones trifsicas' Lna de las !enta&as de esta conexin es "ue si uno delos transformadores se da/a o se retira de ser!icio los otros dos puedencontinuar operando en la llamada conexin delta-a%ierta2 o >2' +on esta

conexin se suministra aproximadamente el 5O8 de la potencia "ue entrega un%anco en conexin delta-delta'


54/124


En la conexin delta a%ierta las impedancias de los transformadores nonecesitan ser iguales necesariamente aun"ue esta situacin es preferi%lecuando es necesario cerrar la delta con un tercer transformador'

a conexin delta a%ierta se usa normalmente para condiciones deemergencia cuando en una conexin delta-delta uno de los transformadoresdel %anco se desconecta por alguna ra.n' En forma similar a la conexindelta-delta del punto medio del secundario de uno de los transformadores sepuede tomar una deri!acin para alimentar pe"ue/as cargas de alum%rado o%ien otros tipos de cargas'

11." (onein estrella>delta.

Esta conexin se usa con frecuencia para alimentar cargas trifsicas grandesde un sistema trifsico de alimentacin conectado en estrella' Tiene la limitantede "ue para alimentar cargas monofsicas y trifsicas en forma simultnea nodispone del neutro' :or otra parte tiene la !enta&a relati!a de "ue laimpedancia de los tres transformadores no necesita ser la misma en estaconexin' as relaciones entre corrientes y !olta&es de fase de l#nea a l#neapara la conexin estrella delta son las mimas "ue se tienen en la conexindelta-estrella estudiada en el prrafo anterior'

Transformador trifsico en conexin tringulo-estrella y desfase de150

11.1@ (onein estrella>estrella.


55/124


Esta conexin se usa cuando se re"uiere alimentar grandes cargasmonofsicas en forma simultnea con cargas trifsicas' Tam%i$n se usa slo siel neutro del primario se puede conectar slidamente al neutro de la fuente dealimentacin ya sea con un neutro com,n o a tra!$s de tierra'

+uando los neutros de am%os lados del %anco de transformadores no se unenel !olta&e de l#nea a neutro tiende a distorsionarse (no es senoidal)' a conexinestrella-estrella se puede usar tam%i$n sin unir los neutros a condicin de "uecada transformador tenga un tercer de!anado "ue se conoce como de!anadoterciario2'

Este de!anado terciario est siempre conectado en delta' +on frecuencia elde!anado terciario se usa para alimentar los ser!icios de la u%estacin'

11. %#*'-$#,*D$#&- D& 0'* -$L* ?$J0)LL*.

En la conexin estrella-estrella los transformadores "ue tienen slo la %o"uillade tal tensin o primaria esta %o"uilla se conecta a la l#nea de alimentacin' aconexin especial en la parte externa del tan"ue del tra

Folleto de Mantenimiento Electrico

Documents

Transcript of Folleto de Mantenimiento Electrico