RECONOCIMIENTO DE TRANSFORMADORES

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA

MAQUINAS ELECTRICAS

RECONOCIMIENTO DE TRANSFORMADORES

ALUMNOS:CHAVEZ HUINGO, Mariano AntonioOBREGON MAMANI, Rusbel Samael

I. INTRODUCCION

El transformador es un dispositivo que permite modificar potencia elctrica de corriente alterna con un determinado valor de tensin y corriente en otra potencia de casi el mismo valor pero, generalmente con distintos valores de tensin y corriente.Es una maquina esttica de bajas perdidas y tiene un uso muy extendido en los sistema elctricos de transmisin y distribucin de energa elctricaCuando se requiere transportar energa elctrica, desde los centros de generacin(Centrales elctricas) a los centros de consumo, se eleva la tensin (desde unos 15 kV hasta 132,220 o 500 kV) y se efecta la transmisin mediante lneas areas o subterrneas con menor corriente, ya que la potencia en ambos lados del trasformador es prcticamente igual, lo cual reduce las prdidas de transmisin (R I2).En la etapa de distribucin se reduce la tensin a los valores normales (380/220 V), mediante los transformadores adecuados.

II. OBJETIVOS

-Comprender el comportamiento de dispositivos elctricos y electromagnticos sencillos y los principios y leyes fsicas que los fundamentan. - Entender el funcionamiento y utilizar los componentes de un circuito elctrico que responda a una finalidad predeterminada. -Describir los elementos de los trasformadores y su principio de funcionamiento, relacionndolos con la funcin que desempean en el conjunto y con las caractersticas fundamentales de la mquina.

III. MARCO TEORICO

El TransformadorHace algo ms de un siglo que se invent este dispositivo que ha hecho posible la distribucin de energa elctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el transformador tendra que acortarse la distancia que separa a los generadores de electricidad de los consumidores.

Se denomina transformador a un dispositivo electromagntico que permite aumentar o disminuir elvoltajey laintensidadde unacorriente alternade forma tal que su producto permanezca constante (ya que lapotenciaque se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida).Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de lainduccin electromagnticay estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado dehierrodulce. Este conjunto de vueltas se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.La representacin esquemtica del transformador es la siguiente:La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que har circular, por ella, una corriente alterna.- Esta corriente inducir un flujo magntico en el ncleo de hierro- Como el bobinado secundario est arrollado sobre el mismo ncleo de hierro, el flujo magntico circular a travs de las espiras de ste.- Al haber un flujo magntico que atraviesa las espiras del "Secundario", se generar por el alambre del secundario un voltaje Habra una corriente si hay una carga (el secundario est conectado a una resistencia por ejemplo)La razn de la transformacin del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno.Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de voltaje.La relacin entre la fuerza electromotrizinductora(Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotrizinducida(Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado.Cuando el secundario tiene un mayor numero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un numero menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relacin siempre se da en trminos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.Estos clculos solo son validos para transformadores con ncleo de hierro donde el acoplamiento es unitario. Los transformadores con ncleo de aire para circuitos de RF son, en general, sintonizados para resonancia. En este caso, se considera el factor de resonancia en lugar de la relacin de vueltas.Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de l), o sea, se desprecian las prdidas por calor y otras, entonces:Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).Pi = PsSi tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente frmula.Potencia (P) = Voltaje (V) x corriente (I)P = V x I (watts)As, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (corriente en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente frmula:Is = Np x Ip / Ns

TIPOS DE TRANSFORMADORES1. Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi.Descripcin:Se utilizan en interior para distribucin de energa elctrica en media tensin, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilizacin de transformadores refrigerados en aceite. Son de aplicacin en grandes edificios, hospitales, industrias, minera, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa elctrica.Caractersticas Generales:Su principal caracterstica es que son refrigerados en aire con aislamiento clase F, utilizndose resina epoxi como medio de proteccin de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalacin. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.1. El transformador de ncleo distribuido.Descripcin:Tiene un ncleo central y cuatro ramas exteriores. Se denomina transformadores de distribucin, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofsicos como trifsicos. Aunque la mayora de tales unidades estn proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaos de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones tpicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes pblicos, talleres y centros comerciales.1. El transformador de ncleo arrollado.Descripcin:El ncleo consiste en una tira de hierro arrollado en forma de espiral en torno a una bobina preformada.Los transformadores se pueden refrigerar con circulacin natural o forzada de aire, pero su tensin nominal viene limitada por la baja rigidez dielctrica del aire. El aire (o el Askerol o Pyranol) sirve tanto para aislante como para refrigerante. Los transformadores se pueden refrigerar mediante circulacin natural o forzada en aceite. Para aumentar la superficie disipadora del calor, se sueldan los tubos de la cubierta o se empernan radiadores a ella. Para gobernar la tensin y la fase, algunos transformadores estn equipados de mecanismos de tomas variables. Cuando se eleva la temperatura del transformador a causa de la carga, el aire o gas que se halle dentro del transformador se dilata y es expulsado; cuando se enfra el transformador, se contrae el aire o gas y penetra aire del exterior que contiene oxigeno y humedad. A este efecto se le da el nombre de respiracin. La humedad y el oxigeno deterioran el sistema y ensucian el aceite. Para evitar esto, se emplea nitrgeno y un respirador elimina el oxigeno y la humedad del aire que penetra. Un pequeo tanque de expansin, llamado conservador, montado sobre la cubierta del transformador, reduce mucho la superficie del aceite expuesta al gas.1. Lostransformadores Auto Protegidos.AplicacionesEl transformador incorpora componentes para proteccin del sistema de distribucin contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensin y disyuntor de baja tensin. Para proteccin contra sobretensiones el transformador est provisto de dispositivo para fijacin de pararrayos externos en el tanque.CaractersticasPotencia: 45 a 150KVAAlta Tensin: 15 o 24,2KVBaja Tensin: 380/220 o 220/127V1. El transformador de ncleo.Descripcin:Los devanados rodean al ncleo. ste est constituido por lminas rectangulares o en forma de L que se ensamblan y solapan alternativamente en capas adyacentes.En lostransformadores trifsico de ncleohay tres ncleos unidos por sus partes superior e inferior mediante un yugo y sobre cada ncleo se devanan el primario y el secundario de cada fase. Este dispositivo es posible porque, en todo momento, la suma de los flujos es nula. Invirtiendo las conexiones de las bobinas centrales en el transformador trifsico acorazado, las secciones de los ncleos entre las ventanas es igual al valor que se obtendra sin invertir las conexiones, divididas por raz de 3. El transformador trifsico mas compacto y ligero que los tres transformadores monofsicos equivalentes, pero disminuye la flexibilidad del sistema. En un auto transformador, parte del devanado es comn a primario y secundario. Tan solo se transforma una parte de la potencia, yendo la restante de la carga por conduccin. Cuando la razn de transformacin es prxima ala unidad o es pequea, se ahorra mucho material y prdidas adoptando este sistema en vez del transformador clsico aparente.1. Los transformadores RuralesDescripcin:Estn diseados para instalacin monoposte en redes de electrificacin suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifsicos o como alternativa 3 monofsicos.1. Los transformadores Hermticos de Llenado Integral,Descripcin:Se utilizan en intemperie o interior para distribucin de energa elctrica en media tensin, siendo muy tiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicacin en zonas urbanas, industrias, minera, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilizacin intensiva de energa elctrica.Caractersticas Generales:Su principal caracterstica es que al no llevar tanque de expansin de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construccin ms compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.Procedimiento de Trabajo1. Primero, retiramos el fusible que se encontraba en el panel universal. En seguida comenzamos con la identificacin del panel universal y con sus conexiones, de manera de poder entender en que puntos del panel, debamos medir. Verificamos con el tester la continuidad de las pistas. Del mismo modo, analizamos la parte del porta tarjeta que se encuentra en el panel universal.1. Luego se realiz un diagrama del conexionado interno del panel universal, el que queda esquematizado de la siguiente manera:

IV. DESARROLLO DEL TEMAUn transformador est constituido por dos circuitos elctricos acoplados mediante un circuito magntico. El funcionamiento del transformador se basa en la Ley de induccin de Faraday, de manera que un circuito elctrico influye sobre el otro a travs del flujo generado en el circuito magntico. Al conectar el devanado primario a una corriente alterna, se establece un flujo magntico alterno dentro del ncleo. Este flujo atraviesa el devanado secundario induciendo una fuerza electromotriz en el devanado secundario. A su vez, al circular corriente alterna en el secundario, se contrarresta el flujo magntico, induciendo sobre el primario una fuerza contraelectromotriz.

Los circuitos elctricos estn formados por bobinas de hilo conductor, normalmente cobre. Estas bobinas reciben el nombre de devanados y, comnmente se les denomina devanado primario y secundario del transformador. El bobinado primario con N1 espiras es aquel por el cual entra la energa y el secundario con N2 espiras es aquel por el cual se suministra dicha energa. Estos bobinados estn aislados entre s, y con el ncleo. Los materiales aislantes para el bobinado, o para colocar entre capas, son: papel barnizado, fibra, micanita, cinta impregnada, algodn impregnado, etc., para transformadores con bobinados al aire, y para los sumergidos en baos de aceite, se utilizan los mismos materiales sin impregnarse; debe evitarse el uso del caucho en los transformadores en bao de aceite, pues este lo ataca, y tiene efectos nocivos tambin sobre la micanita y aun sobre los barnices. Las piezas separadoras entre bobinados, secciones, o entre estas y el ncleo pueden ser de madera, previamente cocida en aceite, aunque actualmente se prefieren los materiales duros a base de papel o similares (pertinax, etc.). Si se usa madera, no debe interpretarse como que se dispone de aislacin, sino solamente de un separador.

CLASIFICACIN TRANSFORMADORES TRIFSICOS POR SU NCLEOEl transformador trifsico de acuerdo a la forma de su ncleo lo podemos encontrar de las siguientes formas: a) Transformador de columnas con culatas en estrella. b) Transformador de columnas con culatas en triangulo. c) Transformador de dobles columnas. d) Transformador acorazado con ncleo en estrella. e) Transformado acorazado de ncleo comn f) Transformador de cinco columnas

Transformador Monofsico De ColumnasEl transformador a columnas posee sus dos bobinados repartidos entre dos columnas del circuito magntico. En la figura se trata de un transformador monofsico dnde el circuito magntico se cierra por las culatas superior e inferior.

Transformador Monofsico AcorazadoEl transformador acorazado se caracteriza por tener dos columnas exteriores, por las que se cierra el circuito magntico, estas dos columnas no poseen ningn devanado.En los Transformadores monofsicos el devanado primario y secundario se agrupan en la columna central y el transformador tiene tres columnas en total.

Transformador trifsico de columnas

Transformador trifsico acorazado

Transformador Hexafsico

DEVANADO:Hay dos formas tpicas de bobinados para transformadores los cilndricos y planos. Los ncleos, con su forma, son los que determinan la eleccin de uno u otro tipo, salvo que se requieran propiedad es especiales, como ser baja capacidad distribuida, para uso en telecomunicaciones u otros. Bobinado cilndrico: este tipo se usa cuando el ncleo del transformadores del tipo ncleo.

Bobinado plano: este tipo se usa cuando el ncleo del transformadores del tipo acorazado.

Devanados en alta tensin: Los transformadores de alta tensin son usados especialmente en lneas de distribucin en el cual ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, donde se puede prestar atencin una gran contradiccin de tensiones razn por la cual los criterios de diseo son diferentes a los usados en los transformadores de baja tensin.Estos tienen muchas ms espiras que los devanados de baja tensin. Son compuesto de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina y est formado de varias capas de cable, estas bobinas tienen forma discoidal y se conectan en serie para obtener el total de espiras de una fase; la segunda forma de construccin es la de capas, que es una sola bobina con varias capas, la longitud de esta bobina es similar a las varias bobinas discoidales precisas para transigir el devanado equivalente, por lo normal, el nmero de espiras por capa en este tipo de devanado; es principal al constituido de varias bobinas discoidales.Devanados en baja tensin:Son aquellos que trabajan en baja tensin estn constituidos de dos o tres capas sobrepuestas de espiras, estas espiras estn encerradas entre s por papel o ms habitualmente se usan cables esmaltados.Disposicin de los devanadosEn el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la difusin del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe un buen alejamiento entre las espiras de la bobina y ubicando al primario lo ms cerca posible del secundario. Para alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de disposicin de devanados:Devanado concntrico simple: donde cada uno de los devanados est distribuido a lo largo de toda la columna del ncleo, el devanado de tensin ms baja se encuentra en la parte interna, ms cerca del ncleo y aislado de este, mientras que el de tensin ms elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados.Devanado tipo alternado: cada uno de los dos devanados est subdividido en cierto nmero de bobinas que estn dispuestas en las columnas en forma alternada.Devanado concntrico doble: es aquel que se consigue cuando el devanado de menor tensin se divide en dos mitades dispuestas correspondientemente al interior y al exterior uno de otro. Esta configuracin de devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de dispersin es la mitad del valor de la reactancia de dispersin que produce el concntrico simple, mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar tales reactancias, repartiendo en forma distinta las posiciones de las bobinas de los dos devanados.

PLACAS DE IDENTIFICACINLas placas de identificacin deben indicar capacidades, voltajes, diagramas de conexin de los devanados incluyendo tomas de voltaje, caractersticas de voltaje, diagrama de conexin para el circuito de control del cambiador de tapas, nombre del fabricante.

V. CONCLUSIONES Los transformadores son maquinas electricas estaticas que funcionann como muchs con el principoio de induccion de Faraday.

Sin la existencia de estas maquinas llamadas transformadores no se podria llevar la energia electrica a lugar es lejanos es decir no tenidra sentido la produccion de energia electrica en centales hidroelectricas, termoelectricas que estan alejadas d la ciudad.

Los componentes principles se estudiaron en la presente practica, de querer hacer un esudio mas profundo se deberiua consultar con libros teoricos-practicos para la comprension.

VI. RECOMENDACIONES

Investigar mas acerca de estas maquinas electricas estaticas para una mejor comprension.

En las practicas posteriores del presente curso se recomienda llevar mas material de apoyo para que facilite la visualizacion de los componentes que lo conforman.

VII. BIBLIOGRAFIA

Clasificacin de los transformadores elctricos, Ing. Ral Andrs Ramos Trujillo, Jorge Arellano Espinoza.

CHAPMAN Stephen, Mquinas Elctricas, 3ra Edicin, Editorial Nomos S.A. Pg. 61- 70

Transformadores trifsicos; Ma. Beln Tenezaca, Profesor: Ing. Omar lvarez, Facultad de Ingeniera Elctrica, Mquinas Elctricas I

VIII. ANEXOS