Comúnmente utilizados en interior para distribución de energía eléctrica de media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite. Se los encuentra en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Son refrigerados en aire con aislación clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. 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
Fig. 5 Transformador Encapsulado en Resina Epoxi
Herméticos de llenado integral
Son utilizados al aire libre o en interiores para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más 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.
Fig. 6 Transformador Hermético de Llenado Integral
Subterráneos
De construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza
Potencia: 150 a 2000KVA Alta Tensión: 15 o 24,2KV
Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V
Fig. 7 Transformador Subterraneo
Los devanados estarán formados por bobinas concéntricas de cobre electrolítico diseñados en tal forma que el transformador pueda suministrar la potencia nominal en cualquier posición del conmutador de derivaciones.
Las bobinas serán compactas, ensambladas y aseguradas, teniendo en cuenta las expansiones y contracciones debidas a los cambios de temperatura, con el fin de suministrar rigidez para resistir el movimiento y distorsión producidos por condiciones de operación normal o transitoria. Están dispuestas concéntricamente a las columnas del núcleo dejando generalmente al exterior el arrollamiento de alta tensión con barreras adecuadas del arrollamiento de baja tensión y entre los devanados y el núcleo para evitar cualquier problema en el momento de funcionamiento.
Las bobinas están aisladas cuidadosamente mediante papeles y cartones, con capas de siliconas aislantes, las mismas que mejoran su aislamiento al contactarse con el aceite dieléctrico y sus extremos provistos de protección adicional contra perturbaciones anormales en la línea.
Núcleos a Columnas
Al igual que en el transformador monofásico los bobinados van en las columnas laterales del núcleo. En su construcción se ha considerado la disminución de pérdidas de potencia por lo que usualmente están formadas de chapas apiladas. Pueden ser de más de tres columnas. El aislamiento entre chapas se consigue con barnices especiales, con papel de seda, o simplemente oxidando las chapas con un chorro de vapor.
Fig. 8 Núcleo de tres columnas[3]
Fig. 9 Núcleo de cuatro columnas[3]
Fig. 10 Núcleo de cinco columnas[3]
Núcleos tipo acorazado
Es el tipo más eficiente de núcleo, pues se reduce la dispersión de flujo magnético. Las líneas de fuerza de la parte central, alrededor de la cual se colocan las bobinas se bifurcan abajo y arriba hacia los 2 costados, circulan de manera que todo el contorno exterior del núcleo puede tener la mitad de la parte central. Esto vale para las 2 ramas laterales como también para las 2 cabezas. Para armar el núcleo acorazado también se lo construye en trozos, unos en forma de E y otros en forma de I, y se colocan alternados, para evitar que las juntas coincidan. El hecho que los núcleos sean hechos en dos partes, hace que aparezcan juntas donde los filos del hierro no coinciden perfectamente, quedando una pequeña luz que llamaremos entrehierro.
GRUPOS DE CONEXIONES EN TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
Debido a que se posee seis devanados en un transformador trifásico común se pueden obtener varias combinaciones de los mismos. Para relacionar las tensiones y las corrientes primarias con las secundarias se debe indicar los desfases relativos entre las tensiones de una misma fase entre el lado de Alta Tensión y el de Baja Tensión. Una manera de establecer estos desfases consiste en construir los diagramas fasoriales de tensiones y corrientes, conociendo: la conexión en baja y alta tensión (estrella, triángulo o zig-zag), las polaridades de los enrollados en un mismo circuito magnético o fase, y las designaciones de los bornes. Es de gran importancia tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Los devanados ubicados en una misma fase, se dibujan siempre paralelos y con las marcas de polaridad o de comienzo de enrollado en el mismo sentido.
Los devanados se dibujan ubicados formando ángulos entre sí, iguales a la diferencia de fase entre las tensiones que existen en ellos y, por comodidad se representan por un trazo.
Para todos los casos se considera secuencia positiva en los sistemas trifásicos de tensiones a ambos lados del transformador.
Se considera positivo el ángulo en que las tensiones secundarias atrasan a las tensiones respectivas del primario.
A cada tipo de conexión trifásica se le asigna un subíndice numérico (entre 0 y 12) que indica porque múltiplo de 30º, el fasor voltaje del lado secundario atrasa al fasor voltaje del primario. Esto se denomina desplazamiento angular de la conexión.
Conexión Estrella (Y)
La conexión estrella tiene voltajes de línea que se relacionan con los voltajes de fase. En la conexión estrella cortocircuitamos las slidas xyz y alimentamos las fases u v w respectivamente:
Fig.12 Conexión en Estrella
Conexión triangulo:
Se debe cortocircuitar el ingreso del primer devanado con las salida del segundo, el ingreso del segundo con la salida del tercero y el ingreso del tercero con la salida del primero así obtenemos la conexión delta o triangulo como se puede apreciar en la figura:
Fig.13 Conexión en Triángulo
Conexión Zig Zag
Por lo general se utiliza en el devanado secundario para realizar esta conexión se divide a cada uno de los bobinados en partes iguales y procediendo a realizar la conexión como se ve en las figuras:
Fig. 14 Conexión Zig Zag
Fig. 15 Conexión Zig Zag
Conexión Delta-Delta
Cuando el devanado primario y el secundario se encuentran conectados en triángulo. En esta conexión los voltajes primarios de línea y de fase son iguales:
Fig. 16 Conexión Delta-Delta
Conexión Delta-Estrella
Cuando el devanado primario se encuentra en triángulo y el devanado secundario se encuentra en estrella. En esta conexión los voltajes de línea y de fase son iguales tanto en el primario como en el secundario:
Fig.17 Conexión Delta-Estrella
Conexión Estrella-Delta
Cuando el devanado primario se encuentra en estrella y el secundario se encuentra en triángulo. En esta conexión los voltajes de línea del secundario y fase son iguales.
Fig. 18 Conexión Estrella-Delta
Conexión Estrella-Estrella
Cuando el devanado primario y el secundario se encuentra en estrella. En esta conexión los voltajes de línea se relacionan con los de fase.
Fig. 19 Conexión Estrella-Estrella
A continuación se presenta una tabla con las formas más frecuentes de conexión en las cuales el grado de desfase se obtiene multiplicando el número que acompaña la denominación.
Tabla 1. Grupos de Conexiones
En el estudio del uso de los transformadores trifásicos resulta de vital importancia tener claros los conceptos definidos anteriormente ya que muchas veces se utiliza de manera genérica al mismo sin considerar que se puede sacar un mayor rendimiento si se tiene claro sus diferentes conexiones y características. Esta máquina eléctrica es una de las más usadas y esenciales del medio eléctrico por lo que se debe tener un claro conocimiento del mismo.
www.tuveras.com/eltrafotrifasico/eltrafotrifasico.htm#comienzo
http://www.monografias.com/trabajos78/transformadores- trifasicos/transformadores-trifasicos
http://html.rincondelvago.com/el-transformador-trifasico.html
http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/los-transformadores- trifasicos/los-transformadores-trifasicos.pdf
Stephen J. Chapman, Fundamentos de circuitos eléctricos. 4ta Edición
Autor:
Paúl Esteban Arpi Coellar
Universidad Politécnica Salesiana Facultad de Ingeniería Electrónica Cuenca, Ecuador
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