En este trabajo se hablara sobre el transformador trifásico puesto que es una maquina con muchos usos y de vital importancia para el transporte de energía desde su generación hasta los distintos puntos o estaciones secundarias. El transformador trifásico se puede considerar como tres transformadores monofásicos trabajando simultáneamente siendo posible conectarlo de distintas maneras según los intereses deseados.
Palabras Clave— Transformador, trifásico.
Entre las mayores invenciones en el ámbito eléctrico se encuentran los transformadores puesto que estos se encuentran presentes en todos los procesos del trasporte eléctrico ya sea a pequeña o gran escala. Existen diferentes tipos, de construcciones diferentes según las necesidades entre los más utilizados están los transformadores trifásicos que no es más que tres transformadores monofásicos trabajando en un solo elemento.
Transformador trifásico
El transformador trifásico es una maquina electromagnética estática que está construida para funcionar con tres fases simultáneamente, por lo tanto está constituida por un núcleo y dos bobinados por fase obteniendo tres núcleos y seis bobinados en total. Su forma y construcción varia obteniendo varias combinaciones las cuales se explicaran a continuación.
Tipos de transformadores
Tranformadores tipo poste:
Son transformadores que alimentan cargas residenciales, comerciales e industriales en baja tensión, de tres fases. Están diseñados para uso en redes de distribución aérea, para ser montados en postes. En su interior se encuentran reposando en aceite para su refrigeración. Estos aparatos son aplicados a sistemas de distribución aéreos tales como: Zonas urbanas, fraccionamientos residenciales, pequeñas industrias y comercios, zonas rurales. Son muy ventajosos puesto que ahorran espacio son de rápida instalación y necesitan poco mantenimiento.
Figura 1. Transformador tipo poste
Transformador autoprotegido:
Este tipo de transformadores tienen un cortocircuito secundario de protección por sobrecarga y cortocircuito, controlado térmicamente y montado en su interior; un eslabón protector de montaje interno conectado en serie con el devanado de alto voltaje para desconectar el transformador de la línea en caso de falla interna de las bobinas, y uno o más apartarrayos montados en forma integral en el exterior del tanque para protección por sobrevoltaje.
Figura 2.- Transformador autoprotegido.
Transformadores de potencia:
Son utilizados en subestaciones transformadores, sitios de generación o en lugares donde se necesiten grandes potencias. Su principal aplicación esta la transmisión y sub transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Figura 3.- Transformadores de potencia Transformadores de tipo seco en resina colada:
Este tipo de transformadores carecen de líquido aislante razón por la cual se los denomina "de tipo seco". A este tipo de transformadores se los suelen adaptar sistemas de ventilación forzada. Los Transformadores Secos Encapsulados garantizan:
Máxima seguridad contra el fuego.
Reducido mantenimiento.
Bajo impacto ambiental.
Economía de montaje
Figura 3.- Transformadores de tipo seco Transformadores de tipo Subterráneo:
Estan construidos para ser adaptados en cámaras de cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.
Su potencia generalmente varia de 130 a 2000KVA
Formas de los devanados
La forma de los devanados de los transformadores dependen en parte del nivel de voltaje que manejan pudiéndolos clasificar en devanados de baja y alta tensión.
En el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la dispersión del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe una buena separación entre las espiras de la bobina y colocando al primario lo más cerca posible del secundario.
El devanado concéntrico simple
Aquí cada uno de los devanados está distribuido a lo largo de toda la columna del núcleo, el devanado de tensión más baja se encuentra en al parte interna, más cerca del núcleo y aislado de este, mientras que el de tensión más elevada, sobrepuesto.
En el devanado tipo alternado:
En este tipo de devanado los tanto el de alta como el de baja tensión están subdivididos cada uno en cierto número de bobinas que están dispuestas en las columnas en forma alternada.
El devanado concéntrico doble:
Esta disposición se da cuando el devanado de menor tensión se divide en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al exterior uno de otro.
Tipos de núcleos
En los transformadores existen 2 tipos de núcleos, los de tipo núcleo y los núcleos de tipo acorazado:
Tipo núcleo:
Este núcleo no es macizo, sino que está formado por un paquete de láminas superpuestas, y aisladas eléctricamente entre sí. Para colocarlas y poder ubicar el bobinado terminado alrededor del núcleo, se construyen cortadas, colocando alternadamente una sección U con una sección I. La capa siguiente superior cambia la posición I con respecto a la U
Figura 4.- Tipo núcleo Núcleo tipo acorazado:
Este tipo de núcleo es más perfecto, pues se reduce la dispersión. Aquí las líneas de flujo de la parte central donde se colocan los bobinados circulan hacia los dos costados, de manera que todo el contorno exterior del núcleo puede tener la mitad de la parte central. 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.
Figura 5.- Tipo acorazado
Los primarios y secundarios de cualquier transformador trifásico se pueden conectar independientemente en ye (Y) o en delta (?), de lo cual se obtienen cuatro tipos de conexiones en transformadores trifásicos, los cuales son:
Delta – Delta (? -?)
Delta – Ye (? – Y)
Ye – Delta (Y -?)
Ye – Ye ( Y – Y)
Conexión (? -?):
Esta conexión también se denomina triangulo – triangulo, donde la relación de voltajes entre primario y secundario viene dada por:
El voltaje de salida disponible en el secundario es el voltaje de línea del primario por la relación de transformación individual. Las corrientes de que circulan por cada "bobina" (fase) son3 veces menores que las correspondientes de línea. Esto se cumple para primario y secundario.
Figura 6.- Conexión delta – delta.
Esta conexión no tiene desplazamiento de fase, y tiene la ventaja que no tiene problemas con cargas desequilibrada o armónicos.
Conexión (Y- Y)
Cuando el devanado primario y el secundario se encuentra en estrella. En esta conexión los voltajes de línea se relacionan con los de fase.
Figura 7.- Conexión Ye – Ye.
Conexión (?- Y)
Esta conexión se utiliza normalmente para elevar el voltaje a un valor alto. 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.
Figura 8.- Conexión Delta – Ye.
Conexión (Y – ?)
La conexión estrella – triangulo, se usa generalmente para bajar de un voltaje alto a uno medio o bajo. Una razón de ello es que se tiene un neutro para aterrizar el lado de alto voltaje lo cual es conveniente y tiene grandes ventajas.
Figura 9.- Conexión Ye – Delta.
Como se pudo estudiar el transformador trifásico es una maquina poderosa que tiene un muchas aplicaciones y es de vital importancia que se tengan claros los conceptos de su funcionamiento, su construcción y sus características según la conexión en la que se encuentre. Al momento de utilizar o adquirir un transformador es necesario que se conozca bien cuál será su funcionalidad para según esto estudiar una conexión adecuada y aprovechar al máximo su rendimiento.
Prolec GE Internacional, S. de R.L. de C.V, "Transformador trifásico tipo poste"
http://www.monografias.com/trabajos78/transformadorestrifasicos
http://profesormolina2.iespana.es/electronica/componentes/bobinas_traf os/trafos_trif.htm
http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/trafos-trifasicos.pdf
TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS
En la placa de los transformadores se da la información de todas las conexiones, su refrigerante, tensiones a las cuales puede ser sometido, los distintos valores de las tomas, peso, etc.
Potencia nominal:
Es la potencia que el transformador consume cuando está trabajando a plena carga.
Numero de fases:
Indica el número de fases con las que trabaja el transformador.
Peso total:
Es el peso total del transformador (Refrigerante, núcleo, bobinas).
Año:
Indica el año de fabricación del transformador.
Frecuencia:
La frecuencia de trabajo del transformador.
Aceite:
Es el tipo de aceite que usa el transformador para su sistema de refrigeración.
Volumen de aceite:
Es la cantidad de aceite que cabe dentro del depósito de aceite para la refrigeración del transformador. Tipo de conexión: Indica el tipo de conexión del transformador
Transformador 1
Datos de Placa:
Marca | OSAKA | ||||
Capacidad Nominal (KVA) | 12500KVA | Año | 1982 | ||
Numero de fases | 3 | Frecuencia | 60 | ||
Tensión Primaria (KV) | 69000V | Tensión Secundaria (V) | 13800V | ||
Corriente Primaria (A) | 83.7A | Corriente Secundaria (A) | 418 | ||
% Impedancia | 5.5 | Corriente. C.C. KA | – | ||
Peso Act. Kg | – | Aceite | Mineral | ||
Peso Total Kg | 27200Kg | Volumen Aceite Li. | 6200L | ||
Transformador 2
Datos de Placa:
Marca | PAUWELS | ||||
Potencia Nominal (KVA) | 6.25MVA | Año | 1997 | ||
Numero de fases | 3 | Frecuencia | 60Hz | ||
Tensión Primaria (KV) | 72450V | Tensión Secundaria (V) | 13800V | ||
Peso Act. Kg | – | Aceite | Mineral | ||
Peso Total | 14.7t | Peso de Aceite | 4.1t | ||
3.- Transformador 3
Placa:
Datos de Placa:
Marca | Ecuatran | |||||
Potencia Nominal (KVA) | 37.5 | Año | 08 | |||
Numero de fases | 3 | Frecuencia | 60 | |||
Tensión Primaria (KV) | 22/12.7 | Tensión Secundaria (V) | 220/240 | |||
Corriente Primaria (A) | 2.95 | Corriente Secundaria (A) | 312 | |||
Tensión C.C.% | 1.2 | Corriente. C.C. KA | – | |||
Peso Act. Kg | – | Aceite | Mineral | |||
Peso Total Kg | 246 | |||||
Autor:
Antonio Vega Soto.
Universidad Politécnica Salesiana Facultad de Ingeniería Electrónica Cuenca, Ecuador