PARTES DEL TRANSFORMADOR El transformador estático constituye uno de los elementos más importantes en el proceso de la utilización de la energía eléctrica. Pertenece a la categoría de máquinas puesto que transforma energía. Un transformador es una máquina estática destinada a transferir la energía eléctrica de un circuito a otro, utilizando, como enlace principal entre ambos, un flujo común de inducción. Convierte energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión en energía eléctrica alterna de otro nivel de tensión. La parte más esenciales e importante de las que ese compone un transformador son las siguientes: Núcleo Magnético y bastidor o armazón. Enrollamientos primario, secundario, terciario etc. Boquillas terminales o bushings Tanque o cubierta Medio refrigerante Serpientes y aparatos de refrigeración indicadores Indicadores Conmutadores y auxiliares Herrajes
Núcleo magnético o armazón: Representa el órgano de transferencia de la energía de un circuito a otro. Su papel es contener el flujo activo y está sujeto por el bastidor. El núcleo magnético está formado por laminaciones de acero que tienen pequeños porcentajes de silicio (alrededor del 4%) y que se denominan "laminaciones magnéticos", estas laminaciones tienen la propiedad de tener pérdidas relativamente bajas por efecto de histéresis y de corrientes circulantes. Están formados por un conjunto de laminaciones acomodadas en la forma y dimensiones requeridas. La razón de usar laminaciones de acero al silicio en los núcleos de las máquinas eléctricas, es que el silicio aumenta la resistividad del material y entonces hace disminuirla magnitud de las corrientes parásitas o circulantes y en consecuencia las pérdidas por este concepto.
Enrrollamientos (primarios, secundarios): Lo más importante en cuanto a los arrollamientos es su número de espiras, quedando en un segundo plano, la forma de sus espiras y la disposición de sus arrollamientos. Las espiras de un transformador suelen tener una disposición circular, ya que en el caso de que una corriente elevada (como una corriente de cortocircuito) recorriese las espiras, se producirían esfuerzos dinámicos de consideración debido a las fuerzas de repulsión que se generarían Lo normal en la fabricación de transformadores es que los arrollamientos sean de cobre, pero ahora veremos unos constituidos a base de banda de aluminio, o de folio. En el caso de los arrollamientos a base de folios, el ancho de cada espira es igual al de la bobina. Folio o banda se arrollan conjuntamente con otro folio de material aislante. Los arrollamientos de alta tensión suelen ser a base de folios, y frecuentemente suelen estar constituidos por varias bobinas en serie. Por el contrario, los de baja tensión a base de banda de aluminio, suelen tener el ancho de la ventana del núcleo.
Para los transformadores que se construyen con refrigeración de aceite, o bien en seco, los arrollamientos pueden estar aislados y con un alto grado de impermeabilidad gracias a la acción de una colada con resinas. De esta forma aparece un nuevo transformador, muy útil por su protección total frente a la humedad. Estos transformadores en seco, folioresina, son algo más caros, pero los refrigerados con aceite pueden tener costes parecidos a los clásicos a base de cobre (según la relación cobre-aluminio en el mercado). Boquillas terminales (Bushes) Son unos bornes que se encuentran en la parte exterior del transformador que sirven para alimentar al mismo, para asi poder realizar la alimentación del circuito interno, y en la parte inferior se encuentran las boquillas de salida las cuales sirven para obtener el voltaje ya transformado.
Tanque o cubierta: Es la carcasa del transformador donde se alojan todos los componentes del mismo. El tanque del transformador está construido con acero al carbón de alta calidad y esta diseñado y reforzado para soportar presiones internas de 0,5kg/cm2 sin sufrir deformaciones permanentes. Antes de pintar el tanque la superficie es preparada por medio de perdigón a presión (Shot Blast) para lograr una limpieza total y una superficie de anclaje adecuada.
Medio refrigerante: Las pérdidas en los devanados, en el núcleo, y en otros elementos motivan el calentamiento del transformador, los cuales, hemos de evitar. Los principales medios refrigerantes que se utilizan, en contacto con los arrollamientos, son el aire y aceite mineral (también sustituido a veces por otros
líquidos incombustibles como el pyraleno). El uso del aceite, frente al aire, está justificado dado que tiene una mejor conductividad térmica y po see un mayor calor específico. La función del aceite es doble, actúa como aislante y como agente refrigerante. La rigidez de los aceites usados suele ser del orden de los 200 kV/cm. Básicamente se trata de una mezcla de hidrocarburos. El aceite cobra un especial interés en los casos en el que el transformador se vea sometido a sobrecargas pasajeras. La parte activa del transformador suele ir sumergida en aceite, esta parte está en el interior de un tanque o caja. Esta caja puede tener una superficie de refrigeración considerable, compuesta por tubos, o con radiadores adosados. Este sistema de refrigeración, puede efectuarse por convección natural, o bien forzada (mediante ventiladores que activen la circulación en el caso de refrigeración por aire, y de bombas en el caso del aceite, que mediante un circuito cerrado puede a su vez enfriarse mediante la acción por ejemplo de otra circulación de agua). La potencia de un transformador viene limitada por su valor máximo de calentamiento, por tanto, la ventilación forzada puede ser un medio eficaz para aumentar la potencia. Sin embargo, el principal problema de la refrigeración en los transformadores, y de las maquinas en general, aumenta en dificultad a medida que crecen las potencias. A medida que aumentan las potencias, la caja, los tubos de ventilación,... todo debe crecer. Existen también transformadores indicados para aquellos casos en que la máxima potencia sólo se suministra durante unas horas. En esas horas, se efectuará una ventilación forzada, mientras, en horario de servicio normal, sólo se necesita una ventilación natural.
Serpentines y aparatos de refrigeración: Se denomina serpentín o serpentina a un tubo de forma frecuentemente espiral, utilizado comúnmente para enfriar vapores. Suele ser de vidrio, cobre u otro material que conduzca el calor fácilmente El serpentín también forma parte de los equipos de aire acondicionado y/o refrigeración. El serpentín es un equipo intercambiador de calor que al estar en contacto con el aire de retorno el cual regresa caliente, enfría el aire gracias al refrigerante a baja temperatura que circula por su interior, y lo envía de nuevo mediante los ductos transportadores a las instalaciones y mediante este proceso la temperatura del aire presente en las instalaciones se mantiene bajo condiciones de confort. Al igual que en todas las demás máquinas eléctricas, las pérdidas por dispersión en el núcleo y en los devanados del transformador durante su funcionamiento se convierten en energía térmica y calientan las partes correspondientes del transformador. Bajo el efecto de los gradientes térmicos el calor se dirige desde el lugar de su origen hacia los sitios en los que puede ser transferido al medio refrigerante, o sea, al aire o agua, según el método de refrigeración del transformador. La difusión del calor transcurre de la
misma forma que en las máquinas eléctricas, es decir, por radiación y convección. La capacidad de carga de un transformador está limitada por la temperatura máxima admisible en el interior de los arrollamientos y en el fluido refrigerante. Un valor excesivo de la temperatura de los arrollamientos provoca la carbonización lenta de los aislamientos en contacto con el cobre; por otra parte, el aceite calentado mucho tiempo por encima de ciertos límites, se descompone formando sobre los arrollamientos, depósitos de reacción ácida, que impiden la evacuación del calor y elevan extraordinariamente la temperatura interior del transformador. Los transformadores están por lo general enfriados por aire o aceite y cualquier método de enfriamiento empleado debe ser capaz de mantener una temperatura de operación suficientemente baja y prevenir “puntos clientes” en cualquier parte
del transformador. El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas. La selección del método de enfriamiento de un transformador es muy importante, ya que la disipación del calor, como ya se mencionó antes, influye mucho en su tiempo de vida y capacidad de carga, así como en el área de su instalación y su costo. De acuerdo a las normas americanas (ASA C57-1948) se han normalizado y definido algunos métodos básicos de enfriamiento y son los siguientes:
Tipo AA Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas, por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes menores de 15 kV. Tipo AFA Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible de los tipo AA y su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores. Tipo AA/FA Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor. Tipo OA Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circula por convección natural dentro de una tanque que tiene paredes lisas o corugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV. Tipo OA/FATransformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.
Tipo OA/FOA/FOA Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado - aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de operación (carga) de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: en el primero se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces la capacidad del tipo OA, con el segundo paso se hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10000 kVA monofásicos 15000 kVA trifásicos. Tipo FOA Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por aceite forzado y de aire forzado. Estos transformadores pueden absorber cualquier carga de pico a plena capacidad ya que se usa con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando al mismo tiempo. Tipo OW Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural. Tipo FOW Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de agua forzada. Este tipo de transformadores es prácticamente igual que el FO, sólo que el cambiador de calor es del tipo agua - aceite y se hace el enfriamiento por agua sin tener ventiladores.
Indicadores: Los indicadores son aparatos que nos señalan el estado del transformador. Por ejemplo, marcan el nivel del líquido a la temperatura, presión, etc. Indicador de temperatura: Cuando la temperatura se eleva, se activa la alarma y se encienden los ventiladores. Algunos termocoples o resistencia indicadores de temperatura se colocan cerca de los devanados, cuando la temperatura se eleva por arriba de niveles seguros, se activa la alarma. Si no se toman acciones correctivas para reducir la temperatura dentro de un tiempo determinado, se manda disparar el interruptor para des energizar el transformador. Indicador de sobreflujo magnético: El relevador de V/f llamado "relevador voltios/hertz" se ofrece para dar la protección contra el el sobreflujo.
Indicador de sobrepresión: La sobrepresión en el tanque del transformador se produce debido a la emisión de gases o productos que acompañan al calentamiento local debido a cualquier causa. Por ejemplo, una falla entre vueltas del devanado
puede quemarse lentamente, liberando gases de calentamiento en el proceso. Estos gases se acumulan en el tanque cerrado del transformador aumentando la presión, lo cual puede suceder repentinamente o durante un largo período de tiempo. Indicador de flujo de aceite: Las Indicadores del flujo del aceite se diseñan para ser utilizados en los transformadores con los sistemas de aceite forzados, indicando flujo apropiado en el dial y vía un contacto del interruptor.
Conmutadores y auxiliares: Los conmutadores, cambiadores de derivaciones o taps, son órganos destinados a cambiar la relación de voltajes de entrada y salida, con el objeto de regular el potencial de un sistema o la transferencia de energía activa o reactiva entre los sistemas interconectados. Existen dos tipos de ellos: sencillo, de cambio sin carga, y el perfeccionado, de cambio con carga pro medio de señal o automático. Herrajes: Se les denomina herrajes a los accesorios metálicos que se utilizan para “vestir” las estructuras yo sostener los conductores en las acometidas de las
instalaciones. Los herrajes más importantes son basicamente crucetas y abrazaderas. Las crucetas se fijan en la parte alta de la estructura sostenidas adecuadamente con las abrazaderas. Sobre las crucetas se fijan los aisladores, las cuchillas y los apartarrayos. Otros accesorios que pueden ser llamados herrajes son las bases de los transformadores para las subestaciones tipo poste,
así como la estructura que sostiene los aisladores, cuchillas o apartarrayos en las subestaciones tipo azotea.
Conexiones especiales de transformadores: Conexión estrella-zigzag. Para salvar el inconveniente del funcionamiento del transformador estrella-estrella para cargas muy desequilibradas y conservar sus ventajas, surgió el estrella-zigzag, aunque eleva su coste con respecto a aquél. La conexión zigzag consiste en dividir cada devanado de una fase en dos partes iguales y enrolladas en sentido contrario, en dos columnas consecutivas, conectándolas en serie.
En la determinación de las relaciones de transformación, ha de tenerse en cuenta el desfase existente entre las bobinas del secundario por encontrarse en distintas columnas. La f.e.m. por fase del secundario se obtiene por suma vectorial de las dos ff.ee.mm. inducidas en dos bobinas (superior e inferior) de dos columnas consecutivas:
El diagrama vectorial de la conexión zigzag se obtiene partiendo de una estrella equilibrada que corresponda a las ff.ee.mm. de las tres bobinas conectadas al neutro (e4, e5, e6) y, a continuación, se representan las ff.ee.mm. de las tres bobinas restantes (e1, e2, e3), teniendo en cuenta que en la misma columna la f.e.m. inducida en una bobina e4 es de sentido opuesto a la inducida en la otra bobina e1.
Con la ayuda del diagrama vectorial, se puede determinar el valor de la f.e.m. inducida en una fase cualquiera del devanado zigzag; por ejemplo e na:
La f.e.m. inducida en una fase del devanado trifásico en conexión zigzag es √ veces superior a la f.e.m. inducida en cada una de las dos bobinas que interviene en dicha fase. Para averiguar la relación de transformación simple, es necesario advertir que la f.e.m. inducida en una columna en conexión zigzag sería dos veces el valor absoluto de la f.e.m. inducida en cada bobina. En realidad, es la relación de tensiones por columna: En una de ellas será:
ya que: e1 = e4. La relación de transformación compuesta del transformador estrella-zigzag es
Al sustituir en esta expresión el valor de la relación ms, quedará:
Uno de los inconvenientes que presenta este transformador es el proporcionar en el secundario una tensión compuesta inferior a la que daría un transformador estrella-estrella del mismo número de espiras en el primario y secundario. El valor de la tensión entre fases Vab puede deducirse a partir de las expresiones anteriores:
Transformador estrella-estrella: Transformador estrella-zigzag:
Ya que e´2 = e1 + e4 (en valor absoluto). Dividiendo ambas expresiones, resultará:
Por tanto: En donde: V´ab = tensión compuesta en el transformador estrella-estrella. Vab = tensión compuesta en el transformador estrella-zigzag. En definitiva, para obtener
la misma tensión compuesta en el secundario será necesario proyectar el transformador estrella-zigzag con un 15,4% más de espiras que si fuera en estrella-estrella, y para el mismo número de espiras del primario en ambos. Comparándolos con otros transformadores que suministran la misma tensión en bornes del secundario, éste necesitará de más espiras, dando lugar a un mayor coste. Al producirse un desequilibrio de una fase del secundario Ia, se reparte entre las dos fases del primario, (IA, IC), contrarrestándose los flujos y evitándose el desequilibrio entre las ff.ee.mm. del primario y del secundario por esta causa.
Al igual que en la conexión estrella, este tipo de transformador permite sacar el neutro, por lo que será de aplicación a las redes de distribución que suministren dos tensiones. El inconveniente del coste del transformador limita sus aplicaciones para fuertes potencias, ya que puede sustituirse ventajosamente por el transformador triángulo-estrella.
La conexión abierta (o V-V): En ciertas situaciones no puede utilizarse un banco de transformadores completo para realizar una
transformación trifásica. Por ejemplo, supóngase que un banco de transformadores _-_ que consta de transformadores separados tiene una fase dañada que se debe retirar para su reparación. Siendo los voltajes secundarios que permanecen VA=V_0° y V, entonces el voltaje que pasa a través la abertura que dejó el tercer transformador está dado por:
Éste es el mismo voltaje que estaría presente si el tercer transformador siguiera ahí. A menudo, a la fase C se le llama fase fantasma. Entonces, la conexión delta abierta posibilita que un banco de transformadores siga funcionando con sólo dos de sus transformadores. Permitiendo que fluya cierta potencia aun cuando se haya removido una fase dañada.
Si el voltaje nominal de un transformador en el banco es V_ y la corriente nominal es I_ entonces la potencia máxima que puede suministrar a la carga es: El ángulo entre el voltaje V, Y la corriente l, en cada fase es 0°, por lo que la potencia total suministrada por el transformador es:
En la siguiente figura se muestra un transformador con delta abierta. Debido a que falta una de las fases del transformador, la corriente de línea de transmisión es
igual a la corriente de fase en cada transformador y las corrientes y voltajes en el banco del transformador tienen un ángulo que difiere por 30°.
La figura anterior contiene: a) Voltajes y corrientes en un banco de transformador b) Voltajes y corrientes en un banco de Transformador _ abierta. Para el transformador 1 el voltaje tiene un ángulo de 150° y la corriente tiene un ángulo de 120°, por lo que la expresión para la potencia máxima en el transformador es:
Para el transformador 2, el voltaje tiene un ángulo de 30° y la corriente tiene un ángulo de 60°, por lo que la potencia máxima es:
Por lo tanto, la potencia máxima total para el banco delta abierta está dada por:
La corriente nominal es la misma en cada transformador, sin importar si son dos o tres, y el voltaje es el mismo en cada transformador; por lo que la razón entre la potencia de salida disponible del banco delta abierta y la potencia disponible del banco trifásico normal es:
La potencia disponible que sale del banco delta abierta es sólo 57.7% del valor nominal del banco original. ¿Qué pasa con el resto del valor nominal del banco delta abierta? Después de todo, la potencia total que los dos generadores juntos pueden producir equivale a dos tercios del valor nominal del banco original .Para encontrar la respuesta se debe examinar la potencia reactiva del banco delta abierta. La potencia reactiva del transformador 1 es:
La potencia reactiva del transformador 2 es:
Entonces, un transformador produce potencia reactiva que consume el otro. Este intercambio de energía entre los dos transformadores es lo que limita la potencia de salida a 57.7% del valor nominal del banco original en lugar del esperado 66.7%. Otra manera de ver el valor nominal de la conexión delta abierta es que se puede utilizar 86.6% del valor nominal de los dos transformadores restantes. Las conexiones delta abierta se utilizan ocasionalmente cuando se desea suministrar una pequeña cantidad de potencia trifásica a una carga monofásica. En tal caso, se puede utilizar la conexión de esta figura, donde el transformador T2 es mucho más grande que el transformador T1.
La utilización de una conexión de transformador en delta suministrar una pequeña cantidad de potencia trifásica y mucha potencia monofásica.
La conexión Scott-T: La conexión Scott-T es una manera de obtener dos fases separadas 90° a partir de un suministro de potencia trifásica, consta de dos transformadores monofásicos con idéntica capacidad. Uno tiene una toma en su devanado primario a 86.6% de su voltaje a plena carga. Están conectados como se muestra en la figura a. La toma de 86.6% del transformador T2 está conectada a la toma central del transformador T1. Vab = V_ 120° V bc = V_0° V ca = V_ -120°
La conexión T trifásica (Taylor):
La conexión Scott-T utiliza dos transformadores para convertir potencia trifásica en potencia bifásica con un nivel diferente de voltaje. Mediante una sencilla modificación de esta conexión, los mismos dos transformadores pueden convertir potencia trifásica en potencia trifásica con otro nivel de voltaje. En este caso, tanto el devanado primario como secundario del transformador T2 tienen una toma al 86.6% y las tomas están conectadas a las tomas centrales de los devanados correspondientes del transformador T1. En esta conexión a T1 se le llama transformador principal y a T2 se le llama transformador de conexión en T.
En las figuras anteriores se muestra la Conexión trifásica en T del transformador: a) Diagrama de cableado; b) voltajes de entrada trifásicos; c) voltajes en los devanados primarios del transformador; d) voltajes en los devanados secundarios del transformador; e) voltajes secundarios trifásicos resultantes.
Transformador de potencia: Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados.
Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de qué tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial.
Transformador de corriente: Los transformadores de corriente se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos. Los valores de los transformadores de corriente son:
Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función. Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5.
Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente, por ejemplo: un transformador de 600/5 está disponible con un amperímetro graduado de 0 - 600A.
Conexión haxafásica: Cuando los convertidores sincrónicos o los rectificadores de arco de mercurio requieren potencia hexafásica, la transformación puede llevarse a cabo por uno de los 3 diagramas comunes siguientes de conexión :
Diametral Se necesitan transformadores que tengan sus secundarios con derivación central. Las terminales a l.c4.bl.a4.cl.b4. se conectan a los anillos de un convertidor hexafásico o bien a los ánodos de un rectificador de arco de mercurio. Esta conexión es una verdad señora conexión hexafásica que produce conexiones hexafásicas entre las 6 terminales. El neutro del Banco puede conectarse a tierra y usarse como hilo negativo de un sistema rectificador de arco de mercurio.
Doble Estrella Cada transformador requiere dos secundarios idénticos. Se arreglan dos conexiones en estrella, separadamente, cano se muestra en la Fig. soguiente, de tal manera que las tensiones disponibles de las terminales al.bl.cl. estén en oposición de fase a las tensiones a4.b4.c4. Con los neutros n1 y n2 conectados, el sistema viene a ser idéntico al arreglo diametral y es Wl verdadero sistema hexafásico produciendo las tensiones entre ambas terminales, con o sin carga conectada. El primario puede ir en triángulo o en estrella.
Doble Delta Son necesarios nuevamente dos secundarios idénticos en cada transformador. Se forman dos deltas independientes y es necesario hacer un funcionamiento hexafásico de la carga. sin la carga no se obtienen las tensiones hexafásicas entre las terminales al. e4. bl. a4. el. b4. El primar io puede ir en delta o en Y.
Conexión hexafásica en anillo y en estrella: Se puede obtener un sistema haxafásico disponiendo seis bobinas iguales, o seis grupos iguales de bobinas, de un inducido de generador de c.a. de manera que queden separados 60° eléctricos cada una respecto a las 2 vecinas. En la figura 113 puede verse el esquema de esta disposición, en el cual os grupos de bobinas son 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 0-6. Si estas bobinas se conectan simétricamente con un extremo en un punto común 0 y se observan las relaciones de fase debidas, se tiene una conexión hexafásica en estrella. Las 6 bobinas de la figura 113 también pueden conectarse para constituir una conexión hexafásica en anillo como se muestra en la figara 114. Por ejemplo, si el extremo interior de a bobina 2 puede conectarse al exterior de la bobina 1, el interior de la 3 al exterior de la 2, etc. Si la tensión de cada bobina es 100v, las seis tensiones entre terminales adyacentes 1-2, 2-3, etc., serán de 100v cada una. Las tensiones diametrales 1-4, 2-5, 3-6 son de 200 v cada una; y las tensiones 13, 2-4, etc., son de 100 √ , o sea, 173.2v. La conexión hexafásica se emplea generalmente en el lado de c.a. de los convertidores síncronos, ya que la potencia de salida del convertidor aumenta, con ello, de forma considerable. Estas conexiones también pueden utilizarse en los rectificadores de arco de mercurio de los tipos multiánodo y multitanque.
Conexión trifásica-dodecafásica: También con fines de rectificación, y persiguiendo menor contenido en armónicas, interesa disponer de sistemas dodecafásicos partiendo de sistemas trifásico. Las transformaciones polifásicas son un paso en el proceso de rectificación. Se tienen ventajas con respecto de la rectificación polifásica con respecto a la monofásica: 1.- menor contenido de fluctuaciones tanto por las fundamentales como por las armónicas de mayor orden en la onda de salida, que necesita filtros de suaviza miento menos complejos. 2.- Los transformadores se usan con más frecuencia porque la relación de potencia de salida de cd por KVA, es mayor en la conversión polifásica. 3.-Se tiene una relación de voltaje mayor de cd a ca a medida que aumenta el número de fases. 4.- Aumenta la eficiencia general del proceso de conversión. Lo anterior es importante cuando se tiene que convertir grandes cantidades de potencia de ca a cd. Hay ventajas generales a causa de la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias empleando cd en lugar de ca. Se obtiene mayor eficiencia del sistema si se usa generación trifásica de potencia, se convierte a 6Ø, 12Ø o más, se rectifica y se transmite a grandes distancias como cd. En el extremo receptor se usan inversores para regresarla a ca para fines de distribución local. Las ventajas de la transmisión de cd con respecto a la de ca son: 1.- Se tiene teóricamente una mayor capacidad de MVA para el mismo tamaño y resistencia del conductor de la línea. 2.- El costo de transmisión de cd es menor en comparación con el de ca para distancias bastante grandes. 3.- Es más sencilla la regulación de voltaje en las líneas de cd debido a que la caída por reactancia es cero. 4.- Se necesita un derecho de vía menor, aproximadamente de unos 8 metros para transmitir cd, en comparación a la correspondiente para la ca, que es de aproximadamente 20 metros entre conductores externos. 5.- Se necesitan menos conductores, y por consiguiente se necesitan menos torres de transmisión
Operación de Transformadores en paralelo: Cuando se desea alimentar una carga que excede o puede exceder la capacidad de un transformador existente, entonces se puede conectar un segundo transformador en paralelo, esto puede ocurrir con transformadores monofásicos o trifásicos. Los requerimientos esenciales para una correcta operación en paralelo de dos o más transformadores son los siguientes: 1. La polaridad debe ser la misma. 2. La relación de transformación debe ser igual. 3. La impedancia porcentual (en porcentaje) debe ser la misma. 4. La rotación de fases (defasamiento) debe ser igual. 5. Los diagramas vectoriales y los defasamientos deben ser los mismos. El concepto general de operación en paralelo de los transformadores se muestra en la siguiente figura, que generaliza casos de transformadores monofásicos y trifásicos. Una condición deseable también para la conexión en paralelo de transformadores, es que en los transformadores que tienen distinta potencia en KVA, la impedancia equivalente debe ser inversamente proporcional al valor de la capacidad individual en KVA, para prevenir de esta manera presencia de corrientes circulantes.
BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERÍA COLEGIO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÓN
ING. LUIS JUÁREZ PEREA
TRAB AJ O DE INVESTIGACIÓN: 1. Partes del Transform ador 2. Conexio nes Especiales. 3. Transform adores en Paralelo
Francisco Sánchez Lara Matricula: 201023574
