Universidad Nacional del Santa E.A.P. de Ingeniería en Energía MAQUINAS ELECTRICAS "Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación" UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Facultad de Ingeniería E. A. P. de Ingeniería en Energía Departamento Académico de Energía y Física “Cambios en la Corriente de magnetización al variar las dimensiones del núcleo de un transformador de 3000 kva en la empresa hayduk” RESPONSABLE: Cesar López Aguilar INTEGRANTES: 1 PÉREZ FÉLIX, Miguel Ángel SALINAS VÁSQUEZ, Eduardo CERCADO CASTRO, Lyonnel CENIZARIO AVALOS, Héctor
Variación de la corriente de magnetización al varias las dimensiones del nucleo
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Universidad Nacional del Santa E.A.P. de Ingeniería en Energía MAQUINAS ELECTRICAS
"Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación"
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFacultad de Ingeniería
E. A. P. de Ingeniería en Energía
Departamento Académico de Energía y Física
“Cambios en la Corriente de magnetización al variar las dimensiones del núcleo de un transformador de
3000 kva en la empresa hayduk”RESPONSABLE: Cesar López Aguilar
INTEGRANTES:
Nuevo Chimbote – Perú05/12/2015
1
PÉREZ FÉLIX, Miguel ÁngelSALINAS VÁSQUEZ, EduardoCERCADO CASTRO, LyonnelCENIZARIO AVALOS, Héctor
Universidad Nacional del Santa E.A.P. de Ingeniería en Energía MAQUINAS ELECTRICAS
Cambios en la Corriente de magnetización al variar las
dimensiones del núcleo de un transformador de 3000 kva 13200/440v en la empresa
hayduk
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RESUMEN
El presente trabajo de Investigación tiene por finalidad evaluar los cambios
en la corriente de magnetización variando las dimensiones del núcleo de un
transformador de distribución de 3000 kVA 13200/440 V de conexión
Triangulo - Estrella, cuyo transformador es utilizado en la empresa HAYDUK
para lo cual se tiene en cuenta el cálculo de la corriente de magnetización,
obtenida a partir de una realidad problemática que es el transformador de
3000 kVA y el cambio de las dimensiones del núcleo del transformador.
Para el cálculo de la corriente de magnetización se utiliza la ecuación de
Ampere que relaciona la Intensidad Magnética del material del núcleo, el
número de bobinas, el área del núcleo, la longitud efectiva.
Para conseguir la veracidad de los resultados de la investigación, se ha
considerado una metodología cuantitativa basándonos en el cálculo manual y
el uso del software Excel.
En cuanto a la realidad problemática se tuvo en cuenta el transformador
existente, los catálogos correspondientes, visitas técnicas a la Empresa
Hayduk, revisión de protocolo de pruebas de transformadores.
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6.1. DATOS Y TABLAS.......................................................................................................18
6.2. Propiedades de Materiales Aislantes.....................................................................19
6.3. Propiedades de Materiales Conductores...............................................................20
6.4. Propiedades de materiales y chapas magnéticas...............................................20
6.5. TRANSFORMADOR TRIFASICO 3000 kVA (FOTOS)...........................................21
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1. CAPITULO I: INTRODUCCIÓN
1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
El transformador de distribución de 3000 kVA 13200/440V, se utiliza en los
sistemas de distribución eléctrica de la empresa pesquera HAYDUK.
El núcleo de este trasformador es de la forma acorazado trifásico, está
compuesto de tres embobinados.
El embobinado es de un material llamado cobre totalmente aislado.
Las pérdidas de energía se dan mayormente en los entrehierros que existen al
momento de funcionar dicho equipo, también se puede decir que existen
perdidas de energía en la no estabilidad que existe en la tensión.
La corriente de magnetización es nuestra incógnita que hemos podido calcular
y según cálculos efectuados varia conforme a como variamos las dimensiones
del núcleo.
El material del núcleo es de hierro fundido, tiene un coeficiente de
permeabilidad.
1.2. LUGAR Y DONDE SE REALIZO EL ESTUDIO
Se ha tomado como muestra de estudio dicho transformador que pertenece a
la Empresa HAYDUK ubicada en la ciudad de Coishco. El estudio se realizó en
la misma empresa tomando todas las medidas de seguridad apropiadas y con
las recomendaciones necesarias.
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1.3. JUSTIFICACION
Las invenciones de transformadores de distribución eléctrica data del año de
1884 para ser aplicado en los sistemas de transmisión que en esa época eran
de corriente directa y presentaban limitaciones técnicas y económicas. Es un
dispositivo que permite modificar potencia eléctrica de corriente alterna con un
determinado valor de tensión y corriente en otra potencia de casi el mismo
valor pero, generalmente con distintos valores de tensión y corriente.
El transformador es uno de los equipamientos más importantes dentro de la
estructura de los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) presentándose en
diferentes tipos, tamaños y configuraciones. Un transformador actúa como un
nodo de interconexión para dos puntos de diferentes niveles de tensión y por
ello el funcionamiento continuo del transformador es de vital importancia en la
confiabilidad del sistema eléctrico dado que cualquier trabajo de reparación no
programada, especialmente la substitución de un transformador defectuoso, es
muy caro y demorado. De este modo, su protección es sumamente importante
para la operación estable y confiable de los SEP y la actuación desnecesaria
de relés de protección (especialmente el relé diferencial) debe ser evitada. Por
causa de la magnetización del núcleo de hierro, en el momento en que el
transformador sin carga es energizado, aparece en el bobinado primario una
corriente transitoria conocida como “corriente inrush” o corriente de
magnetización, la cual se presenta como picos transitorios cuya amplitud
puede alcanzar valores elevados poniendo en riesgo la vida útil del
transformador. Los transformadores utilizados en SEP requieren, en régimen
permanente, corrientes de excitación del orden de 0,5 – 0,2 % de la corriente
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nominal, en tanto que, durante el proceso de energización la corriente de
magnetización transitoria puede presentar un valor de pico inicial elevado (10 –
20 veces el valor de pico de la corriente nominal del transformador), duración
de varios ciclos, amplio espectro de componentes armónicas, predominando la
segunda armónica.
La corriente de magnetización fluye solamente en uno de los bobinados del
transformador resultando en grandes corrientes diferenciales que pueden
ocasionar la operación del relé de protección. Sin embargo, estos casos no son
condiciones de falla y los relés de protección deben discriminar correctamente
el fenómeno de energización de un evento de falla interna. La protección
diferencial es utilizada en transformadores con potencias superiores a 10MVA,
sin embargo, la protección de sobrecorriente se utiliza como protección
principal en bancos de transformadores con capacidades menores.
1.4. FORMULACION DEL PROBLEMA
¿En qué medida la variación de las dimensiones de núcleo determina la
corriente de magnetización de un transformador trifásico 3000 kVA 13200/440?
1.5. HIPOTESIS
Aumentando las dimensiones del núcleo del transformador aumentaremos la
corriente de magnetización junto con la potencia, pero ahora en la actualidad
cabe la posibilidad que con la ayuda de la automatización se puede reducir las
dimensiones del núcleo sin disminuir la corriente de magnetización.
1.6. OBJETIVOS
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Determinar en qué medidas las dimensiones de las medidas del núcleo
afectan la corriente de magnetización.
1.7. PLAN GENERAL EXPERIMENTAL
El presente estudio de investigación se realizó teniendo en cuenta:
Recopilación de información bibliográfica de los procedimientos para calcular la
corriente de magnetización.
Se determinaron las muestras, mediante una visita a la Empresa Hayduk en el la
zona de mantenimiento junto con personas encargadas de dicha zona.
Se determinó el procedimiento práctico.
Implementación de materiales.
Se realizó el procedimiento para calcular la corriente de magnetización.
Se procesó la información recaudada y se pasó a construir el modelo matemático
mediante ecuaciones y correlaciones guiándonos de fuentes bibliográficos.
Se elaboró las conclusiones y recomendaciones según nuestro modelo
matemático.
2. CAPITULO II : REVISION BIBLIOGRAFICA
El análisis de la mejora de la eficiencia energética de los grandes transformadores
inmersos en aceite es un tema que se encuentra en continua evolución a nivel
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mundial. En la actualidad, numerosos grupos de trabajo de carácter internacional
llevan a cabo tareas de investigación y publicación de nuevos avances en este campo
de la mano de comités internacionales. Entre los comités electrotécnicos
internacionales más destacados, se encuentra el Consejo Internacional de Grandes
Sistemas Eléctricos, conocido por sus siglas en francés CIGRE (Conseil International
des Grand Réseaux Électrique) fundado en París en 1921 y el IEEE Transformer Committee Task Force on Power. Las últimas publicaciones más destacadas en
este aspecto tratan diversos temas relacionados con la mejora de los sistemas de
monitorización de cambiadores de tomas y pasatapas y gestión de repuestos ,
métodos de determinación de la degradación del papel aislante , software de gestión
de vida de transformadores , líquidos aislantes a base de esteres no inflamables ,
futuro de los transformadores obsoletos , análisis de fallos en transformadores ,