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I. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL TRANSFORMADOR
I - 1 Definición
I - 2 Voltaje y Flujo magnético senoidal
I - 3 Utilidad del transformador
I - 4 Clase de aislamientos (Voltajes)
I - 5 Normas Técnicas
II. PARTES CONSTITUTIVAS
II - 1 El núcleo
II - 2 Bobina de baja tensión
II - 3 Parte activa y conexiones
II - 4 Tanque y accesorios
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III. CLASIFICACION DE LOS TRANSFORMADORES
III - 1 Por su alimentación
III - 2 Por el tipo de construcción del núcleo
III - 3 Por su capacidad
IV. MATERIA PRIMA
IV - 1 Lámina magnética
IV - 2 Aislamientos
IV - 3 Conductores
IV - 4 Hierro
IV - 5 Aceite
IV - 6 Aisladores
IV - 7 Conmutador de derivaciones
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V. DISEÑO
V - 1 Formulario de características técnicas
V - 2 Diseño bobina baja tensión
V - 3 Diseño bobina alta tensión
V - 4 Diseño del núcleo
V - 5 Diseño del tanque
V - 6 Cálculo de la refrigeración
VI. PRUEBAS DE LABORATORIO
VII. PROTOCOLO DE PRUEBAS
I -1 DEFINICION
UN TRANSFORMADOR ES UN DISPOSITIVO ELECTRICO,
ESTATICO, QUE FUNCIONA CON CORRIENTE ALTERNA Y
TRANSFIERE LA ENERGIA DE UN CIRCUITO PRIMARIO A OTRO
CIRCUITO SECUNDARIO Y VICEVERSA POR INDUCCION
ELECTROMAGNETICA
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PARAMETROS
P, E, F, N2, ⌽PIF = E I (KVA)
P3F = √3 X E I (KVA)
Lx
L
Lx
L
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A) VOLTAJE ALTERNO
El flujo es también sinusoidal
t
FF = Vrms/Vav =1.11
T=1/F
Vp=Vm (pico o máximo)
Vp
Vrms
Vav
+V
/2
-V
T/2 T
instantáneo
/2 = 90º
Vav = 0.637xVp
= Vm x Sen
2
VpVrms
LEY DE FARADAY
dt
dne
Es el valor máximo positivo o negativo que
alcanza la onda.
Es el valor de voltaje o corriente continua
que produce sobre una resistencia la misma
disipación de potencia que la onda.
VRMS=
VP=
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+
+
-
T/2 T
T/2
DONDE:
N NUMERO DE ESPIRAS
F CICLOS POR SEGUNDO O Hz
INDUCCIÓN MAGNÉTICA EN
GAUSS
A AREA TRANSVERSAL EN cm2
E VOLTAJE o f. e .m EN VOLTIOS
mx=2 ; T=1/F
-
2
81044.4 xxxxx ANFE
81044.444.4 xxxxxxxx ANFNF
φF4n
2T
2φn
T
φn
dt
dφne xxx
xx
0
I - 3 UTILIDAD DEL TRANSFORMADOR
EL TRANSFORMADOR FUE INVENTADO POR EL ING. WILLIAM
STANLEY EN EL AÑO DE 1886 EN ASOCIO CON EL INDUSTRIAL
GEORGE WESTINGHOUSE Y FUE LA SOLUCION A LOS
PROBLEMAS QUE SE PRESENTABAN CON LA CORRIENTE
CONTINUA.
SU PRINCIPAL IMPORTANCIA EN LA INDUSTRIA ES LA DE
MODIFICAR LOS FACTORES DE LA POTENCIA ELECTRICA
TRANSMITIDA (TENSION E INTENSIDAD) ADAPTANDOSE A LAS
CONDICIONES OPTIMAS QUE SE PRECISEN. TODO ELLO
SUCEDE CON UN RENDIMIENTO QUE SUPERA A LA DE
CUALQUIER OTRA CLASE DE APARATOS ELECTRICOS
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ESQUEMA DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCION DE ELECTRICIDAD, DESDE LA
PLANTA GENERADORA HASTA LOS CONSUMIDORES
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TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y DE POTENCIA
Tabla 4 NORMA C57-12.00
Clase de Aislamientos y Ensayos Dieléctricos
Para Transformadores inmersos en aceite.
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1.2 A 10 30 36 1
1.2 10 45 54 1.5
2.5 A 15 45 54 1.5
2.5 15 60 69 1.5
5.0 A 19 60 69 1.5
5.0 19 75 88 1.6
8.7 A 26 75 88 1.6
8.7 26 95 110 1.8
15 A 34 95 110 1.8
15 34 110 130 2.0
18 40 125 145 2.25
25 50 150 175 3.0
34.5 70 200 230 3.0
CLASE AISLA.
KV.
ENSAYO BAJA FREC.
KV.
BIL Y ONDA COMPLETA
KV CRESTA
ONDA RECORTADA
KV CRESTA
MINIMO TIEMPO DE
DESCARGA
MICRO-SEGUNDOS
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TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y DE POTENCIA
TABLA 10 NORMA C57-12.00
CLASE DE AISLAMIENTOS
NIVEL BÁSICO DE IMPULSO Y ENSAYOS DE FRENTE DE ONDA PARA TRANSFORMADORES INMERSOS EN
ACEITE.
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1.2 45 75 0.5
2.5 60 100 0.5
5.0 75 125 0.5
8.7 95 165 0.5
15 110 195 0.5
25 150 260 0.5
34.5 200 345 0.5
CLASE AISLA.
KV.
BIL MINIMO VOLTAJE DE
CRESTA
TIEMPO DETERMINADO
PARA LA DESCARGA
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NORMAS TÉCNICAS INTERNACIONALES:
AMERICANAS: ANSI C 57-12:00
EUROPEAS : VDE
COLOMBIANAS: ICONTEC (NTC)
VENEZOLANA: COVENIN
NACIONALES:
NORMA TECNICA ECUATORIANA INEN:
NTE INEN 2110 Transformadores. Definiciones.
NTE INEN 2111 Transformadores de Distribución. Pruebas eléctricas. Primera
Revisión.
NTE INEN 2112 Transformadores. Especificaciones de devanados y sus
derivaciones.
NTE INEN 2113 Transformadores. Determinación de pérdidas y corriente sin
carga.
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NTE INEN 2114 Transformadores nuevos monofásicos de distribución.Valores
de corriente, sin carga, pérdidas y voltaje de corto circuito.
Segunda Revisión.
NTE INEN 2115 Transformadores nuevos trifásicos de distribución.Valores de
corriente sin carga, pérdidas y voltaje de corto circuito.
Segunda Revisión.
NTE INEN 2116 Transformadores. Impedancia y pérdidas con carga.
NTE INEN 2117 Transformadores. Relación de transformación.Verificación de
la Polaridad y desplazamiento angular.
NTE INEN 2118 Transformadores. Medida de la resistencia de los devanados.
NTE INEN 2119 Transformadores. Pruebas de calentamiento para
transformadores sumergidos en aceite con elevación de
650C de temperatura de los devanados. .
NTE INEN 2120 Transformadores. Requisitos.
NTE INEN 2125 Transformadores. Pruebas del dieléctrico.
NTE INEN 2126 Transformadores. Límites de calentamiento.
NTE INEN 2127 Transformadores. Niveles de aislamiento.
NTE INEN 2128 Transformadores. Requisitos de funcionamiento en
condiciones de altitud y temperatura diferentes de las
normalizadas.
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NTE INEN 2129 Transformadores. Determinación del voltaje de cortocircuito.
NTE INEN 2130 Transformadores. Placa de características.
NTE INEN 2131 Transformadores de distribución. Valores nominales
de potencias aparentes. Primera Revisión.
NTE INEN 2132 Transformadores de distribución. Transformadores
reconstruidos. Primera Revisión.
NTE INEN 2133 Transformadores. Aceites aislantes para transformadores.
NTE INEN 2138 Transformadores de distribución. Certificados de
pruebas. Primera Revisión.
NTE INEN 2139 Transformadores monofásicos. Accesorios.
NTE INEN 2140 Transformadores trifásicos. Accesorios.
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P1 = V1 x I1
(Voltamperios)I1
Im
I2
N1 > N2
I1 < I2
N1
N2
P2 = V2 x I2
(Voltamperios)
3
2
1
4
CORTE DEL NUCLEO
ARMADO NUCLEO TRIFASICO
3 COLUMNAS
NUCLEO MONOFASICO
ACORAZADO
ARMADO NUCLEO TRIFASICO
5 COLUMNAS
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ELABORACION BOBINA
BAJA TENSION
ELABORACION BOBINA
ALTA TENSION
BOBINA TERMINADA
BAJA – ALTA TENSION
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SIN CONECTAR CONEXION PARTE ACTIVA
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A. TANQUE METALICO (LAMINA DE HIERRO DE 3mm)
B. AISLADORES BT DE PORCELANA CLASE 12 KV
C. AISLADORES AT DE PORCELANA CLASE 15-25-34.5 KV
D. MEDIO REFRIGERANTE (ACEITE MINERAL)
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BUSHING WELL
INSERT
ELBOW CONECT
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BAYONETA FUSIBLE BAYONETAAPARTARRAYO
AISLADOR BT
TIPO EX-MOUNT
SISTEMA DE ACEITE.-EL LLENADO DE ACEITE A LOS TRANSFORMADORES SE HACE AL VACIO A
09 ATMOSFERAS, Y CON UNA RIGIDEZ DIELECTRICA DEL ACEITE CON
UN VALOR MINIMO 40 KILOVOLTIOS. EL ACEITE ES CALENTADO A 40º
CENTIGRADOS DURANTE DOS HORA EN LA FILTROPRENSA
BOMBA DEL VACIOFILTROPRENSA
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LOS TRANSFORMADORES SE CLASIFICAN SEGÚN:
III - 1 SEGUN LA FUENTE DE ALIMENTACION
III - 2 POR EL TIPO DE CONSTRUCCIÓN DEL NÚCLEO
III - 3 POR SU CAPACIDAD
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A2. TRANSFORMADOR
BIFASICO
A1. TRANSFORMADOR
MONOFASICO
A3. TRANSFORMADOR
TRIFASICO
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a. DE COLUMNA
b. ACORAZADO
PUEDEN SER NUCLEO APILADO O ENRROLLADO
TIPO ACORAZADO CON NUCLEO
APILADO
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A. TRANSFORMADORES DE
DISTRIBUCIONHASTA 167 KVA 1F
HASTA 450 KVA 3F
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A. TRANSFORMADORES DE POTENCIAMAYORES 167 KVA 1F
MAYORES 450 KVA 3F
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A) SEGÚN EL MEDIO REFRIGERANTE PUEDEN
SER:
TRANSFORMADORES TIPO SECOS
TRANSFORMADORES INMERSOS EN ACEITE
B) CONVENCIONALES
C) AUTOPROTEGIDOS
D) TRANSFORMADORES TIPO PEDESTAL O
PADMOUNTED
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PARTE ACTIVA GABINETE
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PARTE ACTIVA GABINETE
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TRANSFORMADOR TRIFASICO DE SIETE AISLADORES DE
BAJA TENSION PARA DOS VOLTAJES
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A) E: 34500
B) E/E1Y: 13200/22860 Y
2400/4160 Y
C) E/E1GrdY:
39840/69000 GrdY
2 AISLADORES
DE AT. 5 – 333 KVA.
ALTA TENSION
TRANSFORMADOR
MONOFASICO
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CONVENCIONAL
DETALLE DE
ACCESORIOSE1GrdY/E: 22860 GrdY/13200
22000 GrdY/12700
13200 GrdY/7620
PARARRAYO 8 KV.
BREAKER PARA BAJA TENSION
FUSIBLE DE EXPULSION DE ALTA TENSION
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CSP
TIPO RADIAL
TIPO MALLA
D -1 TRANSFORMADOR MONOFASICO
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D - 2 TRANSFORMADOR TRIFASICO
TIPO RADIAL TIPO MALLA
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IV - 1 LAMINA MAGNETICA
1.- LAMINA MAGNETICA
MATERIALES MAGNETICOS.- MIENTRAS LAS CUALIDADES DE
LOS MATERIALES CONDUCTORES SE DEFINE MEDIANTE LA
RESISTIVIDAD, LOS MATERIALES MAGNETICOS SE
CARACTERIZAN POR LA PERMEABILIDAD ABSOLUTA μ, QUE ES
EL FACTOR DE PROPORCIONALIDAD ENTRE LOS MODULOS DE
LA FUERZA MAGNETICA H Y LOS DE LA INDUCCION
MAGNETICA β.
β = μ * H μ = β / H
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HABITUALMENTE PARA CARACTERIZAR LAS PROPIEDADES
MAGNETICAS DE LOS MATERIALES SE RECURRE NO A LA
PERMEABILIDAD ABSOLUTA μ, SINO A LA PERMEABILIDAD
RELATIVA μr, QUE ES IGUAL A LA RELACION ENTRE LA
PERMEABIDAD ABSOLUTA Y LA DEL VACIO μo
μo = 1,256*10ˉ H/m μr = μ / μo = 0,8* μ*10
PARA EL VACIO Y EL AIRE μr = 1 H = 0,8*β*10
6 6
6
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LOS MATERIALES FERROMAGNETICOS TIENEN UNA
PERMEABILIDAD MUY SUPERIOR A LA DEL VACIO (DEL ORDEN
DE MILES DE VECES) Y POR LO TANTO A IGUALDAD DE FUERZA
MAGNETICA SE OBTIENEN INDUCCIONES NOTABLEMENTE
MAS GRANDES.
Sef = E x 10 / (4,44*F*N2* β (cm.²))
A MAYOR INDUCCION, MENOR CANTIDAD DE LAMINA
MAGNETICA
8
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2. LAMINA DE GRANO ORIENTADO
UN DECISIVO PROGRESO EN EL MEJORAMIENTO DE LAS CUALIDADES
DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS SE LLEVÓ A CABO CON EL
PROCEDIMIENTO DE LAMINACIÓN EN FRÍO, SEGÚN UNA INVENCIÓN
AMERICANA QUE SE REMONTA AL AÑO 1934.
ÉSTAS NUEVAS LAMINACIONES SE OBTIENEN DE UN PRELAMINADO EN
CALIENTE DE POCOS MILÍMETROS DE ESPESOR, CON UN CONTENIDO
DE SILICIO DE APROXIMADAMENTE 3%, SOMETIDO A LAMINACIONES
EN FRÍO Y RECOCIDOS INTERMEDIOS EN ATMÓSFERA NEUTRA.
UN AUMENTO DEL CONTENIDO DE SILICIO DA LUGAR A PÉRDIDAS POR
UNIDAD DE PESO MENORES, PERO EL NÚCLEO SE PUEDE SATURAR A
INDUCCIONES MÁS BAJAS, EL MATERIAL SE VUELVE MÁS FRÁGIL Y SE
TIENE UNA MAYOR ABRASIÓN SOBRE LOS TROQUELES QUE SE UTILIZA
PARA LA FABRICACIÓN.
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3. AISLAMIENTOSÉSTOS MATERIALES TIENEN UNA AISLACIÓN SUPERFICIAL A BASE DE
UNA PINTURA INORGÁNICA DE ALTA RESISTENCIA MECÁNICA Y QUE
SOPORTA TEMPERATURAS SUPERIORES A 800ºC QUE ES LA
TEMPERATURA QUE ALCANZA DURANTE EL TRATAMIENTO TÉRMICO.
DEBE SER RESISTENTE DE ACEITE PARA TRANSFORMADORES
4. TRATAMIENTO TÉRMICOLAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE LOS ACEROS PARA USO ELÉCTRICO
SON ESPECIALMENTE SENSIBLES A LAS TENSIONES INTERNAS. TODA
DEFORMACIÓN ORIGINA UNA DISTORSIÓN DE LA RED O MALLA
CRISTALINA, QUE AFRECTA A LA RELACIÓN ENTRE FUERZA
MAGNETIZANTE E INDUCCIÓN Y AFECTA POR LO TANTO, A TODAS LAS
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL CON EL OBJETO DE RELEVAR ÉSTAS
TENSIONES Y RECUPERAR LAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS ORIGINALES,
ES NECESARIO LLEVAR A CABO UN TRATAMIENTO TÉRMICO. EL
TRATAMIENTO TÉRMICO SE EFECTUA EN HORNOS DE RECOCIDO A
800ºC CON ATMÓSFERA CONTROLADA (NITRÓGENO)
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5. PROPIEDADES MAGNÉTICASEL ACERO AL SILICIO ES UNA ALEACIÓN DE HIERRO Y CARBONO QUE
CONTIENE EL SILICIO COMO ELEMENTO PRINCIPAL DE LA ALEACIÓN EN
UNA PROPORCIÓN DEL 1.8% AL 4%, DEPENDIENDO DEL TIPO DE ACERO.
SE OBSERVA EN LA TABLA QUE LOS VALORES PARA 60 HZ
CONSIDERANDO LA MISMA INDUCCIÓN ESTÁN AUMENTADOS UN 30%
DEL VALOR A 50 HZ
GradoEspesor
mm.
Densidad
gr/cm3
Máximas pérdidas W/Kgr
1,5 T 1,7 T
50
Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz
M - 2
M - 4 0,27 7,65 0,89 1,17 1,13 1,47
M - 5 0,3 7,65 0,97 1,28 1,18 1,55
M - 6 0,35 7,65 1,11 1,45 1,35 1,76
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IV - 2 AISLAMIENTOS DE TRANSFORMADORES
1. DEFINICIONES
EL AISLAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES, SEAN ÉSTOS DE
DISTRIBUCIÓN Ó DE POTENCIA, ES EL MÁS COMPLEJO DE ENTRE
LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS EXISTENTES. ESTO DEBIDO AL ROL QUE
DEBE CUMPLIR EL TRANSFORMADOR EN UN SISTEMA ELÉCTRICO,
QUE REQUIERE ALTA CONFIABILIDAD, POR LO QUE SE HACE
NECESARIO EL EMPLEO DE DISTINTOS MATERIALES EN EL DISEÑO
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2. MATERIALES
A) MATERIALES AISLANTES SÓLIDOS
ENTRE LOS MATERIALES AISLANTES SÓLIDOS TENEMOS:
A.1. PRESSPAN EN ROLLOS Y CARTÓN
EL PRESSPAN ES UN MATERIAL AISLANTE EN CAPAS, CON BASE DE
CELULOSA PARA LA CLASE A DE MATERIALES AISLANTES. JUNTO CON LA
ALTA RESISTENCIA A DESCARGAS DISRUPTIVAS Y LA BUENA CAPACIDAD DE
IMPREGNACIÓN CON ACEITE DE TRANSFORMADORES (DIELÉCTRICO DE
MEZCLA ACEITE – CELULOSA). LOS PRESPAN NO PRESENTAN NINGÚN
PUNTO DE FUSIÓN. DE AHÍ PUEDEN SOPORTARSE ALTAS CARGAS TÉRMICAS
DURANTE CORTO TIEMPO (EJ. : POCOS SEGUNDOS A 350 ºC). CON EL
PRESSPAN DIAMANTADO, CON RECUBRIMIENTO DE RESINA EPOXY EN
FORMA DE ROMBOS; LLEVA MEDIANTE APLICACIÓN DE TEMPERATURA,
PRESIÓN Y TIEMPO A UNA ADHESIÓN PARCIAL DEL CONDUCTOR
ELÉCTRICO CON EL AISLAMIENTO EN CAPAS, DANDO UNA RESISTENCIA
MECÁNICA MUCHO MAYOR.
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MATERIALES AISLANTES SÓLIDOS
TRANSFORMADORES SUMERGIDOS EN ACEITE
Detalle Espesor mm.
Densidad gr/cm3
Rigidez dieléctrica
kv/mm
Clase Empleo
Cartón Presspan
1.5 1.2 a 1.25 12 65 º Elaboración decasquillos, collarines,ductos derefrigeración
Papel Kraft
diamantado
0.13
0.25
0.9 a 1.1 12 65 º Aislamiento entrecapas de losdevanados de BT yAT
Papel crepé 0.14 0.71 10 65 º Elaboración deespaguetis para lasderivaciones y parael aislamiento determinales
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EN LOS TRANSFORMADORES SECOS SE EMPLEAN:
A) PAPEL NOMEX PARA AISLAMIENTOS ENTRE CAPAS
B) DUCTOS TÉRMICOS 200º C PARA REFRIGERACIÓN
C) CINTA TÉRMICA 200º C PARA ENVOLVER LOS CONDUCTORES DE LOS
BOBINADOS
B) FLUIDOS DIELECTRICOS
LOS FLUIDOS O LÍQUIDOS DIELÉCTRICOS CUMPLEN LA DOBLE FUNCION
DE AISLAR LOS BOBINADOS EN LOS TRANSFORMADORES Y DISIPAR EL
CALOR AL INTERIOR DE ESTOS.
EL LÍQUIDO DIELÉCTRICO MÁS EMPLEADO ES EL ACEITE MINERAL, EL
CUAL SE OBTIENE A TRAVÉS DE PROCESOS DE REFINACIÓN DEL
PETRÓLEO DE MANERA SIMILAR A LOS ACEITES LUBRICANTES.
EL ACEITE DEBGE TENER UNA RIGIDEZ DIELECTRICA MINIMA DE 30 KV Y
UN PUNTO DE BUYICIÓN POR ENCIMA DE LOS 150º C. PARA LOS
TRANSFOMADORES SECOS SE EMPLEA EL BARNIZ DIELECTRICO CLASE H
200º C
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UN CONDUCTOR ELÉCTRICO ES UN MATERIAL POR EL QUE PUEDE
HABER UN FLUJO DE CARGAS ELÉCTRICAS, CO0N CIERTA FACILIDAD Y
SIN DESCOMPONERSE QUÍMICAMENTE.
LA PRINCIPAL APLICACIÓN DEL CONDUCTOR ELÉCTRICO, ES EL
TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
LO QUE DEFINE LA CUALIDAD DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS ES
SU RESISTIVIDAD
2. RESISTIVIDAD (P)LA RESISTIVIDAD DE UN CONDUCTOR ES LA RESISTENCIA ELÉCTRICA AL
PASP DE LA CORRIENTE POR UNIDAD DE LONGITUD.
1. CONDUCTOR ELECTRICO
IV - 3 CONDUCTORES
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3. PESO ESPECIFICO
MATERIAL ۴(Ωxcm²/cm) (kgr/cm³)ג
ALUMINIO 2,789 x 10 -6 2,703 x 10 -3
COBRE 1,724 x 10 -6 8,89 x 10 -3
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EL HIERRO ES UN METAL MALEABLE, TENAZ, DE COLOR GRIS PLATEADO Y
PRESENTA PROPIEDADES MAGNÉTICAS; ES FERROMAGNÉTICO A
TEMPERATURA AMBIENTE, TIENE UNA DENSIDAD DE 7.65 gr./cm3
APLICACIÓN DEL HIERRO EN LOS TRANSFORMADORES
1. PERNOS PARA AJUSTE DEL YUGO
2. TEMPLETES DE 1/2 Y 5/8
3. PERFILES,VIGAS U,VIGAS H PARA ELABORACIÓN DE CULATAS Y
REFUERZOS DEL TANQUE.
4. PLANCHAS DE HIERRO CALIBRES 2mm., 3mm., 4mm.Y 6mm. PARA
ELABORACIÓN DE TANQUES
5. PLANCHAS DE 1mm. COL-ROLL (LAMINADO EN FRÍO) PARA
ELABORACIÓN DE LOS RADIADORES.
6. EJES DE 4”Y 6” PARA LA ELABORACIÓN DE LAS RUEDAS DE
TRANSPORTE.
7. PLANCHA DE ½”Y 1”PARA LA ELABORACIÓN DE OREJAS DE
LEVANTE
IV - 4 HIERRO
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PERNO DE SUJECION YUGO
CULATAS
TEMPLETES
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RADIADOR
TANQUE TRIFASICO
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EL ACEITE DIELÉCTRICO PARA TRANSFORMADOR DEBE SER MINERAL DE
BAJA VISCOCIDAD Y ALTO PUNTO DE EBUYICIÓN. SE OBTIENE A TRAVÉS
DE PROCESOS DE REFINCIÓN DEL PETRÓLEO.
PRUEBAS AL ACEITE DIELÉCTRICO
1. PRUEBA DE LA RIGIDEZ DIELÉCTRICA
OBJETO: Determinar la presencia de agentes contaminantes
como el agua, suciedad, polvo.
EQUIPO: Chispómetro.
VALOR MÍNIMO: 30 KV
MÉTODO: ASTM D877 Y ASTM D1816
2. NÚMERO DE ACIDEZ (NUMERO DE NEUTRALIZACIÓN)
OBJETO: Determinar la presencia de ácidos orgánicos que
degraden el sistema aislante
MÉTODO: ASTM D974
IV - 5 ACEITE
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3. TENSIÓN INTERFACIAL
OBJETO: DETECTAR LA PRESENCIA DE LODOS EN EL ACEITE Y
CONTAMINANTES POR DEGRADACIÓN DE LA CELULOSA MÉTODO:
ASTM D971
4. COLOR
OBJETO: COMPARAR EL COLOR DE UNA MUESTRA DE ACEITE CON
COLORES DE PATRONES NORMALIZADOS, A LOS CUALES SE ASOCIA
UN GRADO DE DEGRADACIÓN Ó CONTAMINACIÓN DEL ACEITE
MÉTODO: ASTM D1500
5. CONTENIDO DE AGUA
OBJETO: DETERMINAR LA CANTIDAD DE AGUA EN EL ACEITE
AISLANTE, YA SEA EN FORMA LIBRE DETECTABLE POR EXAMEN
VISUAL, Ó DISUELTA EN TODO EL ACEITE, LA CUAL SOLO SE PUEDE
DETECTAR POR EXAMEN DE LABORATORIO. ÉSTA CANTIDAD DE
AGUA EN EL ACEITE SE MIDE EN PARTES POR MILLÓN (PPM)
MÉTODO: ASTM D1298
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6. GRAVEDAD ESPECÍFICA
OBJETO: DETERMINAR LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DEL ACEITE. LA
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE UN ACEITE AISLANTE ES LA RELACIÓN DE
LOS PESOS DE VOLÚMENES IGUALES DE ACEITE Y AGUA A 15º C. LA
GRAVEDAD ESPECÍFICA ES UN INDICADOR DE LA CALIDAD DEL
ACEITE MÉTODO: ASTM D1298
7. FACTOR DE POTENCIA
OBJETO: DEFINIR LA MAGNITUD DE LA PÉRDIDA DE ENERGÍA
ELÉCTRICA DEL EQUIPO Y POR LO TANTO LA EFICIENCIA DE SUS
OPERACIONES. EL FACTOR DE POTENCIA DE UN TRANSFORMADOR SE
HA DEFINIDO COMO LA RELACIÓN EXISTENTE ENTRE LA POTENCIA
DISIPADA (PÉRDIDAS), EXPRESADA EN VATIOS Y EL PRODUCTO DEL
VOLTAJE EFECTIVO EN VOLTIOS PARA LA CORRIENTE EN AMPERIOS,
MEDIDOS EN DICHO EQUIPO EN EL MOMENTO DE LA PRUEBA. NOS DA
UNA IDEA DEL PASO Ó PÉRDIDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA A TRAVÉS
DEL ACEITE MÉTODO: ASTM D924
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Prueba Unidades Norma ASTM
Equipo de Prueba * Valor de Aprobación
Rigidez Dieléctrica KV D-877 Chispómetro Hipotronics OCD-90 26 (mínimo)
Rigidez Dieléctrica KV D-1816 Chispómetro Hipotronics OCD-90 23 (mínimo)
Rigidez Dieléctrica KV D-1816 Chispómetro Hipotronics OCD-90 34 (mínimo)
Número de acidez Mg KOH/g D-974 Bureta Schott Geratte TZ-50/80 0.2 (máximo)
Tensión interfacial Din/cm D-971 Tensiómetro Fisher SF-20 24 (mínimo)
Color ___ D-1500 Colorímetro Gering 1 (máximo)
Contenido de agua Ppm D-1533 Coulometro Metrohm 684 KF 35 (máximo)
Gravedad Específica G/ml D-1298 Aerómetro 0.7 – 1.0 0.91 (máximo)
Tabla 3
Análisis en laboratorio del aceite Dieléctrico
* Valores recomendados por la IEEE C-1991
DENSIDAD DEL ACEITE: 0.891 gr./C3
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HAY UNA SEGUNDA FORMA DE DETERMINAR LA CALIDAD DE LOS
ACEITES, EFECTUANDOLES UN ANÁLISIS DE LOS GASES COMBUSTIBLES
DISUELTOS EN ÉL.
LOS GASES COMBUSTIBLES SON GENERADOS POR FUNCIONAMIENTO
ANORMAL DEL TRANSFORMADOR, PRODUCTO DE
SOBRECALENTAMIENTOS Y ESFUERZOS ELÉCTRICOS.
LA CROMATOGRAFÍA DE GASES (CG) PUEDE DETECTAR FALLAS
INCIPIENTES EN LOS TRANSFORMADORES, A TRAVÉS DE LA PRESENCIA
DE GASES COMBUSTIBLES.
EL ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO CONSISTE EN LA EXTRACCIÓN Y
MEDICIÓN DE GASES QUE ESTÁN DISUELTOS EN EL ACEITE,
INCLUYENDO UNA IDENTIFICACIÓN Y MEDICIÓN DE CADA GAS
PRESENTE
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IV - 7 CONMUTADOR
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I. DATOS DE ENTRADA
POTENCIA: 50 KVA.
FASES: 1
FRECUENCIA: 60 HP
VOLTAJE AT: 13200 GrdY/7620
VOLTAJE BT: 120/240
TIPO: NUCLEO ENROLLADO
ACORAZADO.
BOBINA SANCUCHE
(BT – AT - BT )
POLARIDAD: ADITIVA (+)
GRUPO DE CONEXIÓN: Ii6
ANCHO FLEJE (b ): 18.4 cm.
INDUCCIÓN (β): 16000 gausse
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II. CALCULA SECCION DEL NUCLEO Y ESPIRAS BT
En = 0.166 x √F x KVA = 0.166 x √60 x 50 = 9.09
V2 ; V2 240
N2 En 9.09
TOMAMOS N2 = 28 ESPIRAS
En = N2 = = = 26.4
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240
28
E x 10 ⁸4.44 x F x β x N2
= 201.09cm²Sef =
Enf = = 8.57 Volt/Espira
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Sef = a x b x 0.95 (cm²)
Sef 201.09 , a
0.95 X b 0.95 X 18.4 2
a = 11.6cm
b = 18.4cm
Sef = 202.76cm
β = 15869 gauss
= = 11.5cm = 5.75 = 5.8 ai =
DATOS
FINALES
i
i
i i
i
f
a = 2 x 5.8 = 11.6i
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III. CALCULO BOBINA BT
KVA x 1000 50000
V2 240
TOMAMOS UNA DENSIDAD DE CORRIENTE ʆ2 = 2.5 A/mm²
= = 208.33AmpI2 =
I2 208.33
ʆ2 25
ESCOGEMOS UN ALAMBRE CUADRADO # 7 Sal = 12.86mm²
CALCULAMOS EL # DE ALAMBRES POR ESPIRA
= = 83.33mm²Sc2 =
Sc2 83.33
Sal 12.86
= = 6.47 # AL = 7# Alamb =
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Sc2f = Sal x # 12.86 x 7 = 90.02mm²
HAY CUATRO FORMAS DE ESCOGER EL NUMERO DE CAPAS
1.- DE UNA CAPA
2.- DE DOS CAPAS
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3.- DE TRES CAPAS
4.- DE CUATRO CAPAS COMPENSADO
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COMO EL TIPO DE TRANSFORMADOR QUE HEMOS ESCOGIDO ES DE
“BOBINA SANDUCHE”, BOBINA DE AT EN MEDIO DE DOS DE BT,
TENEMOS QUE DIVIDIR LA BOBINA DE BT EN DOS SECCIONES, UNA
INTERIOR Y AL OTRA EXTERIOR
NUMERO DE SECCIONES = 2
ESPIRAS POR SECCION =
N2
2=14
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DEFINIREMOS ENSEGUIDA LA ALTURA DE LA BOBINA.
HB = he + 2 X coll2
PRIMERO TERMINAMOS EL ANCHO DE CADA ESPIRA
EL ALAMBRE CUADRADO NUMERO SIETE TIENE LAS SIGUIENTES
MEDIDAS:
ANCHO = 3.82
ESPESOR = 3.82
Sal = 3.82 x 3.82 – 1.73 = 12.86mm²
3.82
3.82
ANESPI
3.82
ANESPI = ANCHO ESPIRA = 7 x 3.82 = 26.74
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he = (ESPICAP + 1) x 1.025 x ANESPI (mm)
ANALIZAREMOS PRIMERO LA PRIMERA FORMA DE CAPAS:
DE UNA CAPA POR SECCION
ESPIRAS POR CAPA = = 14
he = (14 + 1) x 1.025 x 26.74 = 411.1mm
MUY ALTA LA BOBINA, ESCOGEMOS LA SEGUNDA FORMA
N2
2
HB
he
COLLARIN
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DOS CAPAS POR SECCION
ESPIRAS POR CAPA = = 7
he = (7+1) x 1.025 x 26.74 = 219.26
COLLARIN DE 15mm
HB= he + 2 x coll2 = 219.26 + 2 x 15 = 249.26 (mm)
HBf = 250mm
MOLDE
N2
4
28
4
AM
BM
CM
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AM = HB + 50 (mm) = 300mm = 30cm
BM = a + 8 = 124mm= 12.4cm
CM = b + 5 = 189mm = 18.9cm
PERIMETRO DEL MOLDE = PM = 2 = (BM+CM) = 62.6cm
AISLAMIENTO ENTRE CAPAS DE BT
CLASE: 1.2kv
BIL: 30kv
Vcr = VOLTAJE DE CRESTA = 36Kv
Vrc = VOLTAJE DE RUPTURA POR CAPA = = = 18Kv
DE TABLA AIS22 = AISLAMIENTO ENTRE CAPAS = 0.08mm
DE 0.25mm DE ESPESOR AIS22 = 0.25
Vcr x 2
#CAPAS
36 x 2
4
i
i
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ALTA TENSION CLASE 15Kv
BIL = 95 Kv
Vcr = 165Kv
Vr/c = = 330Kv
DE TABLA AIS12 = 3mm = CASQ12
CALCULO ESPESOR BT INTERIOR
CASQUILLO BAJA NUCLEO = CASQ02 = 1.5mm
DUCTOS BT-NUCLEO = DUCTO2 = 0
DUCTOS ENTRE CAPAS DE BT-FRENTE = DUCT22F = 0
DUCTOS ENTRE CAPAS DE BT-COST = DUCT22C = 0
DUCTOS ENTRE BT- Y AT-FRENTE = DUCT12F = 6
DUCTOS ENTRE BT Y AT-COSTADO = DUCT12C = 0
165 x 2
1
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AIS02 = (CASQ02+DUC02C) x 1.15 = (1.5+0) x 1.15 = 1.725
AIS12 = (CASQ12+DUC12C) x 1.15 = (3+0) x 1.15 =3.45
ESC02 = (NC x ESPE2+(NC-1) x AIS22+DUCT22C) x 1.15 = 9.07mm
RM21 = (2+AIS02+0.5 x ESC02) x 1.15 = 9.5mm
L2i = (PM+2 x 3.1416 x RM21 x 0.1) x 1.15 = 78.86cm)
RM31 = RM21+0.5 x (ESC02+AIS12) = 15.76mm
Gc2i = (L2i x N2 x 0.5+140) x Sc2 x 8.89 x 10 = 9.96 Kgr
R2i = L2i x N2 x 0.5 x 1.724 x 1.26 x 10 /Sc2 = 0.00266 ohm
WC2i = R2i x I2² = 115.5 = 116 Vatios
WCd2i = 2.36 x ʆ2² x Gc2i = 116 Vatios
-5
-4
~