Transformadores de potencia y distribución

Aguayo Florecin Saby Hellen. Fernández Ramos Flor Elizabeth. Naupari Pastrana Christian. Saavedra Veramendi José Carlos. Corcino Morales Rulan Chayito. Melendrez Girón Eder Jhon.

Transformadores

Se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.

Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferro magnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo (que es fabricado de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico).La palabra transformador fue acuñada por Blathy Otto.Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Karoly Zipernowsky, Otto Blathy y Miksa Deri, crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna, descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:

Donde Vs es la tensión en el secundario y Ns es el número de espiras en el secundario; Vp y Np corresponden al primario.

Funcionamiento de un Transformador Básico

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

• Se denomina con este nombre al aparato eléctrico cuya función es convertir la corriente alterna de alta tensión y débil intensidad; en una de baja tensión y gran intensidad.

• Es aquel que maneja grandes magnitudes de voltio amperios VA, los cuales se expresan en KVA o en MVA .

• Otros transformadores de potencia, realizan una función dedicada o cautiva, cuando alimentan un solo equipo exclusivamente.

Por ejemplo: En una industria pesada, un transformador toma energía a nivel de 34.500 Voltios (34,5 KV) y la transforma a 4.160 Voltios (4.16 KV), para alimentar un motor especial de 5.000 caballos (HP).REPRESENTACION GRAFICA EN UN DIAGRAMA

UNIFULAR

Características Generales:• Usualmente se considera un transformador de potencia

cuando su capacidad es de un valor a partir de: 500 KVA, 750 KVA, 1000 KVA, 1250 KVA o 1.25 MVA

• Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA

• Tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV • Frecuencias de 50 y 60 Hz.

Aplicaciones• Están instalados en subestaciones para la distribución de la energía

eléctrica. Efectuando la tarea intermediadora entre las grandes centrales de generación y los usuarios domiciliarios o industriales; que consiste en reducir los altos niveles de voltaje [con el cual es transmitida la energía] a magnitudes de voltaje inferiores, que permiten derivar circuitos a los usuarios en medias o bajas tensiones.

• También se da una aplicación similar, en las grandes centrales de generación, donde los transformadores de potencia, elevan los niveles de voltaje de la energía generada a magnitudes de voltaje superiores, con el objeto de transportar la energía eléctrica en las líneas de transmisión.

Criterios para seleccionar un Transformador de Potencial (TP)

Función a desempeñar. Relación de Transformación. Clase de Precisión. Tolerancia. Tensión Nominal.

Errores en los transformadores de potencia

Existen 2 tipos de errores que afectan a la precisión de las medidas hechas con transformadores de potencial.• Error de relación: Es la diferencia entre la relación verdadera

entre la tensión del primario y secundario y la relación indicada en la placa característica.

• Error de ángulo: Es la diferencia en la posición de la tensión aplicada a la carga secundaria y la tensión aplicada al devanado primario. Se representa con el símbolo (g ), está expresado en minutos y se define como positivo cuando la tensión aplicada a la carga, desde el terminal secundario marcado al no marcado, está adelantada respecto a la tensión aplicada al primario desde el terminal marcado al no marcado.

Designación de la carga

Volt amperes

secundarios

Factor de potencia

de la cargaW 12.5 0.1X 25 0.7Y 75 0.85Z 200 0.85

ZZ 400 0.85

Norma Americana ASA:Estas normas han clasificado características de precisión de los transformadores para el servicio con aparatos de medición.La clase y limites de precisión definidas por norma ASA, pueden verse en la siguiente tabla.Tabla : Carga normalizada para transformadores de potencial.

Norma Alemana VDE:Esta norma VDE, normaliza para cada clase de precisión, la capacidad de los enrollados del transformador de potencial en VA.Las clases de precisión son 3-1-0,5-0,2-0,1 y ella debe mantenerse para cuando el voltaje primario no varíe más allá del 20% sobre su tensión nominal, excepto en los de clase 3 en que se garantiza solo para su tensión nominalTabla 3: Errores máximos admisibles para transformadores de potencial

Clase de Rango de voltaje

Error máximo

Error máximo

exactitud primario de voltaje de fase0.1 0.8 - 1.2 Vn ± 0.1% ± 5min0.2 0.8 - 1.2 Vn ± 0.2% ± 10min0.5 0.8 - 1.2 Vn ± 0.3% ± 20min1 0.8 - 1.2 Vn ± 1.0% ± 40min3 1.0 Vn ± 3.0%

TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION

TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION

Descripción:• Se utilizan en intemperie o interior para

distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería y explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION• Se denomina transformadores de distribución, generalmente

a los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos.

• Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

Características Generales:• Potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA • Tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. • Se construyen en otras tensiones primarias según

especificaciones particulares del cliente. • Se proveen en frecuencias de 50−60 Hz• La variación de tensión, se realiza mediante un

conmutador exterior de accionamiento sin carga.

TIPOS DE TRANSFORMACIÓN DE DISTRIBUCIÓN

POSTE MONOFÁSICO:Estos aparatos son aplicados a sistemas de distribución aéreos, tales como:• Fraccionamientos residenciales• Urbanizaciones• Zonas rurales Ventajas• Menor costo inicial• Rápida instalación POSTE TRIFÁSICO:Estos aparatos son aplicados a sistemas de distribución aéreos tales como:• Zonas urbanas• Fraccionamientos residenciales• Pequeñas industrias y comercios• Pozos de bombeo

• Tipo Pedestal:Diseñadas y construidas para operación en sistemas de distribución subterráneos, ofrecemos las alternativas de subestación tipo RADIAL o MALLA, dependiendo del tipo de circuito donde vayan a ser instaladas.• Tipo sumergible:Con el objeto de suministrar energía eléctrica segura y sin interrupción ante una inundación o eventualidad, así como evitar la contaminación visual en las construcciones, actos vandálicos a transformadores y tomas clandestinos, se ha incrementado la construcción de redes subterráneas conectadas con transformadores tipo sumergible.

• Tipo Subestación:Son aplicables a sistemas de distribución tanto en subestaciones interiores como exteriores, centros comerciales, cargas diversas, edificios oficinas, fabricas, bodegas, acoplamiento directo a tableros., etc.

PARTES CONSTITUTIVAS DE UN TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN

Transformador triángulo-triángulo (Dd)• En esta clase de transformadores, el

bobinado primario y secundario están conectados en triángulo, resultando las tensiones de línea y de fase iguales.

Transformador estrella-estrella, ( Yy )

• En esta clase de transformadores, las tres fases de ambos bobinados están conectados en estrella, siendo la tensión de línea 3 veces mayor que la tensión de fase.

Transformador triángulo- estrella, ( Dy )

• En esta clase de transformadores, las tres fases del bobinado primario están conectadas en triángulo, mientras que las del bobinado secundario lo están en estrella.

Transformador estrella- triángulo, ( Yd )

• En esta clase de transformadores las tres fases del bobinado primario están conectados en estrella y las del secundario en triángulo.

Transformador estrella - zigzag, ( Yz )• Se consigue la conexión zigzag

descomponiendo cada fase del bobinado secundario en dos mitades, las cuales se colocan en columnas sucesivas del núcleo magnético y arrollada en sentido inverso y conectado los finales en estrella.

DIFERENCIA ENTRE TRANSFORMACIÓN DE DISTRIBUCIÓN Y DE POTENCIA

• Tanto los transformadores de potencia como los transformadores de distribución se utilizan en aplicaciones T&D (Transmisión y Distribución).

• La diferencia entre un transformador de potencia y uno de distribución hace referencia a sus dimensiones y a la tensión de entrada.

• Un transformador de distribución opera típicamente desde 25KVA hasta 1MVA, y con una tensión de entrada de 1Kv hasta 36Kv, mientras que un transformador de potencia opera típicamente desde 5MVA hasta 500MVA, con tensiones superiores a 36KV.Un caso particular es el segmento de los transformadores industriales.