partes de un transformador

BENEMERITA UNIBERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

ALUMNO: GUEVARA MALDONADO RAÙL

201223746

MATERIA: TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÒN

PROFESOR: LUIS JUAREZ PEREA

TRABAJO: PARTES DE UN TRANSFORMADOR

TRANSFORMADORES Y MOTORES DE INDUCCIÒN

PARTES DE UN TRANSFORMADOR

1.-NUCLEO MAGNETICO O ARMAZÒN

Sustancialmente se puede decir que un transformador está constituido por un

núcleo de material magnético que forma un circuito cerrado, y sobre de cuyas

columnas o piernas se localizan los devanados, uno denominado “primario” que

recibe la energía y el otro secundario, que se cierra sobre un circuito de utilización

al cual entrega la energía.

El núcleo determina características relevantes, de manera que se establece una

diferencia fundamental en la construcción de transformadores, dependiendo de la

forma del núcleo, y puede ser llamado “núcleo tipo columnas” y el “núcleo tipo

acorazado”,

Está construido por laminaciones de acero al silicio (4%) de un grueso del

orden de 0.355 mm de espesor.

El tipo de núcleo es enrollado o tipo acorazado de 5 piernas para los

transformadores trifásicos. Este tipo de núcleo con entre hierros

escalonados, minimiza las pérdidas sin carga. Este tipo de núcleo es

tratado térmicamente (en una atmósfera controlada) para revelar los

esfuerzos mecánicos y reestablecer sus propiedades electromagnéticas


2.-ENROLLAMIENTO PRIMARIO, SECUNDARIO, TERCIARIO, ETC.

Bobina primaria

La bobina primaria, la primera parte integrante de un transformador de

distribución, se compone de cable de cobre recubierto con esmalte y enrollado

alrededor de un núcleo magnético. La corriente entrante de baja, de alta tensión

alterna a partir de la planta de energía fluye a través del cable y en el proceso

genera un flujo magnético.

Bobina secundaria

El flujo magnético producido en la bobina primaria (o devanado primario)

desarrolla un campo magnético en una bobina secundaria. Las bobinas

secundarias consisten en aluminio o cobre en una cinta de espesa, con un

aislamiento de papel impregnado con resina. Similar a la bobina primaria, estas

cintas de aluminio o de cobre se enrollan alrededor de un imán. El campo

magnético generado en la bobina secundaria induce una corriente de alta corriente

y baja tensión alterna en la cinta, que fluye hacia fuera del transformador como

energía lista para usar.

Los dos bobinados primario y secundario, rara vez se apartan en dos simples

grupos de espiras, encimándolas; generalmente se apartan en dos partes o más

envueltas uno encima del otro, con el embobinado de baja tensión en la parte

interna. Dicha conformación sirve para los siguientes propósitos:

o Simplifica el problema de aislar el embobinado de alto voltaje del núcleo.

o Causa mucho menos filtración de flujo, como sería el caso si los 2

embobinados estuvieran separados por alguna distancia del núcleo.

o Mejora la refrigeración


Enrollamiento Terciario

Este arrollamiento de estabilización se le dotó con el nombre de Terciario, ya que,

además de confinar las corrientes homopolares, se utilizó y aún hoy se utiliza en

alguna ocasión (aunque rara), como arrollamiento para alimentar los servicios de

iluminación y fuerza que utilizaba el retén de las subestaciones, así como la

conexión de elementos de compensación de potencia reactiva (batería de

condensadores y reactancias inductivas).

La utilización como fuente de alimentación del Terciario está en desuso, ya que el

arrollamiento Terciario será más frágil ante un cortocircuito al no estar

dimensionado para ello4. Esto es especialmente cierto en transformadores en los


que se tiene generación tanto en el primario del transformador como en el

secundario; en esos casos una falta en el Terciario es alimentada tanto desde el

lado de alta como desde el lado de baja, con lo que la corriente de defecto es muy

elevada.

Es por esto que si se utiliza dicho arrollamiento, se colocan entre las fases, unas

pantallas protectoras, y si no se utiliza, se les colocan a los terminales unas

caperuzas protectoras.

3.-BOQUILLAS TERMINALES (BUSHING)

Las boquillas se emplean para pasar de un conductor de alta tensión atreves de

una superficie aterrizada, como son el caso del tanque de un transformador o de

un reactor. Las boquillas deben ser capaces de transportar las corrientes de los

equipos en régimen nominal y de sobrecarga, de mantener el aislamiento tanto

para tensión nominal como para sobretensiones y de resistir también esfuerzos

mecánicos. Las boquillas de acuerdo a las funciones desempeñadas se pueden

clasificar en:

Boquillas de terminales de línea

Boquillas de terminales en neutro

Boquillas de terciario

Las boquillas para transformadores y reactores son del tipo exterior-inmersa, es

decir una extremidad está destinada a la exposición a la intemperie y la otra

inmersa en aceite aislante. Las boquillas de terminales de línea son en general de

papel impregnado con aceite con distribución capacitiva provista de derivaciones

para prueba y eventualmente de derivaciones de tensión.


Las boquillas de terciario y neutro pueden ser de papel impregnado en aceite o

con resina, con o sin distribución capacitiva. Los transformadores trifásicos deben

estar provistos con tres (3) bornes en el lado primario (M.T.) y cuatro (4) en el lado

secundario (B.T.), incluyendo el neutro accesible. Las bornes del primario estarán

instaladas sobre el tanque mientras que las

bornes del secundario estarán instaladas en

el frontal de la cuba.

Las terminales de M.T. y de B.T. deben estar

designadas mediante una marca fácilmente

visible.

4.-TANQUE O CUBIERTA

Un tanque de acero con recubrimiento en

polvo y una junta sellada sirve como el

paquete mecánico o contenedor de

protección para las partes activas del transformador. Tiene un aceite mineral no

conductor inerte, que sirve de refrigeración y protección contra la humedad, y en el

que se sumerge el conjunto de la bobina de núcleo. El depósito también contiene

buje, y en algunos casos equipos auxiliares para el transformador. Una vez

sellado, el tanque está instalado en un poste de electricidad o en una base de

concreto de acero revestido colocado bajo la tierra.

Generalmente es cilíndrico, su finalidad es mantener el nivel del aceite en el

tanque principal del transformador; de acuerdo con su forma será dimensionado

para contener entre 10%y 20%del volumen total de aceite con lo cual se puede

hacer frente a cualquier variación del nivel de aceite debido a variación de

temperatura.

De acuerdo a su diseño hay tanques lisos, con aletas, con ondulaciones y con

radiadores, dependen del tipo de aceite y medio de refrigeración para su

selección.


En general, consiste en una caja rectangular dividida en dos compartimientos.

1.-Un compartimiento que contiene el conjunto convencional de

núcleo-bobinas.

2.-Un segundo compartimiento para terminaciones y conexiones

de los cables. Los conductores de cable primario están conectados

por medio de conectores de enchufe para la conexión y

desconexión de la carga. Los conductores del secundario van, por

lo general, atornillados a terminales de buje.

3.-Tienen fusibles de varias clases que van en un porta fusibles

colocado en un pozo que está hallado del tanque, de manera

que pueda secarse del mismo.

5.-MEDIO REFRIGERANTE

El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior,

este medio puede ser aire o bien líquido.

La transmisión del calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente,

dependiendo de los siguientes factores:

i. La más volumétrica.

ii. El coeficiente de dilatación térmica.

iii. La viscosidad.

iv. El calor específico

v. La conductividad térmica.

En condiciones geométricas y térmicas idénticas, el aceite es mejor conductor

térmico que el aire, es decir resulta más eficiente para la disipación del calor.

la transferencia del calor a través del tanque y los tubos radiadores hacia la

atmósfera es por radiación.


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 como son:

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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 corrugadas o bien provistos con tubos

radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con

voltajes superiores a 15 kV.

5. Tipo OA/FA


Transformador 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.

El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene

además buenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes

funciones:

Actúa como aislante eléctrico.

Actúa como refrigerante.

Protege a los aislamientos sólidos contra la humedad y el aire.

6.-SERPENTINES Y APARATOS DE REFRIGERACION

Los transformadores en aceite poseen diferentes métodos de ventilación con el

objeto de mantener sus temperaturas de operación dentro de valores normales (no

excediendo los 55 o65°C sobre la temperatura ambiente). Para el efecto, en cada

método utiliza accesorios como radiadores, ventiladores, intercambiadores de

calor, bombas de circulación, etc., los cuales se encuentran instalados

generalmente en el tanque del transformador y son usados de forma individual o

en conjunto. Algunos de los métodos de ventilación usados en transformadores

son:

Refrigeración natural

Refrigeración por aire forzado

Refrigeración por aceite forzado

Refrigeración por agua

Combinación de los anteriores.


La eliminación del calor, es necesario para evitar una temperatura interna

excesiva que podría acortar la vida del aislamiento, provocado por las

pérdidas generadas en los devanados, pero también estas pérdidas

dependen del diseño, la construcción, el tipo de transformador, sus

características de voltaje, corriente y potencia, empleando así los distintos

tipos de enfriamiento y diferentes equipos para poder disipar y eliminar el

calor generado. Figura 7 Transformador de potencia con radiadores,

bombas y ventiladores en conjunto para poder disipar el calor generado por

las perdidas.

7.-INDICADORES

La función del indicador magnético de nivel de aceite (figura 8) es la de indicar y

controlar el nivel del líquido aislante dentro del tanque de expansión del


transformador. Se lo instala en la pared desmontable del tanque de expansión y

está constituido por una caja circular magnética cubierta por un frente de vidrio a

través del cual se observa un cuadrante graduado y un índice que señala el nivel

correspondiente al líquido aislante. La caja posee dos sectores: una

anterior hermética al aceite y a la humedad y otro posterior que se introduce en el

tanque y en el cual está montado un imán permanente el cual se encuentra

vinculado mediante un eje y una varilla a un flotante. En el sector anterior, dentro

de la caja, y en un eje coaxial al que tiene fijado el imán permanente, giran

solidarios un imán permanente, dos contactos de mercurio y la aguja indicadora.

De esta manera la variación del nivel de aceite captada por el flotante,

se transmite por acople magnético, en desplazamientos angulares del índice y los

contactos de mercurio los cuales al llegar a cierto ángulo se cierran.

Una caja de bornes, ubicada debajo del sector anterior, lleva una bornera que

recibe a los conductores que vienen de los contactos de mercurio y provee

la conexión de los cables del circuito exterior.

Los contactos al cerrarse accionan independientemente y en forma secuencial los

circuitos de alarma y desenganche. El indicador de nivel se fija en su posición por

medio de pernos roscados y soldados al tanque de expansión y una junta

de goma-sintética asegura la estanqueidad del sistema.


8.-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.

El conmutador solamente se puede accionar estando desconectado el

transformador. En grandes transformadores, se emplean interruptores

escalonados, que conectan o desconectan espiras adicionales. Dichas espiras

están montadas separadamente, constituyendo una bobina de maniobra y se

puede conectar y desconectar también en carga y bajo tensión.

MEDIDORES DE TEMPERATURA

Con la finalidad de que el personal encargado de la operación y mantenimiento del

transformador pueda conocer la temperatura del líquido aislante, devanados, así

como la del transformador, los fabricantes del mismo instalan los medidores de

temperatura en el tanque del transformador.

MEDIDORES DE NIVEL


El indicador de nivel de aceite señala el nivel del líquido aislante contenido en el

tanque principal del transformador o en comportamientos asociados. En los

transformadores con tanque de conservación el medidor de nivel se encuentra

instalado a un costado del mismo. En los transformadores sellados el medidor de

nivel está instalado justo a la altura del nivel de aceite.

9.-HERRAJES


Como se ha mencionado antes, los núcleos de los transformadores tienen partes

que cumplen con funciones puramente mecánicas de sujeción de las laminaciones

y estructuras, estas partes o

Elementos se conocen como “herrajes” o armadura y se complementan con componentes

como:

Fibra de vidrio o

madera para protección de la sujeción de los yugos


partes de un transformador

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