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Conexiones de Transformadores

Transformadores Monofasicos Los transformadores monofásicos son empleados frecuentemente Para suministrar energía eléctrica Para alumbrado residencial, toma-corrientes, acondicionamiento de aire, y calefacción.

Transformadores Trifásicos En la actualidad, la gran mayoría de los sistemas de distribución y generación de energía, son sistemas trifásicos de CA. Un transformador trifásico está constituido por tres transformadores, que se encuentran separados o combinados sobre un solo núcleo.

Conexiones de Transformadores Trifásicos Los primarios y secundarios de cualquiera de ellos pueden conectarse en estrella o en delta, dando lugar a un total de cuatro posibilidades de conexión en el transformador trifásico:

1. Circuito Delta-delta

Gráfica Explicativa

2. Circuito Delta-estrella

Gráfica Explicativa

3. Circuito Estrella-delta

Gráfica Explicativa

4. Circuito Estrella-estrella

Gráfica Explicativa

Operación de transformadores en paralelo

Conexión en paralelo Podemos clasificar transformadores por la potencia que manejan, por su construcción, por su operación. Los transformadores de potencia pueden llegar a cientos de miles de kilovolts en las grandes redes o a décimos de volts en equipos de comunicaciones o de uso doméstico.

- Por su construcción en cuanto al núcleo y bobinados podemos dividirlos en: - Tipo de columnas. - Tipo acorazado.

En ambos casos los núcleos se construyen con hierro laminado especial con alto contenido de silicio, laminaciones que están barnizadas y revestidas para aislarlas entre sí y reducir las corrientes parásitas de circulación. Forman un circuito magnético de alta permeabilidad y bajas pérdidas con entrehierros mínimos (laminaciones trabadas en forma alternada).

En los transformadores de columnas los bobinados son claramente visibles y están devanados sobre núcleos en forma de columnas, unidos por extremos, a las otras columnas por un yugo o puente. Las bobinas rodean a los núcleos. En los transformadores trifásicos de este tipo cada fase merced al bobinado existente sobre tres columnas crea su flujo magnético. En los transformadores acorazados el flujo producido por cada bobinado es encerrado en un anillo magnético, de modo que no hay interacción entre el flujo de una fase y las restantes. Los núcleos rodean las bobinas.

Los transformadores monofásicos pueden ser todavía más versátiles si tienen tanto el devanado primario como el devanado secundario fabricados en dos partes iguales. Las dos partes de cualquiera de los devanados pueden entonces ser reconectadas en serie o en paralelo, Configuración en Serie, Configuración en Paralelo. Los transformadores monofásicos tienen habitualmente sus devanados divididos en dos o más secciones. Cuando los dos devanados secundarios están conectados en serie, se agregan sus tensiones. Cuando los devanados secundarios están conectados en paralelo, se agregan sus intensidades.

consideremos que cada devanado secundario está calibrado a 120 volts y 100 amperes. En el caso de una conexión en serie, sería 240 volts a 100 amperes, o 24KVA. Cuando la conexión es en paralelo, sería 120 volts a 200 amperes, o bien 24KVA. En el caso de conexiones en serie, se debe tomar precauciones para conectar los devanados de tal manera que sus tensiones se agreguen. Si ocurre lo contrario, una corriente de corto circuito fluirá en el devanado secundario, provocando que el devanado primario cause un corto circuito a partir de la fuente. Esto podría dañar el transformador, así como la fuente, y tal vez el conector.

Cuando una cantidad considerable de energía está involucrada en la transformación de energía trifásica, es más económico utilizar un transformador trifásico. La colocación única de los devanados y del núcleo ahorra una gran cantidad de hierro, evita pérdidas, ahorra espacio y dinero.

Se entiende que tienen operación en paralelo aquellos transformadores cuyos primarios están conectados a una misma fuente y los secundarios a una misma carga

Razones para la operación de transformadores en paralelo Se conectan en paralelo cuando las capacidades de generación son muy elevadas y se requiere un transformador demasiado grande En una conexión de transformadores en paralelo, tenemos un voltaje de fuente, de cierto voltaje, entonces podemos decir que el voltaje de entrada es el mismo para los dos transformadores conectados en paralelo

Especificaciones Técnicas de Transformadores Estas especificaciones establecen los requisitos mínimos que Deben cumplir los transformadores trifásicos de distribución tipo pedestal, inmersos en líquido aislante, del tipo intemperie. Diseño y fabricación *Generalidades El transformador tipo pedestal debe tener un compartimiento Para los terminales de alta y Para los terminales de Baja tension. Donde cada compartimiento debe estar separado por barreras metálicas o de otro material rígido. El tanque del transformador y el compartimiento debe ensamblarse formando una unidad compacta. La unidad debe limitar la entrada de agua al compartimiento (excepto en el caso de inundaciones) sin que impida la operación del transformador.

Tabla Condición de Servicio Descripción Unidades Valor - Servicio - continuo - Temperatura Ambiente * Máxima ° C 40 * Media 24 * Mínima 15 - Altura sobre el nivel del mar M < 1000 - Valor promedio de radiación w/m2 1000 - Velocidad máxima del viento a 10 m de altura * Establece (5 minutos) Km./h 100 * Ráfagas (segundos) 125 - Clima Tropical - Humedad relativa % 80 45 * Peligro sísmico Elevado * Coeficiente de aceleración horizontal 0,3 * Coeficiente de aceleración vertical 0,21 - Nivel de contaminación III - Pesado

Características del Sistema CARACTERISTICAS UNIDAD REQUERIDO Tensión nominal (kV) 23,9 Frecuencia (Hz) 60 Tensión entre fase y tierra Solidamente puesto a tierra 13,8

Características Técnicas del Transformador CARACTERISTICAS UNIDAD REQUERIDO Uso - Intemperie Norma de Fabricación ANSI C57.12.26 COVENIN 536; y 2284 Tipo Frente Muerto Números de Fases 03 Número de Devanados Dos (02) Tipo de Enfriamiento ONAN Capacidad Nominal (según solicitud) (kVA) 75; 112,5;150;225:300;500; 750;1000; 1500; 2000 y 2500 Frecuencia Nominal (Hz) 60 DEVANADO PRIMARIO Tensión Nominal 24, 94 / 14,40 Y Tierra Grupo de Conexión YNyn0 Derivaciones de Tomas “tab”, sin carga 24.940 / 23.900 / 22.860 / 22.290 /21.720 Nivel Básico de Aislamiento (BIL) a la Onda 1,2/50μs en A.T. (kVpico) 125 Tensión Soportada a Frecuencia Industrial 60hz. a 1 min. en A.T. (kVrms) 40 Clase de Aislamiento Devanado A.T. (kV) 18

CARACTERISTICAS UNIDAD REQUERIDO DEVANADO SECUNDARIO Tensión Nominal Secuandaria (V) 208 /120 Nivel Básico de Aislamiento (BIL) a la Onda 1,2/50μs en A.T. (kVpico) 30 Tensión Soportada a Frecuencia Industrial 60hz. a 1 min. en A.T. (kVrms) 10 Clase de Aislamiento denavado B.T. (kV) 1,2 Independencia Máxima: 75 kVA. 112,5 kVA. a 300 kVA. 500 kVA. 750 kVA. a 2500 kVA. (%) 1, 00 a 5, 00 1, 20 a 6, 00 1, 50 a 7, 00 5,75 Aumento Promedio de Temperatura (en los devanados a plena carga) (°C) 65

*Generalidades El transformador tipo pedestal debe tener un compartimiento Para los terminales de alta y Para los terminales de Baja tension. Donde cada compartimiento debe estar separado por barreras metálicas o de otro material rígido. El tanque del transformador y el compartimiento debe ensamblarse formando una unidad compacta. La unidad debe limitar la entrada de agua al compartimiento (excepto en el caso de inundaciones) sin que impida la operación del transformador.

El compartimiento de alta y baja tensión debe situarse a los lados de una cara del tanque del transformador. Visto desde el frente, los terminales de baja tensión deben situarse a la derecha. Los dispositivos de conexión, protección y maniobra deben ser adecuados para la utilización de conectores aislados separables en el lado de alta tensión y debe tener la previsión para la instalación del asa de fijación. El transformador no debe tener abertura que permita la entrada de varillas, alambres o cualquier objeto que pueda entrar en contacto con partes energizadas. Aislador y Conectores de Alta Tensión Cada aislador de alta tensión deberá traer su correspondiente conector terminal constituido por un premoldeado de 25KV; 200 continuos. En este conector terminal, estarán alojados codos desconectables de 25KV ; BIL de 125 Kv pico.

Soporte Mufa Para el caso de la configuración en anillo deberá estar provisto por ochos soportes montado junto a los terminales de A.T., ubicado a 12,5 grados respecto a la horizontal y sirve para colocar los conectores modulares de A.T. Aisladores y terminales de baja tensión Serán cuatro (04), fabricados en cuerpo de porcelana, color gris; clase 1,2 KV, BIL de 30 kv pico. Los terminales de baja tensión tendrán un BIL de 30 kv pico y deben estar fijados externamente a la pared del tanque. La parte conductora debe ser de cobre estañado o cadmíado, del tipo espada, rectangular y los huecos. El terminal de neutro de baja tensión (Xo) debe estar aislado y ser de igual tipo al empleado para el resto de los terminales de baja tensión, y a su vez conectado internamente al punto de neutro de los devanados de alta y baja tensión.

Cambiador de Tomas Protecciones Deberá estar diseñado para operar sin carga, con indicación clara de su posición y bloqueo; será del tipo exterior 25 kV, BIL de 150 kVpico; 100amperios continuos, y estará ubicada en el compartimiento de A.T. Protecciones Lado Altas Tensiones La protección de sobre corriente se hará mediante los siguientes elementos o accesorios. Cortacorriente: Será del tipo pared inclinado con la combinación de fusible de expulsión del tipo Bay-O-Net. Este accesorio contendrá el cartucho fusible y dentro de éste, el elemento fusible reemplazable. b) Elemento fusible: Será del tipo reemplazable (Bay-ONet Dual Sensing) de capacidad acorde a la del transformador.

c) Fusible limitador o de respaldo: (Insulation link) para proteger a la red primaria de fallas de alta corriente en los devanados de alta del transformador, de capacidad acorde a la del transformador. Lado de Baja Tensión La protección en B.T. podrá hacerse mediante interruptores automáticos ó fusibles limitadores para cables; pero ellos están, intrínsecamente relacionados con el diseño de la red y no dependen de la construcción del transformador. Puesta a tierra y conexión del neutro En cada compartimiento del tanque, en su parte interior, se proveerán conectores tipo mordaza para la puesta a tierra; cada uno de ellos situada en la parte inferior del tanque a través de una pieza metálica roscada y que permitirá alojar conductores de cobre hasta el calibre No. 4/0 AWG. Allí se hará la puesta a tierra del tanque, del neutro concéntrico del cable primario y del terminal neutro. El conector depuesta a tierra del compartimiento y el terminal del neutro (Xo) de B.T. deberán conectarse entre sí, externamente, por medio de una pletina de cobre flexible, con capacidad suficiente para soportar la corriente de falla basada en la capacidad del transformador.

Características Mecánicas El neutro de las bobinas de A.T. debe ir conectado a la pared interna del tanque mediante un conector tipo grapa; igual se hará con la conexión externa. El gabinete debe estar puesto a tierra a través del tanque por algún medio distinto de aquél que puedan brindar los medios de sujeción del gabinete al tanque. Características Mecánicas Debe estar provisto de una válvula para liberar presiones internas. Deberá llevar un tapón roscado en el lado inferior del tanque en el comportamiento de baja tensión para drenaje y conexión del filtro de aceite. Deberá llevar un tapón roscado en el lado superior del comportamiento de baja tensión para el llenado. La unidad no presentará saliente, bordes ni aristas agudas cortantes. Todas las soldaduras deberán estar lisas.

Tanque Pintura El tanque debe ser herméticamente sellado. Debe tener una válvula para aliviar la sobre presión que resulte de la operación normal del transformador. Debe soportar una presesión relativa de 0,5 kg/cm2 sin que se produzca deformación permanente. Debe estar provisto de dispositivos para el vaciado y llenado del tanque. El tanque debe llenarse con líquido aislante que cumpla con la norma del fabricante. Pintura La pintura del tanque del transformador deberá resistir la corrosión, agua y demás agentes contaminantes debidos a la intemperie. El proceso será como se describe a continuación:

a) La preparación de la superficie debe efectuarse por uno de los siguientes métodos: - Por chorro de arena - Por medios químicos. b) Aplicación de fondo anticorrosivo: - Parte Interna: Aplicar un fondo anticorrosivo, el mismo debe ser del tipo Cromato de Zinc. - Parte Externa: Si requiere un fondo anticorrosivo, el mismo debe ser del tipo Cromato de Zinc. c) Acabado final: Se aplicará una pintura al horno o poliuretano de color verde, RAL 6001 ó 6005. El espesor total del acabado debe soportar 1000 horas en cámara salina. La parte inferior del tanque deberá tener un acabado final y a una altura de 100 mm de una capa de pintura bituminosa como protección adicional contra la corrosión.

Marcación y Rotulación Placa de Característica La placa de característica deberá ser indeleble, fabricada en aluminio resistente a la corrosión y contendrá la siguiente información: Número Serial Nombre del fabricante, lugar de fabricación Mes y año de Fabricación Clase de Enfriamiento Número de Fases Frecuencia Nominal (Hz) Potencia Nominal (kVA) Voltaje Nominal de A.T. (kV) Voltaje Nominal de B.T, (V)

Derivaciones de la Tomas (mostrando posición y voltaje) Aumento promedio de temperatura (a plena carga) (°C) Polaridad Impedancia de cortocircuito (%) Diagrama de conexión Corriente Nominal (A) Nivel Básico de Aislamiento (BIL) a la onda 1,2/ 50 μs (kVpico) A.T./B.T. Tensión soportada a frecuencia industrial (kVrms) A.T./B.T. Peso (kg) Volumen de Aceite (l) Marcación Los terminales deberán ser identificados como H1A; H1B; H2A; H2B; y H3A; H3B (alta tensión) y X1; X2; X3 y Xo (baja tensión). Se usará pintura de color negro, con letras y números de 40 mm de ancho y 60 mm de alto. La manija del cambiador de tomas en el compartimiento de alta tensión debe llevar una indicación de color Rojo que diga “OPERAR SIN TENSIÓN” En la tapa frontal lado derecho debe llevar una etiqueta de advertencia por choque eléctrico.

Marcación Los terminales deberán ser identificados como H1A; H1B; H2A; H2B; y H3A;H3B (alta tensión) y X1; X2; X3 y Xo (baja tensión). Se usará pintura de color negro, con letras y números de 40 mm de ancho y 60 mm de alto. La manija del cambiador de tomas en el compartimiento de alta tensión debe llevar una indicación de color Rojo que diga “OPERAR SIN TENSIÓN” En la tapa frontal lado derecho debe llevar una etiqueta de advertencia por choque eléctrico.

Disposiciones de Terminales AT

Disposiciones de terminales BT

Requisitos de la Materia Prima El fabricante deberá presentar a la compañía que compra el producto, una vez realizada la inspección final, los certificados de calidad de la materia prima utilizada en la fabricación de los transformadores, verificando que en tales certificados, figure la siguiente información general: Nombre del proveedor de la materia prima. Denominación del producto. Fecha de producción. Normas de Fabricación. Resultados de los ensayos, pruebas y análisis por cada material suministrado. Firma y sello del departamento de Control de Calidad.

Pruebas El fabricante deberá presentar certificado de pruebas del 100% de los transformadores a adquirir por capacidad. Las cuales que se efectuarán para verificar la calidad y uniformidad de la mano de obra y de los materiales usados en la construcción de los transformadores y para determinar los valores característicos de éstos. Las pruebas a realizar serán las siguientes: Relación de Transformación Ensayo en Vacío (permite conocer las pérdidas en el hierro y la corriente de excitación, ésta no debe exceder del 2%). Ensayo de Corto Circuito (permite conocer las pérdidas en el cobre y la impedancia de cortocircuito).

Ensayo de Tensión Aplicada (permite verificar el aislamiento entre bobinas y tanques, y entre bobinas) Ensayo de Tensión Inducida (para verificar aislamiento entre espiras de bobinas) Hermeticidad Rigidez dieléctrica del aceite Resistencia de Aislamiento (Megger) Comprobación de la polaridad. Perdidas Perdidas en vacío Las pérdidas en vacío o en el hierro, deben ser indicadas por el fabricante en su oferta a la tensión y frecuencia nominal. Pérdidas en cortocircuito Las pérdidas en cortocircuito o en el cobre deben ser indicadas por el fabricante su oferta a la corriente y frecuencia nominal.

Perdidas Totales Pérdidas Totales = Pérdidas en el Hierro + Pérdidas en el Cobre.