Partes de Transformadores Profesor: Héctor Barrios M. Alumno: Rubén Rodríguez Gómez

Introducción El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere energía de un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética. la transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los de voltajes de corrientes.  

Aspectos constructivos Partes de un transformador: Núcleo Devanado Sistema de refrigeración Aisladores de salida Relés de protección.

Partes principales del transformador

Núcleo Circuito magnético Chapas de acero al silicio Cubierto por material aislante Compuesto por: Columnas Culata Ventanas del núcleo

Núcleo Tipos de núcleo: ACORAZADO DE COLUMNAS

Núcleo Juntas Unión CULATA-COLUMNA TOPE SOLAPE

Devanados o Bobinas  Las bobinas son fabricadas con lamina de aluminio o cobre en baja tensión y con alambre de sección redonda o rectangular con un recubrimiento aislante de resinas de Polivinilo formal modificado, las cuales les da un elevado punto de ruptura dieléctrica, así como una adecuada resistencia a la exposición del liquido aislante del transformador, tal que no se deterioren sus propiedades o contamine el liquido aislante. Estos conductores son de clase térmica 120ºC. 

Devanados Disposición de los devanados CONCENTRICOS ALTERNADOS

Materiales aislantes  En las bobinas es utilizado el papel tipo kraft de clase térmica 120ºC con un recubrimiento de resina termofraguante en forma de rombos por ambos lados que proporciona máxima resistencia mecánica y dieléctrica.  En el conjunto núcleo-bobina se utiliza cartón prensado de origen celulósico, que proporciona el aislamiento necesario entre los devanados y el núcleo.  También en utilizado el papel crepe, así como los tubos de crepe para aislar debidamente las puntas de las bobinas que se conectan a las boquillas o al cambiador de derivaciones.  Estos aislamientos son compatibles con el líquido aislante del transformador sin que se alteren sus propiedades ni contaminen a este.  Con el propósito de tener una máxima efectividad de los aislamientos y curar la resina contenida en el papel kraft de las bobinas, los ensambles núcleo-bobina se introducen en hornos modulares que operan con un ciclo de temperatura cuidadosamente controlada, logrando así ofrecer una alta resistencia a los esfuerzos mecánicos producidos por fallas de corto circuito que afecte al transformador.   

 Tanque y gabinete  El material utilizado en la fabricación de los tanques y gabinetes es placa de acero estructural código ASTM-A-36 de primera calidad, el cual es preparado en maquina de corte, punzadoras, troqueladoras y dobladoras, los cuales son unidos posteriormente en un proceso de soldadura MIG.  Adicional a lo anterior, generalmente es utilizado en el área de las boquillas de baja tensión, acero inoxidable según código AISI-304, para servir como medio diamagnético al paso de corrientes superiores a los 1000 A. 

Sistema de refrigeración Pérdidas en el hierro y en el cobre Es necesario disipar el calor TRAFO SECO (aire) TRAFO en BAÑO DE ACEITE Aislante Refrigerante Tiene aditivos

Sistema de refrigeración Depósito de Expansión Cuba principal llena de aceite (menor oxidación) Absorbe las dilataciones del aceite. Lleva un filtro secante (humedad)

Sistemas de refrigeración Evolución: Aceite mineral Aceite sintético Aceite de silicona Resinas epoxy < 200 kVA → Sólo aceite Más de 200 kVA → Radiadores externos MVAs → Intercambiadores aceite-agua.

Aisladores pasantes y otros elementos Pasatapas → porcelana (rellenos de aire o aceite)

Protecciones del transformador El incremento del empleo de potencia en plantas industriales ha necesitado del cada vez más grande y caras subestaciones. Los transformadores utilizados en esas subestaciones necesitan una adecuada protección. Sistemas de protección: Las falla de transformadores además de las originadas por razones físicas o ambientales, son causadas por tres diferentes principales razones: Sobrecarga, Cortocircuito, Sobre voltajes. A continuación se describen a modo general los principales dispositivos de protección utilizados en los transformadores.

FALLAS DE UN TRANSFORMADOR FALLAS INTERNAS: cortos circuitos internos. (relé diferencial o de porcentaje diferencial ). FALLAS EXTERNAS: sobrecargas (relé de sobrecargas). Otros dispositivos de protección son: •Relé Buchholz. •Relé de imagen térmica. •Relé de presión súbita. •Relé de resistencia

PROTECCIÓN DIFERENCIAL •Es un relé que opera cuando el vector de diferencia entre dos o más cantidades eléctricas similares, excede un valor predeterminado. •Compara las corrientes de entrada y de salida del elemento protegido. •Opera abriendo los interruptores en ambos extremos del elemento •Sirve para proteger contra fallas internas en el transformador. Aspectos influyentes en la operación incorrecta del relé diferencial: •Niveles de tensión diferentes. •Desfasamiento de 30 grados entre las señales de entrada y salida. •Corriente inicial de magnetización. •La protección diferencial siempre se activa cuando detecta fallas dentro del sistema que esta protegiendo.

RELÉS DE SOBRECORRIENTE (50-51) •Pueden ser temporizados o instantáneos •Difíciles de coordinar, poco selectivos •Se utilizan como protección de respaldo en transformadores de potencia. •Necesidad de cambios de ajuste al cambiar la configuración del sistema y/o la corriente de carga. •Mejora de la actuación a través de direccionalidad y (o comunicación en extremos casos) límite: relés diferenciales, comparación de fases, etc.

RELÉ DE TEMPERATURA O TÉRMICO (49) Estos dispositivos son termómetros acondicionados con micro interruptores para mandar señales de alarma de disparo para la desconexión de carga o para arrancar ventiladores.

RELÉ DE PRESIÓN SUBITA(63) Se aplica para protección de transformadores de potencia para detectar y desfogar sobre presiones internas que puedan resultar peligrosas y cuyo origen sean fallas internas. RELÉ RELÉ DE PRESIÓN SUBITA(63) Esta colocado en la parte superior del tanque del transformador. Este relé opera con las variaciones bruscas dentro del tanque del transformador originada por los gases que se producen durante las fallas internas

RELÉ BUCHHOLZ Relé de aceite que se aplica solamente a transformadores con tanque conservador de aceite conectado con el tanque principal. Con este relé la protección se dispone solamente para fallas dentro del tanque del transformador. 

FIN