Transformadores secos Zaragoza Aplicaciones para drives © ABB Group 2009 | Slide 1

Índice Convertidores de frecuencia Transformadores especializados Efectos de los armónicos en los transformadores Diseño especial Ejemplos © ABB Group 2009 | Slide 2

Transformadores para convertidores de frecuencia I ABB es el suministrador líder mundial de convertidores de frecuencia de CA y de sistemas para uso industrial, comercial y aplicaciones residenciales, mejorando la flexibilidad, la eficiencia y los procesos de ahorro energético. © ABB Group 2009 | Slide 3

Transformadores para convertidores de frecuencia II Aplicaciones Cemento Minería y Mineral Generación de energía Papelería y alimenticia Petróleo y gas Petroquímicas Agua y reciclado Metalurgia Y muchos más... Naval © ABB Group 2009 | Slide 4

Transformadores para convertidores de frecuencia III Convertidores de frecuencia de ABB El conocimiento especializado de ABB, su experiencia en aplicaciones e instalaciones industriales y la flexibilidad para construir paquetes completos de acuerdo a las necesidades del cliente. ABB ha conseguido soluciones estándar, mediante una estrecha cooperación entre sus distintas divisiones, obteniendo un valor añadido, que se refleja en: Simplifica el proceso de suministro del equipo, la instalación y la puesta en funcionamiento. Acorta el tiempo de entrega. Beneficia al usuario final. Asegura el éxito en el funcionamiento del paquete completo. El cliente se siente seguro en manos de ABB. © ABB Group 2009 | Slide 5

Transformadores para convertidores de frecuencia IV Convertidores de frecuencia de ABB Dispositivos utilizados para variar la velocidad de los motores de CA. ABB dispone de la familia de convertidores más amplia del mercado con la más avanzada y probada tecnología. Los convertidores de corriente alterna, se pueden conectar a la mayoría de las máquinas rotativas, lo que resulta en mejoras en la flexibilidad, en el proceso de control, en la precisión, la productividad, la fiabilidad y la eficiencia energética. Los convertidores de CA, son una amplia familia de productos, de alta tecnología, aptos para distintas areas de aplicación: bombas, ventiladores, cintas transportadoras, molinos, propulsores, perforadores, turbinas de gas, estiradores, hormigoneras, elevadores. © ABB Group 2009 | Slide 6

Transformadores para convertidores de frecuencia V ACS 800 Fabricados según la norma IEC 60076-11, IEC 60146-1-3, IEC 61378-1. Transformadores de 2 y tres bobinados. Alta tensión, conexión en triángulo. Baja tensión triángulo y estrella. Desfase de 30º para el funcionamiento a 12 pulsos (transformadores de doble secundario). Se debe garantizar la máxima simetría entre los bobinados del secundario. Pantalla electrostática entre la bobina primaria y la secundaria. © ABB Group 2009 | Slide 7

Transformadores para convertidores de frecuencia VI ACS 1000 Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. Posibilidad de decalaje en primario, para obtener desfases de 15º (24 pulsos). Fabricados según la norma IEC 60076-11, IEC 60146-1-3, IEC 61378-1. Transformador trifásico tipo seco de doble secundario. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento. Ejemplo de la onda de tensión en modo común medida en el secundario respecto a tierra © ABB Group 2009 | Slide 8

Transformadores para convertidores de frecuencia VII ACS 1000i Fabricados según la norma IEC 60076-11, IEC 60146-1-3, IEC 61378-1. Transformador trifásico de tipo seco de cinco bobinados, generador de 24 pulsos integrado en convertidor ACS 1000. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento. Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. 24 pulsos Vacuum cast coil Transformer © ABB Group 2009 | Slide 9

Transformadores para convertidores de frecuencia VIII ACS 5000 Fabricados según la norma IEC 60076-11, IEC 60146-1-3, IEC 61378-1. 2 transformadores trifásicos de tipo seco de triple secundario, generador de 36 pulsos. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. © ABB Group 2009 | Slide 10

Transformadores para convertidores de frecuencia IX ACS 6000 En cumplimiento con las normas IEC 600146, IEC 60146-1-3 e IEC 61378-1. Opciones: Transformador trifásico de 6 pulsos y dos bobinados, Yy0. 2 transformadores trifásicos de 12 pulsos y dos devanados IIIy0 y Y/d11 (la serie de devanados primarios conectados en estrella (Y). 3 transformadores trifásicos de 18-pulsos y dos devanados, conectados en serie: IIIy0, IIIz040 y Yz1120 (serie de devanados primarios conectados en estrella (Y). © ABB Group 2009 | Slide 11

Transformadores para convertidores de frecuencia Aplicaciones Estos transformadores para convertidores, se utilizan en distintos tipos de aplicaciones, tales como: Tracción. Propulsión. Rectificación. Excitación. © ABB Group 2009 | Slide 12

Transformadores especializados Transformadores no estándar Los transformadores para convertidores de frecuencia, son transformadores no estándar, debido a la distorsión que crean los armónicos. Armónicos provenientes de los rectificadores. Sobrecargas debidas a demandas de servicio. Sobretensiones durante los transitorios. Debido a estos factores, estos transformadores requieren un diseño especial. © ABB Group 2009 | Slide 13

Efecto de los armónicos en los transformadores I Los armónicos son distorsiones en la red eléctrica que aparecen en los múltiplos de la frecuencia de suministro. Cualquier equipo que utiliza la electrónica para cambiar de una frecuencia y/o tensión a otra, generará corrientes armónicas y en consecuencia, una distorsión de la tensión. © ABB Group 2009 | Slide 14

Efecto de los armónicos en los transformadores II Rectificar la forma de onda de la corriente, a su frecuencia nominal o alguno de sus múltiplos, por medio de dispositivos electrónicos. Impedancia no lineal. Resistencias dependientes de la intensidad: lámparas fluorescentes, maquinas de soldar, hornos de arco eléctrico. Inductancias dependientes de tensión: transformadores y reactores. Conectar inductancias saturables tales como motores de inducción o transformadores. Cargas no lineales generan armónicos Fuentes de corrientes armónicas © ABB Group 2009 | Slide 15

Efecto de los armónicos en los transformadores III Fuentes de tensiones armónicas. Caídas de tensión en impedancias del circuito debidas a las corrientes armónicas. La forma de onda de tensión generada, no es del todo sinusoidal dependiendo del tamaño del generador, del número de polos, etc. Efecto de las tensiones armónicas. Aumento de las pérdidas en vacío. Aumento del nivel de ruido level. Efecto de las corrientes armónicas. Aumento de las pérdidas en carga. Sobrecalentamientos locales debidos a la distribución irregular de las pérdidas de Foucault. Sobre tensiones de resonancia. © ABB Group 2009 | Slide 16

Efecto de los armónicos en los transformadores IV Evaluación del contenido de armónicos. Factor de la distorsión total de armónicos (THD): Es el cociente entre el valor de la media cuadrática de la suma de todas las componentes armónicas hasta un determinado orden, y la media cuadrática de la componente fundamental: La limitación del factor de distorsión total de armónicos, tiene como objetivo prevenir la presencia simultanea de varias componentes armónicas, con gran amplitud. å ÷ ø ö ç è æ = H h Q THD 2 1 © ABB Group 2009 | Slide 17

Efecto de los armónicos en los transformadores V Niveles de compatibilidad para armónicos de tensión. De acuerdo a la IEC 61000-2-4 para ambientes de clase 3. THD  10% También hay limitaciones para el valor individual: Ordenes impares excluyendo los múltiplos de tres (3,9,15…). Ordenes pares. Ordenes impares múltiplos de tres. Inter armónicos. © ABB Group 2009 | Slide 18

Diseños especiales I Debido al flujo de las corrientes armónicas en ambos devanados, AT y BT, aparecen pérdidas adicionales y sobrecalentamientos, de modo que el transformador se debe sobredimensionar de acuerdo a una mayor potencia equivalente. Debido al flujo de corrientes armónicas a través de la red y de la impedancia del transformador, existe una distorsión de tensión (armónicos de tensión) en el núcleo magnético del transformador, que podría saturarlo. Para evitar la saturación del núcleo magnético, éste se debe sobredimensionar. © ABB Group 2009 | Slide 19

Diseños especiales I Para evitar el acoplamiento capacitivo, entre la alta tensión y la baja tensión, y para proteger de sobretensiones, a los dispositivos electrónicos de potencia en el lado de baja tensión, se recomienda colocar una pantalla electrostática entre las bobinas de alta tensión0 y las de baja tensión. En algunos casos, (p.e. ACS1000), debido al sistema flotante o a altos du/dt, se necesitan mayores niveles de protección en el lado de baja tensión. © ABB Group 2009 | Slide 20

Diseños especiales III Además, en el caso de transformadores de doble secundario, se deben considerar los siguientes puntos: La bobina de baja tensión colocada en la parte superior se debe sobredimensionar, a causa de su peor refrigeración (aire que asciende calentado por la bobina de baja tensión de la parte inferior). © ABB Group 2009 | Slide 21

Diseños especiales IV El número de espiras de las dos bobinas de baja tensión se debe modificar, para alcanzar la relación de transformación entre estos dos devanados. La impedancia entre las dos bobinas de baja tensión, se debe ajustar calculando y fabricando cuidadosamente las dimensiones de las bobinas. El factor espaciado, es peor debido al hueco de aislamiento entre los devanados, y debido al tamaño más grande del transformador. Para garantizar el buen funcionamiento, la alta tensión se lleva a cabo mediante dos circuitos paralelos con dos conmutadores, en lugar de un solo circuito. © ABB Group 2009 | Slide 22

Ejemplos ACS1000Aire ACS1000Agua ACS5000Aire ACS5000Agua © ABB Group 2009 | Slide 23

Transformadores tipo seco encapsulado Transformadores secos para convertidores para conseguir la satisfacción de nuestros clientes. © ABB Group 2009 | Slide 24

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