INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE POZA RICA

ALUMNO: Kroscop San Martin De Luna

CARRERA: Ing. Electromecnica

MATERIA: Maquinas Elctricas

GRUPO: 6to D.

DOCENTE: Ing. Luis Felipe Martnez Cisneros.

TRABAJO: Tarea 4

POZA RICA DE HIDALGO VERACRUZ A 8 DE MAYO DEL 2015.

1.- Frenado dinmico y mecnico de motores C.C y C.A

Tipos de transformadores trifsicos

Los transformadores se manejan en un amplio campo sirven para compensar las necesidades de los usuarios,

los transformadores de distribucin, acoplados sobre los postes, facilitan a los consumidores domsticos,

cantidades de potencia relativamente pequeas. Los transformadores de potencia se utilizan en

las plantas generadoras para elevar el valor de tensin generada a ms altos niveles para el transporte. La

tensin de transporte se reduce mediante transformadores en las subestaciones de distribucin local. En estos

transformadores de potencia se produce fuertes calentamientos debido al efecto Joule en las bobinas y por la

histresis, tambin debido a las corrientes de Foucault del ncleo. Es por lo cual se requiere de refrigeracin que

puede ser, por enfriamiento natural o forzado, o tambin por sistemas de circulacin de agua o aceite.

En la prctica se utiliza el aceite debido a su durabilidad y capacidad para disipar del calor. Existen hoy en da

transformadores de medida: de tensin, para medir voltajes, y de intensidad para medir corrientes, pero estos

son en gran parte transformadores monofsicos. Los transformadores de corriente polifsicos requieren tantos

pares de arrollamientos o carretes elementales como fases, tambin se hallan otros tipos de transformadores:

de audio y video, que funcionan a una amplia gama de frecuencias.

Tipos del ncleo

Los transformadores son de dos clases: ncleo o de columnas, y acorazado. Antes de describir la forma, se

analizara brevemente de que esta hecho este ncleo. El ncleo magntico est formado por lminas de una

aleacin de acero (aproximadamente 96%) en combinacin con silicio (aproximadamente 4%) llamadas

"laminaciones magnticas". Estas lminas tienen la propiedad de presentar prdidas relativamente bajas

debidas al efecto de histresis y las corrientes de Foucault. Barnices especiales, papel de seda, o simplemente

oxido en las chapas, proveen de aislamiento.

Los transformadores de potencia, usan lminas de cristal orientado cuyo espesor es de milmetros y contienen

entre 3% y 4% de silicio. Este tipo de laminacin del material magntico, presenta propiedades magnticas

mejores que la laminacin anteriormente descrita.

En los transformadores de potencia es necesario formar conductos de refrigeracin en el interior del ncleo,

para aumentar la capacidad de disipacin del calor, esto se lo realiza colocando separadores aislantes, de

espesor conveniente para la circulacin del aceite.

Con una idea de la composicin de los ncleos, se explicara la forma de estos y sus caractersticas.

Los tipos de ncleos son: tipo ncleo y tipo acorazado.

Tipo Ncleo.-

El tipo ncleo tiene tres columnas ubicadas paralelamente, unidas en sus partes inferior y superior por medio

de lminas de metal dispuestas de forma horizontal como se ve en la figura.

Sobre cada columna se devana el conductor primario y secundario de la fase correspondiente. Existe un

desequilibrio debido a las corrientes magnetizantes de las tres fases que son distintas entre s, dado a que el

circuito magntico de la columna central es corto que las columnas laterales. Este desequilibrio tiene influencia

solamente para las condiciones de operacin en vaco.

Tipo Acorazado.-

Este tipo de ncleo, a comparacin con el ncleo tipo columna tiene la ventaja con respecto al llamado tipo

columna, de reducir la dispersin magntica, es el ms comn en los transformadores monofsicos. En el ncleo

acorazado, los devanados se localizan sobre la columna central.

Dado que las tenciones en el transformador tipo acorazado presentan menos desviaciones en las salidas de las

fases este trasformador es principal que el trasformador tipo ncleo

Formas de los devanados:

La forma de los devanados en los transformadores dependen en parte del nivel de voltaje que manejan

consiguindolos clasificar en devanados de baja y alta tensin, la razn principal por la que los hemos clasificado

los devanados de esta manera es porque los razones que se toman en clculo al momento del diseo de los

devanados en baja tensin son diferentes a los usados en el diseo de los devanados de alta tensin.

Devanados en alta tensin.- Los transformadores de alta tensin son usados especialmente en lneas

de distribucin en el cual ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, donde se puede

prestar atencin una gran contradiccin de tensiones razn por la cual los criterios de diseo son diferentes a

los usados en los transformadores de baja tensin.

Estos tienen muchas ms espiras que los devanados de baja tensin. Son compuesto de dos maneras: la

primera se conoce como tipo bobina y est formado de varias capas de cable, estas bobinas tienen forma

discoidal y se conectan en serie para obtener el total de espiras de una fase; la segunda forma

de construccin es la de capas, que es una sola bobina con varias capas, la longitud de esta bobina es similar

a las varias bobinas discoidales precisas para transigir el devanado equivalente, por lo normal, el nmero de

espiras por capa en este tipo de devanado; es principal al constituido de varias bobinas discoidales.

Devanados en baja tensin.- Son aquellos que trabajan en baja tensin estn constituidos de dos o tres capas

sobrepuestas de espiras, estas espiras estn encerradas entre s por papel o ms habitualmente se usan cables

esmaltados.

Disposicin de los devanados. En el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se

encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la difusin del flujo. Esto se logra de mejor manera

cuando existe un buen alejamiento entre las espiras de la bobina y ubicando al primario lo ms cerca posible

del secundario. Para alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de disposicin de devanados:

El devanado concntrico simple, donde cada uno de los devanados est distribuido a lo largo de toda la columna

del ncleo, el devanado de tensin ms baja se encuentra en la parte interna, ms cerca del ncleo y aislado

de este, mientras que el de tensin ms elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados.

En el devanado tipo alternado, cada uno de los dos devanados est subdividido en cierto nmero de bobinas

que estn dispuestas en las columnas en forma alternada.

El devanado concntrico doble, es aquel que se consigue cuando el devanado de menor tensin se divide en

dos mitades dispuestas correspondientemente al interior y al exterior uno de otro. Esta configuracin de

devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de dispersin es la mitad del valor de la reactancia

de dispersin que produce el concntrico simple, mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar tales

reactancias, repartiendo en forma distinta las posiciones de las bobinas de los dos devanados.

Grupos de conexin

Existe un grupo de conexin sistematizada, consiste en las conexiones de los dos arrollamientos y el desfase

entre las fuerzas electromotrices correspondientes a ambos arrollamientos. Cada uno de estos se identifica con

una cifra o ndice de conexin que multiplicada por 30, da como deduccin el desfase en retraso, que existe

entre las tensiones del mismo gnero(simples o compuestas) del secundario respecto al primario del

transformador en cuestin.

Estudio de la transformacin trifsica en conexin estrella-estrella (Yy) con arrollamiento terciario:

La conexin estrellaestrella posee la gran ventaja de reducir la tensin por fase del transformador,

pero muestra inconvenientes cuando las cargas no estn equilibradas. Para evitar estos inconvenientes se

dispone de un arrollamiento terciario el cual est conectado en tringulo y cerrado en cortocircuito sobre s

mismo. Las fuerzas magnetos motrices, primarias y secundarias, debidas a esta sobrecarga, se compensan en

cada columna, con lo que desaparecen los flujos adicionales y, con ellos, los inconvenientes que resultaban de

las cargas desequilibradas.

El devanado terciario puede utilizarse para suministrar cargas locales con la tensin ms conveniente.

Puede alimentar los circuitos de control y las instalaciones auxiliares en las estaciones transformadoras.

Estudio de la transformacin trifsica en conexin tringulo estrella (Dy)

Existen cuatro formas de montaje con lo que respecta a la estrella secundaria:

Desfase de 30 (Dy1).

Desfase de 150 (Dy5).

Desfase de -30 (Dy11).

Desfase de -150 (Dy7).

De estos grupos de conexin se utilizan en la prctica el Dy5 y el Dy11. Este sistema de conexin es el ms

utilizado en los transformadores elevadores de principio de lnea, es decir en los transformadores de central. En

el caso de cargas desequilibradas no provoca la circulacin de flujos magnticos por el aire, ya que el

desequilibrio se compensa magnticamente en las tres columnas.

Como se puede disponer de neutro en el secundario, es posible aplicar este sistema de conexin a

transformadores de distribucin para alimentacin de redes de media y baja tensin con cuatro conductores.

Reparto de las corrientes en los arrollamientos de un transformador trifsico en conexin tringulo estrella,

con una carga desequilibrada

Estudio de la transformacin trifsica en conexin estrella-zigzag (Yz) Para evitar el inconveniente de cargas desequilibradas se conecta el arrollamiento secundario en zigzag. Esta

conexin consiste en hacer que la corriente circula por cada conductor activo del secundario, afecte siempre

igual a dos fases primarias, estas corrientes se compensan mutuamente con las del secundario.

Designando arbitrariamente los terminales del primario y con respecto a estas designaciones el secundario

ofrece cuatro posibilidades distintas de conexin, dos de ellas que proceden del neutro. Estos grupos de

conexin son:

Desfase de 30 (Yz1).

Desfase de 150 (Yz5).

Desfase de -30 (Yz11).

Desfase de -150 (Yz7).

De estos grupos de conexin los ms utilizados son el Yz5 y el Yz11. Este tipo de conexin se emplea para

transformadores reductores de distribucin, de potencia hasta 400KVA; para mayores potencias resulta ms

favorable el transformador conectado en tringulo estrella.

Representacin esquemtica y diagrama vectorial de un transformador trifsico conexin estrella zigzag.

Estudio de la transformacin trifsica en conexin tringulo-tringulo (Dd) Tambin ahora existen cuatro posibilidades de conexin que corresponden a las siguientes condiciones.

a) los terminales de la red primaria y secundaria pueden ser homlogos o de opuesta polaridad

b) la sucesin de estos terminales en el circuito interno puede ser la misma para ambos sistemas o inversa.

En la prctica se emplean solamente dos grupos de conexin que corresponden, respectivamente a un desfase

de 0 y a un desfase de 180.

Cada aislamiento debe soportar la tensin total de la lnea correspondiente y, si la corriente es reducida, resulta

un nmero elevado de espiras, de pequea seccin. Si se interrumpe un arrollamiento, el transformador puede

seguir funcionando aunque a potencia reducida, con la misma tensin compuesta y con una intensidad de lnea

a la que permite una sola fase.

Se limita a transformadores de pequea potencia para alimentacin de redes de baja tensin, con corrientes de

lnea muy elevadas por la ausencia de neutro en ambos arrollamientos.

Transformacin trifsica utilizando dos transformadores Tambin de las conexiones estndar de los transformadores existen otras conexiones para lograr una

transformacin trifsica solamente con dos trasformadores:

Algunas de las ms importantes son:

Conexin abierta (o V-V)

Conexin en Y abierta - abierta

Conexin Scout-T

Conexin trifsica en T

Brevemente explicaremos el funcionamiento de cada una de ellas:

Conexin abierta (o V-V)

Esta transformacin puede utilizarse cuando por ejemplo en una conexin de transformadores separados,

una fase tiene una falla, la cual debe remitirse para ser reparada.

Entonces, si los dos voltajes secundarios que permanecen son:

Entonces esta quiere decir que a pesar de que se remueva una fase el sistema sigue manteniendo sus

caractersticas primordiales. Aplicacin de la conexin abierta esta es usada fundamentalmente para suministrar

una pequea cantidad de potencia trifsica a una carga monofsica, como se muestra en la siguiente figura:

Conexin en Y abierta - abierta

La conexin Y abierta delta abierta es muy similar a la conexin delta abierta con una variante que los

voltajes primarios se derivan de dos fases y el neutro. Su aplicacin primordial es la de proveer de un sistema

trifsico en donde solo existe la presencia de dos fases. La desventaja es este tipo de sistemas es que la

corriente de retorno es muy grande y debe fluir por el neutro del circuito primario.

Conexin Scott-T

La conexin Scott-T es una manera de derivar de una fuente trifsica, dos fases desfasadas La aplicacin

fundamental es producir la potencia necesaria para cubrir cualquier necesidad.

Para la conexin Scott-T es necesario que conste de dos transformadores trifsicos de idnticas capacidades;

uno de ellos tiene una toma en su devanado primario a 86.6% del valor del voltaje pleno. Esta toma se conecta

a la toma central del otro transformador; los voltajes aplicados se colocan como se muestra la siguiente figura.

Puesto que los voltajes estn desfasados lo que se produce es un sistema bifsico. Tambin con esta

conexin es posible convertir potencia bifsica en potencia trifsica.

Conexin trifsica en T Esta conexin es una pequea variante de la conexin Scott-T para convertir potencia trifsica en potencia

trifsica pero a diferente nivel de voltaje. Esta conexin se muestra en la figura siguiente.

Como en la conexin Scott-T los voltajes en los devanados primarios estn desfasados al igual que los

voltajes secundarios con la nica diferencia de las dos fases se re combinan para darnos un sistema trifsico.

La ventaja de esta conexin con respecto a las dems conexiones con dos transformadores es que en esta se

puede conectar el neutro tanto en los devanados primarios como secundarios.

Una pequea investigacin obtuve acerca de la proteccin de los transformadores trifsico que a mi parecer es

de suma importancia estos conceptos tenerlos en cuenta para en muchos de los prevenir algn accidente.

La proteccin en Transformadores

Los transformadores deben ser protegidos adecuadamente de las sobrecargas y cortocircuitos a los que pueden

verse sometidos durante su utilizacin y que pueden provocar su deterioro y poner en peligro a las

personas, animales o instalaciones.

Esta proteccin es adems un requisito de las normas que regulan estos productos as como del reglamento

Electrotcnico de Baja Tensin, en su instruccin ICT-BT-48 (RBT2002).

Debido a la fuerte corriente transitoria de arranque, se hace dificultoso realizar la proteccin de los

transformadores por la parte del primario. Si ajustamos el valor de los fusibles al valor de la corriente nominal

del primario, el pico de corriente en el arranque nos provocar la fusin de los mismos, mientras que si

sobredimensionamos el calibre de los fusibles para soportar el arranque, no vamos a tener una proteccin

suficiente ante las sobrecargas.

Proteccin de la salida (carga)

En esta parte existe la posibilidad de que se produzcan tanto sobrecargas (que se quiera sacar ms potencia

de la asignada) como cortocircuitos.

Para asegurar la proteccin, bastar con que el dispositivo sea capaz de interrumpir toda la gama de corrientes

(sobrecargas y cortocircuitos) y tenga una corriente nominal igual o inferior a la corriente asignada de salida del

transformador.

Proteccin de la entrada (alimentacin)

En esta parte no hay riesgo de sobrecarga ya que si hemos seleccionado adecuadamente la proteccin de la

salida, en el momento que pretendamos sacar ms potencia de la prevista, actuar dicha proteccin, quedando

la carga desconectada del transformador y por lo tanto este quedar trabajando en vaco.

As pues, tan slo hemos de proteger la lnea que alimenta el transformador ante posibles cortocircuitos que

pueden producirse en la lnea, en los bornes del transformador o en el interior del mismo debido a un hipottico

defecto interno de los aislamientos. En el momento de conectar el transformador a la red, este puede absorber

una punta de corriente muy elevada que dura slo unos milisegundos y que decrece rpidamente hasta

estabilizarse a su valor asignado.

Esto debe tenerse presente al elegir el tipo de proteccin, para evitar la fusin de los fusibles o el disparo no

deseado de otros dispositivos de proteccin:

Fusibles miniatura 5x20 6x32 temporizados (lentos) segn normas IEC/EN60127:

In fusible = 3In trafo.

Fusibles tipo aM segn IEC/EN60269:

In fusible.

Investigacin de campo

1. Transformador 1:

En esta imagen puedo observar un transformador trifsico que mediante una investigacin de campo lo pude

encontrar en los laboratorios de la universidad el mismo que est compuesto de fases las mismas que nos

ayudan en proporcionar las tensiones requeridas por el usuario.

Datos de la placa:

TRANSFORMADOR MONOFACICO

Los transformadores, independientemente que pueden aumentar o disminuir el voltaje, segn sea el caso, tienen la propiedad de conservar siempre la misma frecuencia que posee la corriente alterna (C.A.)de la fuente de entrada original a la que se encuentra conectado. En el caso de los transformadores destinados al uso industrial, comercial o domstico, la frecuencia de la corriente alterna ser siempre de 50 de 60 Hz (hertz o ciclos por segundo), cuestin sta que depender exclusivamente de cul sea la adoptada por cada pas en particular. (Ver tabla de voltajes y frecuencias de diferentes pases). Cuando el trasformador se emplea para rebajar el voltaje o tensin aplicado a su entrada se denomina reductor de tensin. En el caso de los transformadores que funcionan a la inversa, o sea, convirtiendo una tensin de voltaje bajo en otro voltaje de valor ms alto, se denominan elevadores de tensin, lo cual depende del nmero de vueltas o espiras que posean sus devanados o enrollados.

La figura muestra el esquema simblico de dos.transformadores elctricos. El de la izquierda, como se.puede apreciar, posee mayor nmero de vueltas o espiras.en el enrollado primario o de entrada E y menos en el.enrollado secundario o de salida S, lo cual lo caracteriza.como un transformador reductor de tensin, pues cuando.aplicamos determinado voltaje o tensin en la entrada E.se obtiene otro ms reducido en la salida S..Contrariamente,.el transformador de la derecha muestra un.devanado o enrollado con menor nmero de vueltas en la.entrada y mayor nmero de vueltas a la salida. Por tanto,.cuando aplicamos un voltaje de determinado valor en la.entrada, se obtiene otro voltaje mucho ms alto en la.salida.

Existen transformadores de muy diversos tamaos y diseos concebidos para trabajar con tensiones y potencias diferentes, que permiten cubrir variadas necesidades cuando le conectamos equipos elctricos y electrnicos de consumos diferentes en watts (W). Comnmente los transformadores de tamao ms pequeo son todos monofsicos y se caracterizan por trabajar con bajo o muy bajo voltaje. Estos transformadores tienen mltiples usos como, por ejemplo, suministrar corriente elctrica a diferentes equipos elctricos industriales y domsticos. Se pueden encontrar tambin transformadores monofsicos todava ms pequeos destinados al funcionamiento de infinidad de equipos y dispositivos electrnicos que utilizamos a diario. Algunos de ellos, adems de emplearse para reducir la tensin o voltaje, pueden convertir tambin la corriente alterna (C.A.) de entrada en corriente directa (C.D.) a la salida, despus de ser rectificada por medio de semiconductores de silicio.

CIRCUITOS EQUIVALENTES DE UN TRANSFORMADOR

La Figura 1 muestra el circuito equivalente de un transformador de dos arrollamientos

en el que sus lados primario y secundario estn relacionados mediante la relacin de

transformacin Np/Ns. Este circuito puede servir para representar un transformador

monofsico o cualquiera de las fases de un transformador trifsico, tanto en rgimen

permanente como en procesos transitorios de baja frecuencia. En caso de tener que

analizar el comportamiento completo de un transformador trifsico, adems de incluir la

representacin de las tres fases, sera necesario tener en cuenta el tipo de conexin en ambos lados del transformador.

En este trabajo slo se analizan circuitos adecuados para representar un transformador

de dos arrollamientos funcionando en rgimen permanente y en condiciones de carga

simtrica y equilibrada. En tales condiciones, un transformador trifsico se puede representar mediante un circuito equivalente monofsico.

Figura 1. Circuito equivalente de un transformador con dos arrollamientos.

Los parmetros que aparecen en el circuito de la Figura 1 tienen un significado fsico muy concreto:

Rm y Lm son los parmetros del ncleo del transformador; Rm representa las

prdidas en el ncleo, mientras que Lm representa el flujo de magnetizacin

confinado en el ncleo y comn a los dos arrollamientos del transformador.

Rp, Lp, Rs y Ls son los parmetros de los arrollamientos; Rp y Rs representan las

prdidas por efecto Joule de los dos arrollamientos del transformador, y Lp y

Ls representan los flujos de dispersin de cada arrollamiento.

La relacin Np/Ns es la relacin entre el nmero de espiras de los lados primario

y secundario del transformador, o lo que es igual la relacin de transformacin

entre tensiones y corrientes nominales de ambos lados.

La representacin de la Figura 1 no es la nica utilizada en estudios con transformadores.

Es muy corriente el uso de circuitos equivalentes en los que los dos arrollamientos del

transformador se representan mediante una sola resistencia y una sola inductancia, ya

sea referida al lado primario

o al lado secundario. Por otro lado, los parmetros del ncleo, Rm y Lm, tambin podran

haber sido situados en el lado secundario. En todos los casos se ha supuesto que el

parmetro Lm es no lineal. Una representacin ms rigurosa habra considerado que

tambin es no lineal el parmetro Rm, y habra tenido en cuenta la dependencia de Rm con respecto a la frecuencia.

El circuito de la Figura 1 es utilizado en el clculo de procesos transitorios de baja

frecuencia y en determinados estudios en rgimen permanente, aunque en este ltimo

caso se suele considerar que el parmetro Lm tiene un comportamiento lineal. Para

determinados estudios, el circuito equivalente de un transformador se puede simplificar,

prescindiendo de los parmetros que representan el ncleo. En este trabajo se supone

que cualquiera de los circuitos de la Figura 2 representa el comportamiento de un

transformador con suficiente precisin [6-7, 13-14]. De hecho en algn caso se

prescindir incluso del parmetro resistencia. Para obtener los parmetros de los

circuitos de la Figura 2 ser necesario conocer los valores obtenidos en el ensayo normalizado en cortocircuito.

a) Parmetros en el lado primario.

b) Parmetros en el lado secundario.

FALLAS:

Las fallas en un transformador mas comunes suelen darse en la proteccin e este, las fallas a su vez se

clasifican en: incipientes y activas

Fallas incipientes

Sobre calentamiento: se debe a malas conexiones internas en el circuito Elctrico o Magntico, tambin puede

ser por bloqueo del refrigerante, perdida en el refrigerante, falla en los ventiladores

Sobre flujo magntico: Entre mayor sea el flujo magntico mayor ser la prdida por sobrecalentamiento, para

esto se utiliza un relevador volt/Hz

Sobre presin: Gases que acompaan al sobre calentamiento

Fallas activas: Ocurren de repente y requieren accin inmediata rpida, esto pueden ser debido a:

Cortocircuito de devanados en estrella

Cortocircuito en bobinas en delta

Fallas en el ncleo

Fallas en el tanque

Factor de potencia: El factor de potencia, es la cantidad en porcentaje de lo que se aprovecha la energa de un

transformador, lo ideal sera de un 100% pero debido a las prdidas de corriente este valor pasa a cambiarse

como mnimo a un 90%

Las perdidas duelen darse en el hierro y en el cobre de los transformadores

Donde el rendimiento diario o rendimiento se calcula con la siguiente formula

+

PARA EL REDIMIENTO DIARIO =

. .

. . +( 24 . +. . )