UNIDAD IV TRANSFORMADORES TRANSFORMADOR ES DE DISTRIBUCION El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de indcción electroma!n"tica o fuerza electromagnética (f.e.m.). La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes corrientes.
Los trans#ormadores tili$ados en DEE son del tipo tri#%sico , formado por un n!cleo de tres columnas del tipo mono#%sico de n solo n&cleo o instalados en 'anco de trans#ormadores, la ventaja de esta disposici"n proviene de la inversi"n en maquina de reserva (un monof#sico) es del orden de un tercio del valor del cone(i (ión ón tili tili$ad $ada a en n nes estr tro o siste sistema ma es el trian trian!l !lo)e o)est stre rell lla a conjunto. La cone ($%&'%), considerado de mejor comportamiento frente a los desequilibrios de carga tener disponible el neutro en el secundario para el suministro monof#sico. ara una capacidad dada, un transformador trif#sico es siempre de menor tamao m#s barato que un banco formado por tres transformadores monof#sicos con la mism mismaa capa capaci cida dad. d. En algu alguna nass ocas ocasio ione nes, s, se pref prefiiere ere el so de 'ancos de trans#o trans#orma rmador dores es mono#% mono#%sic sicos* os* especi especialm almente ente cando cando por manteni mantenimie miento nto confiabilidad resulta importante la facilidad para reemplazar a una de las unidades. +,
Cara Caract cter er-s -sti tica cass t"c t"cni nica cass de de los los tra trans ns#o #orm rmad ador ores es..
a) *n N&cleo com&n+ formado por laminas de material ferromagnético (acero al ilicio) aisladas entre sí para reducir las corrientes parasitas o de -ocault. b) os (/) o m#s bobinas aisladas entre sí con respecto al n!cleo. Bo'ina primaria, es la que recibe la energía eléctrica. Bo'ina Secndaria, es la que entrega la Energía Eléctrica. Eléctrica. ichas bobinas pueden ser de alta o de baja baja tensi"n. c) Tan/e 0 accesorios.
-ig. 0.0+ Esquema de un transformador.
Componentes en detalle.
(1./) 0. 2islador terminal t erminal $%. /. %apa. 3. 2bertura de inspecci"n %2. 4. 5oma de vedar. 6. 7onmutador 7onmutado r 8%2 8%2.. 9. oporte. :. ;!cleo. 1. 'obina (1.0<'% 1./<2%). =. %anque soporte.
(1.0)
0>. 2islador terminal '% 00. laca de identificaci"n. 0/. %erminal de tierra8neutro.
(68%2) -ig. 0./+ etalle de elementos componentes de un transformador. 1,
2rincipios de Fncionamiento de n Trans#ormador.
El transformador se basa en el principio de que la ener!-a el"ctrica se pede transportar e#ica$mente por indcción ma!n"tica desde un juego de bobinas a otro, por medio de n #l3o ma!n"tico varia'le, si ambos 3e!os de 'o'inas est%n en el mismo circito. Las fuerzas electromotrices (f.e.m.) se inducen por una variaci"n del flujo que atraviesa el circuito. 4a #,e,m,, representado con el símbolo E es toda casa capa$ de mantener na di#erencia de potencial entre dos pntos de n circito a'ierto o de prodcir na corriente el"ctrica en n circito cerrado . Es una característica del generador eléctrico.
-ig. /+ %ransformador con el secundario abierto. *na red de c.a. proporciona en el arrollamiento primario na corriente Io, que varia sensoidalmente con el tiempo, esta corriente es de valor bajo ser# menos en cuanto mejor sea la calidad magnética de l#minas del n!cleo, pues menor ser# la -uerza $agnetomotriz (f.m.m.) requerida para establecer un flujo determinado, que también es variable con el tiempo. La #er$a ma!netomotri$ (-$$) , representado con el símbolo F es aquella capaz de producir un flujo magnético entre dos puntos de un circuito magnético. e e?presa por la siguiente ecuaci"n. - < ;@A onde+ N+ n!mero de espiras de la bobina.
I+ intensidad de la corriente en amperios (2).
2 la corriente Ao se le denomina corriente de vacío o corriente de e(citación del trans#ormador o corriente transitoria de ma!neti$ación o Iinrs5, Este fen"meno ocrre cando n trans#ormador es conectado a la red , su efecto es una caída de tensi"n alimentadora moment#nea. La corriente Io de e(citación esta'lece n #l3o o, el cual indce tensiones tanto en el devanado primario como en el secndario , de la misma frecuencia que la del flujo. En el primario la tensi"n inducida es opuesta a la aplicada, es decir, tiende a impedir que entre la corriente, por tal raz"n se le denomina -uerza 7entroelectromotriz (f.c.e.m.) del primario se designa con E 0. En condiciones de vacío (secundario abierto), se pueden suponer despreciables las caídas de tensi"n en el primario, a que A o es mu pequea (del orden 0>B de la corriente normal). C en consecuencia la tensi"n aplicada a los bornes del primario es E+ 6relación v%lida para apro?imadamente igual a f.c.e.m. del mismo, así+ V+ vac-o7, or otra parte el flujo variable o induce en el secundario una tensi"n E / cua magnitud depende del n!mero de esporas del derivado secundario puesto que la corriente es cero en este circuito, por estar abierto, dicha tensi"n inducida ser# igual a la tensi"n en bornes del derivado correspondiente, luego+ V1 E1 (relaci"n v#lida para vacío). i el devanado secndario se le conecta na car!a cal/iera cerrando el circito secndario, circular# una corriente I1 que tiende a oponerse a la causa que la produce, por lo tanto crea un flujo que se opone al producido por el primario, con ello reduce la f.c.e.m. del primario E 0, por lo tanto e?istir# una maor diferencia entre D0 E0, increment#ndose por ello la corriente en el primario hasta I+ hasta un valor tal que restablezca el equilibrio, qued#ndose el flujo en su valor inicial. El e#ecto inmediato de na car!a secndaria* es amentar la corriente primaria 5asta n valor tal /e contrarreste el e#ecto ma!n"tico de la corriente secndaria,
Fi!, 8. %ransformador con 7arga en el lado ecundario del %ransformador
e ha compro'ado /e la #,e,m, indcida en n trans#ormador es proporcional a tres factores+ #l3o* #recencia 0 n&mero de espiras. o E0 < 4 f. m#?. f. ; 0 (en el primario). o E/ < 4 f. m#?. f. ; / (en el secundario). o f < #actor de #orma, tiene un valor 0,00 si la onda de f.e.m. son sinusoidales. o ;0<;/ < n!mero de espiras. Felaci"n de potenciales+ E0 < 4? 0.00. m#?. f. ;0 E/ < 4? 0.00. m#?. f. ;/ 4e!o. E1 o
E2 E1
o
E2
=
=
4 x 1.11 F Máx. f. N1 4 x 1.11 F Máx. f. N2
=
N1 N2
N1 N2
4a acción de la corriente secndaria* so're el circito primario* es prodcir en "ste n amento de corriente de tal ma!nitd /e anle el e#ecto ma!n"tico de aquella así tratar de mantener constante el #l3o mto sobre el margen de trabajo del transformador, en este caso, se puede decir, que la corriente primaria se ajusta a la carga del secundario. Lo anterior e/ivale a decir /e la corriente I 1 prodce na #,m,m, /e es contrarrestada por na #,m,m, prodcida en el primario igual al anterior, pero opuesta. Es decir, si el flujo no varia, el n!mero de 2mperios G Duelta netos que act!an sobre el n!cleo no varía tampoco. El efecto ;/A/ es reducir el flujo el efecto ;0A0, es aumentar el flujo. Se resme en la relación de trans#ormación siguiente+ o a 9 V+: V1 9 I1: I+ 9 N+: N1 o %ransformador reductor Vn+ ; Vn1. In1 ; In+ 8, 2"rdidas en el Trans#ormador. En los transformadores e?isten dos clases de p"rdidas de ener!-a el"ctrica+ perdidas en el 5ierro (perdidas en el n!cleo) perdidas en las 'o'inas. +<,7 2erdidas del 5ierro 62#e o =o)Ncleo 7> a) érdidas por Histéresis (similar a la inercia mec#nica). b) érdidas por corriente de -oucault (corriente par#sita, por el flujo variable en el acero). FORMU4ACION8érdidas del hierro (fe)+ erdidas por histéresis corriente de -oucault.
h< I h @ '0,9m @ f @ 5 h I h < 7oeficiente de histéresis. 'm < Anducci"n m#?ima. f < -recuencia.
5H < eso del material. f < /,/ @ '/m @ f / @ e/ @ 0>83 'm < Anducci"n m#?ima. f < -recuencia. e < espesor de la lamina. 2#e 9 25 ? 2# o
1<,7 2"rdidas del co're 6=c)Bo'ina 7> érdidas por efecto Joule (=c 9 I1@R7, a) or efecto Joule en el devanado primario secundario. b) érdidas par#sitas (depende de la geometría del cobre). FORMU4ACION8erdidas del cobre (Kcu)+ érdidas debidas al efecto joule en los devanados primarios 0 secndarios. Kcu0< A/0 @ F 0 Kcu/< A// @ F / Kcu0 < erdida del cobre en el devanado primario. Kcu/ < erdida del cobre en el devanado secundario. A0 A/ < 7orriente en el primario secundario respectivamente. F 0 F / < Fesistencia en el primario secundario respectivamente. o 2c 9 =c 9 =c+ ? =c1 , Ensa0os para la determinación de las p"rdidas. Los ensaos se utilizan para la determinaci"n de los par#metros fundamentales del circuito equivalente de un transformador. a7 Ensa0o en vac-o,
-ig. 4+ 7ircuito de ensao en vaci". El ensao vacío se efect!a de acuerdo a las cone?iones indicadas aplicando na tensión nominal en el devanado de 'a3a tensión, porque normalmente s tensión de r"!imen est% comprendida en la escala de menor ries!o para el operador , con circuito abierto en el secundario en lado 2.%.. 7on este ensao se obtiene las perdidas del 5ierro reciben el nombre de perdidas #i3as, por lo tanto se consideran constantes para cal/ier car!a si la tensi"n aplicada permanece constante. %ambién, posibilita obtener la relación de trans#ormación 0 ls corriente en vacio. 2#e o o '7 Ensa0o en cortocircito,
-ig. 6+ 7ircuito de ensao en cortocircuito. e realiza alimentando el transformador del lado de alta tensi"n (2.%.) 0 aplicando na tensión redcida, se reduce la tensi"n (a un pequeo porcentaje de la nominal, para despreciar las perdidas en el hierro) con el fin de limitar la corriente de cortocircito (secundario) al valor nominal 6In7. Las p"rdidas del co're se denominan perdidas varia'les, p ues dependen del valor de la corriente del ensa0o. 2dem#s, con este ensao se obtienen la impedancia* resistencia 0 reactancia porcentuales. El ensao de cortocircuito debe distinguirse de la falta o fallo de cortocircuito que puede suceder en un transformador alimentado por una tensi"n nominal primaria cuando, por accidente, se unen entre si los bornes del devanado secundario, cua consecuencia es una fuerte corriente para el transformador. o Mcc < Mcu0 NMcu/ 2 2 o Mcc < I1 R1 + I2 R2 2 o Mcc < Icc Re Wcc
o
F cc < F e <
o
Dccs < Acc@ Occ
2
Icc
(resistencia equivalente)
5eneralmente la potencia* tensión 0 corriente de cortocircito* en relaci"n a la tensi"n porcentual de cortocircuito (uB ). Uccp 9 Unp@ : + Vccp 9 Uccp: ra-$687 Iccs 9 Ins@+: Sccs 9 Sn@+: p+ primario, s+ secundario, f+ fase iendo las p"rdidas en el co're i!al a la potencia de cortocircito+ 2c 9 2ccp 2ccp# 9 2ccp:8 R ccp# 9 2ccp# : Inp1 La impedancia de cortocircuito puede calcularse en funci"n de la corriente nominal de la potencia nominal trif#sica (n) + cc# 9 Vcc# : In uccB< (*cc &*n )@0>> < raíz(3)@Dccf @0>>& *n < raíz(3)@Occf @An@0>>& *n
cc# 9 cc@Un :6+@ra-$687@In7G@Un:Un 9 cc@Un1 : +@2n
H, Datos de trans#ormador de distri'ción. 1G %ransformadores mono#%sicos (Dcc < 3 B) 8 9 1H JVA Icc 9 88@In Acc < ;o. An (2) %emperatura tcc (seg) >,/6 :6 o.7 Occ 3B %ap principal %ransformadores tri#%sicos (*cc < 4 B) 8 9 H JVA Acc < ;o. An (2) Icc 9 1H@In tcc (seg) >,/6 :6 o.7 Occ 4B %ap principal ara P< 6>> ID2 (D cc < 6 B) %ransformadores tri#%sicos 8 perdidas =o)Ncleo (M) Kt8totales (M) cc)vcc ID2 />> 90> /.19> 4 306 13> 4.=9> 4 6>> 0.06> :.>>> 4 93> 0.33> 1.3/> 6 %ransformadores mono#%sicos 8 perdidas 0> 96 33> 3 /6 00/ 9>> 3
%ensi"n primario *n < /4 ID %ap+ 0 Un 9 18 JV Tap. 1 Dn < 03,1 ID %ap+ 0 Vn 9 +8*1 JV Tap. 1
=c)Bo'ina (M) /./6> 4.03> 6.16> 9.==>
/96 411
K, Rendimiento del trans#ormador+ Fendimiento a plena carga. 9 2n :62n ? =t7 o Fendimiento a mitad carga factor de potencia (fp). 9 62n:17@#p: 62n:17@#p ? =t7G o El rendimiento m#?imo del transformador ocrre cando las perdidas en la 'o'ina 0 las perdidas en el n&cleo son i!ales . 2+ potencia activa del transformador. =t+ pérdidas totales L, 2olaridad. Los transformadores se construen de dos tipos de polaridad a saber+ a) olaridad aditiva. b) olaridad s'stractiva.
-ig. 9.0+ Esquemas de polaridades.
-ig. 9./+ 2ditiva (sentido contrario)
-ig. 9.3+ ustractiva (sentido igual)
La polaridad de#ine la 'icación de las #ases. La diferencia en estas dos polaridades obedecen a la manera en /e en /e la 'o'ina primaria se encuentra enrollada en el n!cleo laminado de hierro con relación a la manera en que est# enrollada la 'o'ina secndaria. La maoría de los trans#ormadores de distri'ción se constr0en con polaridad s'stractiva, aunque e?isten los de polaridad aditiva, garantiz#ndose la polaridad en la placa de los transformadores. L, Aislamiento en trans#ormadores. 7omo la maoría de las m#quinas eléctricas, los transformadores dependen del comportamiento de ss aislamientos para las condiciones normales de operaci"n. or esta raz"n, las asociaciones de fabricantes de equipo eléctrico las normas desi!nan '%sicamente catro tipos de aislamientos con especi#icaciones 0 limites de temperatra, Esta clasificaci"n es la siguiente+ a) Aislamiento clase A. iseado para operar a no m%s de HH
c) Aislamiento clase F . Esta clasificaci"n se relaciona con elevaciones de temperatura en las bobinas de 5asta ++H Q7 cuando esta operando el transformador a una temperatura ambiente de 4> Q7. Los materiales aislantes de clase H consisten de materiales o combinaciones de materiales, tales como+ mica, fibra de vidrio, asbestos, elast"meros silicones o resinas a base de éstos.
, M"todos de en#riamiento 6Clase de en#riamiento ONAN7. ara prevenir el r#pido deterioro de los materiales aislantes dentro de un transformador, se deben proveer los medios de enfriamiento, tanto para e+ n&cleo como para las 'o'inas. Los transformadores del tipo distri'ción* menores de 1 VA , est#n usualmente inmersos en aceites mineral encerrados en tanques de acero. El aceite transporta el calor del trans#ormador 5acia el tan/e, donde es disipado por radiación 0 convección 5acia el aire e(terior del transformador. ebido a que el aceite es me3or aislante /e el aire , se usa invariablemente en los transformadores de alta tensi"n, puesto funcionan como aislantes* re#ri!erantes 0 e(tin!idor de arcos el"ctricos. o ONAN Oil Natral Air Natral 6coolin! met5od7 2ceite aire no forzados. 2islamiento en aceite mineral por convecci"n natural, enfriado por aire. o
P,
ONAF Oil Natral Air Forced 6coolin! met5od7 2ceite no forzado aire forzado OFAF 2ceite aire forzados OFF 2ceite agua forzados Tipo de cone(ión 6Qrpo VDE D0n H delta:estrella:netro:H9al#a9)+H<, 5orario7.
En EE la cone?i"n estrella es de uso generalizado, mientras para %ransmision la cone?i"n triangulo se impone. TI2O DE VENTAAS INCONVENIENTES CONEION Estrella equea corriente en líneas 2isladores mas grandes $enor di#metro de bobinas $aor tensi"n en línea $enor peso %res fases m#s neutro isminuci"n de perdidas $as hilos en la red *na línea para dos tensiones -allo en fase deja sin servicio si $enor costo es 3-. ;eutro posibilita cone?i"n 0-ase %riangulo 2isladores m#s pequeos $aor corriente en líneas 2horro econ"mico $aor di#metro de bobinas
'asta tres hilos $enos tensi"n en líneas Feduce 3ra arm"nicos
eso maor 2umento de perdidas $aor costo
+, Mantenimiento de trans#ormadores. 0Q.) FE7E7AR; C E;2CR+ Ensaos el"ctricos 0 de aceite aislante, permiten un diagnostico de probables defectos. eben incluir otros ensaos. o Felaci"n de transformaci"n. o Fesistencia de aislaci"n. o Fesistencia de las bobinas. o %ensiones aplicadas e inducidas. o %ratamiento superficial, estanqueidad pintura del tanque.
/Q.) FE2F27AR;+ Ancluen. o Limpieza de la parte activa. o Estado de las bobinas. o Estado reapriete de todos los empalmes. o Derificaci"n del conmutador. o ecado. 3Q.) %F2%2$AE;%R C LLE;2R E 27EA%E 2AL2;%E+ ara que pueda cumplir su dupla finalidad (aislaci"n refrigeraci"n), debe estar e?enta de cualquier impureza humedad para garantizar su alto poder dieléctrico. La calidad es definida en las ;ormas en funci"n de los valores de sus características físico8químicas funcionales. ++, Tan!ente 6delta7. La ta! 6 es una medida de las perdidas el"ctricas en el sistema de aislante. La representaci"n de este sistema equivalente a cualquier maquina eléctrica es similar* a n condensador el"ctrico real con capacidad propia de la maquina que ser# pr#cticamente constante en el tiempo una parte resistiva que es proporcional al estado de aislamiento. e trata de un ensao que presenta gran aplicaci"n para mantenimiento, reparaci"n garantía de calidad, se utiliza para+ o Evaluar la condici"n calidad del sistema aislante. o Fevelar contaminaci"n, fracturas perforaciones. o etectar defectos propios de envejecimiento. a7 Circito e/ivalente.
-ig. :+ Fepresentacion de sistema aislante. S6T o
o o o o
tag ( = Dr & Dc < F& Uc < F @ K @ 7 K < /@pi@f %ag = Matt (otencia disipada) & D.2. (otencia aparente)
disipada < aparente @ tag ( < D>@ A @ tag ( = D> @ A @ F& Uc tag ( = Dr & Dc < A @ F& Dc ≈ A @ F& D> tag ( @ D> ≈ A @ F
érdida en el dieléctrico debido a la tensi"n aplicada+
disipada < D>/ @ tag & Uc < /@pi@f @ 7 @ D>/ @ tag K) 7 < capacitancia (-) o
D> < tensi"n de fase (D)
f < frecuencia (Hz) '7 Venta3as del #actor tan!ente 6delta7. o o
etallada indicaci"n del estado general del sistema aislante. olicita al aislante bajo prueba condiciones similares a las reales, pues se aplican en ella alta tensi"n alterna (menores o iguales a la nominal, evitando daar el aislamiento).
c7 Valores t-picos.
%AR E EV*AR %ag (B) G />Q.7 %ransformadores en aceite >,>>/68>,>0> D7 >,0> EF >,>4 ULE >,>1 d7 Normas para ensa0os de tan!ente 6delta7. Figidez dieléctrica G 2%$ 1:: 0109. %ensi"n G 2%$ //16. 2cidez G 2%$ =:4. 7ontaminantes G 2%$ 0633. 5ases disueltos G 2%$ 390/ G AE7 9>69:.
+1, 2rotección contra so'recar!a 0 corto circito. Cortocircito. e produce un cortocircuito (o fallo o defecto o falta) cuando de manera voluntaria o fortuita, dos conductores entre los que e?iste una diferencia de potencial se ponen en contacto o cuando un conductor en tensi"n, en un sistema con el neutro puesto a tierra, toca na pie$a condctora nida a tierra o cando toca el selo mismo. Corriente de c5o/e 6ICC27. Es el valor del valor pico o de la primera punta de la corriente de cortocircuito. Corriente de corte 6ICC7. Anclue el retardo de los circuitos de control el m#s prolongado intervalo de tiempo necesario para la e?tinci"n del arco en que se produce la interrupci"n total del interruptor autom#tico. Corriente de inrs5 6IINRUS7. Fepresenta la corriente de magnetizaci"n del transformador (alto contenido de arm"nicos). El periodo es de apro?imadamente 9 ciclos, luego la duraci"n se calcula+ %<0@9&f < >,0/ segundos. Elemento #si'le. Es un dispositivo de protecci"n contra sobre corriente, opera /em%ndose el elemento sensor de corriente, debido a la circulaci"n de una corriente superior al valor especificado. Las principales características de operaci"n son+ o 7ombina el elemento sensor 0 de interrpción en una sola unidad. o u operaci"n depende de la ma!nitd 0 dración de la corriente. o Es un dispositivo mono#%sico. "lo el fusible de la fase daada opera. o espués de haber operado debe cambiarse la fase que se fundi". o In+ 9 Sn: Vn+ o Icc 9 Scc: Vcc o Iccp 9 J@ cc 9 +*@ cc 9 1*HH@ cc J. coeficiente de sobrecarga, para la corriente o la potencia nominal del transformador (0,6 G 0,1). Scc. ara estudios eléctricos, es suministrado, por la *nidad Especializada.
7omo la potencia activa corresponde apro(imadamente a la potencia disipada , efecto Joule, al cortocircitar el primario o lado de alta + S4T
o
Dn/ < F / @An/
-ig. 1+ 7ircuito equivalente de c.c. en transformadores. En termino porcental+ ccs < F /@ A/n/ < F 0@ An0/ o F(B) <(F /@An/)@0>>& Dn/ <(F /@An/)@0>>@An/&Dn/@An/< cc@0>>& n
Dn0,Dn/ An0, An/ + tensiones corrientes nominales. o R67 9 2 cc@+: Sn Agual primario secundario, debido a que F / representa la resistencia de las dos bobinas. 2l analizar la reactancia+ D cc&a < O/ @ An/ o Vcc 9 a @ 1 @ In1 o O (B) < (O /@An/@0>>)& Dn/ < (O0@An0@0>>)& Dn0 o O (B) < (D cc@0>>)& (a@Dn/) < (Dcc@0>>)& Dn0 o 67 9 V cc67: 6a@Vn17 9 Vcc@67: Vn+ o 67 9 U cc67: 6a@Un17 9 Ucc@67: Un+ 1 o 67 9 ra-$67 R67G a7 Seccionador #si'le de BT.
-ig. =+ eccionador hibrido (cuchilla fusible) de '%. Caracter-sticas t"cnicas de #si'les tipo lira para BT.
Dimensiones 6mm7 A
C
D
E
++
8H
+
-ig. 0>+ Elemento fusible tipo lira para '%.
Intensidad nominal 6In7 e los fusibles e?iste dentro de la siguiente franja de valores, 3> G 1> G 0>> G 0/6 G 06> G />> G /6> G /6> G 3>> G 36> G 4>> (2). Caracter-sticas de #sión tiempo por corriente. 1G ENSAWOS
O2ERACION
I n ≤ K A
K A In≤ +1H A
+1H A In ≤ A
0,3 @An 0,9 @An 0,:6 @An /,:6 @An
-unden luego de -unden antes de -unden luego de -unden antes de
0h (horas) 0h 0> min. 0> seg.
/h /h 0> min. 0> seg.
3h 3h 0> min. 0> seg.
'7 Seccionador #si'le de MT.
-ig. 00+ eccionador fusible de $%. Caracter-sticas t"cnicas de #si'les para MT.
-ig. 0/+ -usible de $% curva característica. E?isten varios tipos de #si'les, los m#s utilizados son+ o %ipo + r#pido. o %ipo %+ lento. o %ipo H+ pico. e un modo general la fusi"n del elemento #si'le depende de+ a) La corriente de corto circuito, a maor intensidad menor tiempo. b) e las propiedades físico8química del material utilizado. c) La temperatura ambiente, pues esta modifica las características del fusible. d) 5rado de enve3ecimiento del elemento fusible. La ultima característica de fusi"n, debilita la garantía de protecci"n del elemento fusible, incluendo la dificultad para la coordinaci"n precisa la fusi"n indebida. in embargo, en nestro medio es masivamente tili$ado por s 'a3o costo. or medio de %ablas los límites de corrientes de coordinaci"n es posible definir elementos fusibles+
Ta'la de #si'le est%ndar.
+8, Criterios para la protección de trans#ormadores de distri'ción. 8G +er, 2aso. El elemento fusible debe admitir una sobrecarga con relaci"n a la corriente nominal del transformador. La elecci"n del elemento fusible debe ser lo mas pr"?imo a la corriente nominal del transformador.
INFsi'le ; INTra#o
1do, 2aso. El elemento fusible podr# fundirse en (tm-n) 0: segundos, luego de sometidos a una corriente de />>83>>B de la corriente nominal (INTra#o7del transformador. tmin 9 +L se! IccTra#o 9 1)8 @ INTra#o 8er, 2aso+ El elemento fusible de'e soportar una corriente de magnetizaci"n de transformador (Iinrs5 ), durante (t) >,0/ segundos, para una corriente de 1 a 0/ veces la corriente nominal (INTra#o 7 para transformadores hasta / $D2. Iinrs5 9 6 a +17@ I NTra#o 2ara. t 9 *+1 se! to, 2aso+ El elemento fusible debe fundirse antes de alcanzar la curva de dao del transformador. E3ercicio ++ El transformador queda fragilizado con la sobrecarga. X88888888888888888888.&.8888888888 7arga /3 ID />> ID2
a) 7orriente nominal del transformadorW INTra#o 9 Sn: U 9 1 J : S n: 18 J 9 H*1 6A7 b) eterminar el elemisear en diagrama unifilar ento fusibleW De la Ta'la ). K c) obrecarga en el transformador para la corriente nominal del elemento #si'leW So'recar!a 9 K : H*1 9 +*+P .. So'recar!a 9 +P, d) obrecarga en el transformador para / veces la corriente nominal del elemento fusibleW So'recar!a 9 /@K : H*1 9 1*8P .. So'recar!a 9 +8P,
E3ercicio 1. %ransformador de 306 ID2 G /3 ID&31> D 7aracterísticas de la EE.%%.+ n6 G uB<4 G fe< 13> M G cu<4.03> M. a7 DATOS NOMINA4ES Sn 9 8+H, VA otencia nominal+ D0nH 5rupo de cone?i"n+ Unp 9 11,P V %ensi"n nominal del rimario+ Vnp 9 11,P: ra-$687 9 +8,11+ V %ensi"n de fase del rimario+ Inp 9 8+H,: ra-$687@11,P 9 L*P A 7orriente nominal del rimario+ Uns 9 8 V %ensi"n nominal del ecundario+ Vns 9 8: ra-$687 9 11 V %ensi"n de fase del ecundario+ Ins 9 8+H,: ra-$687@8 9 LP A 7orriente nominal del ecundario+ 9 %ensi"n porcentual de cc8:6Q.7+ b) CA4CU4OS 4ADO 2RIMARIO
%ensi"n nominal de cortocircuito+ %ensi"n de fase de cortocircuito+ erdida de cortocircuito (2c 9 2cc )+ erdida de cortocircuito por fase+ Fesistencia de cortocircuito+ Ampedancia de cortocircuito+ Feactancia de cortocircuito+
Ucc 9 Unp@: + 9 11,P@:+ 9 P+K V Vcc 9 Ucc: ra-$687 9 P+K: ra-$687 9 H1P V 2cc < ,+8 6a LH<, C7 2cc# < 2cc :8 9 ,+8: 8 9 +,8LL R cc 9 2cc: Inp1 9 +,8LL: L*P1 9 1+* o5m cc 9 Vcc: Inp 9 H1P: L*P 9 KK*K o5m Ucc
c7 CA4CU4OS 4ADO SECUNDARIO Scc 9 Sn @+: cc 9 8+H,@+: 9 L*L A otencia de cortocircuito+ Antensidad m#?ima de cortocircuito+ Iccs 9Ins@+: 9 LP@+: 9 ++,PKH A
d7 RENDIMIENTOS 2 plena carga+ 9 2n :62n ? 2#e ? 2c7 9 8+H: 68+H ? *PK7 9 *P Fendimiento a mitad car!a 0 #actor de potencia (fp)+ fp<>,16 9 62n:17@#p: 62n:17@#p ? 2t7G 9 68+H@*H:17:68+H@*H:1 ? *PK7 9 *PK
+, Coordinación de elementos #si'les en alimentadores primarios. +er, 2aso+ La corriente nominal ( INF7 del elemento fusible debe ser maor que la corriente de demanda m#?ima (IDma()del circuito proectado, para el horizonte considerado en el planeamiento del alimentador. o INF ; ID ma( n o # F 9 6+ ? a:+7 f -+ #actor de crecimiento de car!a, con imposibilidad de calculo (f - < 0,6). a+ tasa de crecimiento de carga del alimentador en B. n+ aos. Alimentador+ X8888,: A ;- .8888888888888Ama?8888X8888Acc0 min 1do, 2aso+ El valor de la corriente nominal ( INF7 del fusible debe ser menor o igual a un cuarto de la corriente de corto circuito monof#sico (a tierra) en el final del trecho protegido (seguridad en la sensibilidad). o # F@ ID ma( ≤ INF ≤ Icc+ min 8er, 2aso. La corriente nominal del fusible ( INFsi'le) debe ser maor que la corriente de magnetizaci"n del transformador (Iinrs57 soportar la corriente 1 a 0/ veces la corriente nominal del transformador (A ;%rafo), condicion aceptable hasta / $D2. 7onsiderando que el periodo de A inrush, es t < >,0/ seg., se calcula que el tiempo de #sión m-nimo del elemento #si'le debe ser de >,0: seg., cuando el transformador este sometido a />>83>> B de su carga nominal hasta / $D2. o No #sión. Iinrs5 9 6)+17@ INTra#o 6para t 9 *+1 se!7 o INFsi'le ;; Iinrs5
o
Fsión. IN Fsi'le 9 1)8 @ IN Tra#o 6para tmin 9 *+L se!7
to, 2aso. El elemento fusible de retaguardia (INF)R ) o protegido (retrasado respecto a los dem#s) debe coordinar con el elemento fusible de vanguardia ( INF)V) o protector de m#?imo valor (adelantado a los dem#s). El tiempo m#?imo del protector ( tma()V7 no debe e?ceder :6B del tiempo mínimo del protegido ( tma()R 7. o INF)R min ; INF)V ma(. o *LH@tmin)R (dia calido)≥ tma()V (dia frio) Alimentador+ X8888,: A ;-8F min .8888888888888Ama?8888X8888,:A ;-8D ma? .888 carga rotegido8retaguardia rotector8vanguardia E3emplo 8. *n transformador de 306 ID2, con una corriente de corto circuito en la derivaci"n del transformador es de />> $D2. 7alcular+ a) La Acc en el primario la A ccp. Icc MT 9 Scc: U 9 />>.>>> I& I 9 6.>/> < 6,>/ (I2) Iccp 9 1*HH@ cc < /,66@6,>/ < 0/,1 (I2)
b) La Acc en el secundario la A ccp. Icc BT 9 Sn: U @U 9 306 I& >,31 I @ >,>4< 00,=9 (I2) o Iccp 9 1*HH@ cc < /,66@00,=9 < 3>,60 (I2) o NOTA ++ Los interruptores autom#ticos de $% '%, deben tener poder de corte maor que la Acc de cierre maor que las A ccp. Adem para los fusibles. E3emplo . imensionar el elemento fusible para las siguientes condiciones A cc0 = /4> (2) ma? < 9 (2).
A
X8888,: Ama?.88888888888888X8888Acc0 min a) 2doptado+ f - < 0,6 f -@ A ma? ≤ A ;- ≤ Acc0 min 4 ≤ A ;- ≤ /4> 4 P 6A7 ≤ INF ≤ K 6A7
e la %abla+ A ;- P A ma?, luego INF 9 + . orque el elemente #si'le prote!ido es de 8 6A7* menor /e (Y) la corriente de falla igual a /4> (2). b) ara 6 aos de crecimiento tasa de crecimiento vegetativo de la carga 9B anual+ f - < (0 N a&0>>)n < (0 N 9&0>>)6 < 0,33 4e!o. f - adoptado P f - calculado, se adopta f - < 0,6
+K, Cone(iones 0 aplicaciones practicas de trans#ormadores. 2ro0ecto)DEE, o 7#lculos. o iagrama unificar. o 7oordinaci"n de protecci"n.
E3emplo . Aplicación de Ta'las,
E3emplo H. +<,7 INF 9 H 6A7 Tiempo de #sión. t 9 in#inito, 1<,7 INF m-n 9 + 6A7 Se cmple. INFsi'le 9 1 @ INTra#o Tiempo de #sión. t 9 8 se! 8<,7 INF m%( 9 L 6A7 Tiempo de #sión. t 9 *+ se! <,7 Relación de rapide$ 6velocidad7 9 INF m%( : INF m-n : 9 L* REFERENCIA BIB4IOQRAFICA +G %ransformadores, teoria e ensaios. J 7arlos de Rliveira Z Rtras, Ed. 'lucher.. 1G Especificaciones %écnicas 2;E. 8G 5eraldo Iindermann, -A*;2. G Líneas de transmisi"n redes de distribuci"n de potencia eléctrica. 5ilberto E. Harpe, Ed. Limusa, D80. HG 2DR Anternacional. Prof. Ing. M. Caceres FIUNA 1er. Ciclo 2009
