El transformador es una máquina de elevado rendimiento. Sin embargo las pérdidas en sus partes activas como circuitos magnéticos y arrollamientos son origen de un desprendimiento de calor que, si no es evacuado a medida que se produce llevaría a los elementos del transformador a temperaturas perjudiciales para su buen funcionamiento. Por eso el fluido de los transformadores además de ser un líquido aislante sirve como elemento de transmisión de calor a los elementos donde se disipa. Por tanto la eficacia del sistem sis temaa de dis disipa ipació ción n det determ ermina ina la capa capacid cidad ad tér térmic micaa y la vid vidaa del ais aislam lamien iento to del transformador.
● Designación y disposición de símbolos (IEC 60076-2). os tra transf nsform ormado adores res se des design ignará arán n seg seg!n !n el mét método odo de ref refrig rigera eració ción n emp emplea leado. do. os símbolos literales que corresponden a cada método de refrigeración se indican en la tabla ". os transformadores se designarán por cuatro símbolos para cada uno de los métodos de refrig ref rigerac eración ión los cual cuales es #an de veni venirr esp especi ecific ficado adoss en la pla placa ca de car caract acterí erísti sticas cas del transformador. os transformadores del tipo seco sin envolvente de protección, se designarán por dos símbolos solamente. El orden en el que se deben usar los símbolos es el indicado en la tabla
%$Pimea le!a
"eg#nda le!a
&ndican el medio de refrigeración que está en contacto con los arrollamientos (edio de refrigeración interno en contacto con los arrollamientos
(odo de circulación del medio de refrigeración interno
$ecea le!a
C#a!a le!a
&ndican el medio de refrigeración que está en contacto con el sistema de refrigeración e'terior (edio de refrigeración e'terno
(odo de circulación del fluido e'terno
)abla )a bla $% *rden para la designación de signación de símbolos
%EDI& 'E'IE'*+$E +ceite mineral, vegetal o líquido sintético inflamable íquido sintético no inflamable as +gua +ire
CI'C*CI1+ DE 'E'IE'*+$E
",%&&" & / * ",%&&"
-atural entilación for/ada 0irculación dirigida
"I"$E%*" DE 'E'IE'*CI1+ )ransformador seco con refrigeración natural por aire )ransformador seco con refrigeración for/ada por aire )ransformador seco con envolvente metálica y refrigeración natural por aire )ransformador seco con envolvente metálica y ventilación for/ada por aire )ransformador con circulación natural de aceite y aire )ransformador con circulación natural de aceite y ventilación for/ada por aire )ransformador con circulación for/ada de aceite y agua )ransformador con circulación for/ada de aceite y aire )ransformador con circulación dirigida de aceite y ventilación for/ada
+ D DE"I+*CI1 + IEC *+ * *+*+
*+* &+*+ &+* &/ &* &D*
)abla "% (odos de refrigeración de )ransformadores os elementos constructivos que se dotan a los transformadores para su refrigeración en el que el aire ejerce las funciones de refrigerante e'terno y el aceite como refrigerante interno, son lossiguientes%
)ransformador *-+-, el sistema de refrigeración está formado por el aceite dentro de la cuba y los radiadores con circulación por termosifón y el aire e'terior con circulación natural, )ransformadores *-+1, a la cuba y los radiadores se le agrega un equipo de ventiladores en el e'terior para for/ar la circulación de l aire, )ransformadores *1+1, a los elementos anteriormente mencionados se a2aden motobombas para conseguir la circulación for/ada del aceite, )ransformadores *3+1, además de disponer de los elementos anteriormente mencionados se equipan de una serie de conductos en el interior de la cuba para poder dirigir el flujo del aceite para que éste pueda recorrer los arrollamientos completamente. )ransformadores *14, en el que el refrigerante e'terno es agua, van dotados de serpentines que recorren el interior de la cub5, disponen además de equipos necesarios para enfriar el agua y motobombas en el caso de que su circulación sea for/ada.
● Clasiicación de los aislan!es.
os aislantes usuales en la construcción de transformadores se clasifican seg!n la tabla 6%
C*" E
*I"*+$E
$'*$*%IE+$&
Sustancias orgánicas, algodón, seda papel y análogas, así como esmaltes para #ilos. 1ibras sintéticas resistentes al calor, papel con laca, esmalte para #ilos.
&mpregnados o sumergidos en aceite
0intas y telas de micanita y micafolio
&mpregnado
Sustancias inorgánicas, mica, asbesto, resinas, productos a base de vidrio y materias minerales parecidas.
3
(ateriales tales como la silicona, elastómeros ycombinaciones de material es tales como la mica, la fibra de vidrio, asbestos, etc.
* E
-o impregnado
&mpregnado7Encapsulado 8Por ejemplo con siliconas modificadas con sustancias orgánicas sintéticas.9 0on sustanciasaglutinantes com o son lasresinas y siliconasapropi adas
)abla 6% 3esignación de los aislantes
● Calen!amien!o paa !ansomadoes secos. os límites de calentamiento son los indicados en la tabla :%
Pa!e +rrollamiento 8calentamiento medido por el método de variación de resistencia. 0ircuitos magnéticos y otras partes. a9 En contacto con los arrollamientos. b9 -o en contacto con los arrollamientos
$empea!#a %4!odo de del sis!ema de eigeació aislamien!o n 5C Por aire, natural o ventilación for/ada.
)odos
+ 8$;<9 E 8$";9 = 8$6;9 1 8$<<9 > 8$?;9
Calen!amien!o mimo 58 @; A< ?; $;; $"< a9 os mismos valores para los arrollamientos. b9 a temperatura no alcan/ará en ning!n caso un valor que pueda da2ar al propio circuito magnético, otras partes, o los materiales adyacentes.
)abla :% ímites de calentamiento para transformadores seco
● Calen!amien!o paa !ansomadoes s#megidos en l#ido os límites de calentamiento para transformadores sumergidos en fluido refrigerante son los indicados en la tabla <%
Pa!e
Calen!amien!o mimo 58
+rrollamientos% 0lase temperatura del arrollamiento + 8calentamiento medido por el método de variación de resistencia9
@<, cuando la circulación del aceite es natural o for/ada no dirigida. A;, cuando la circulación del aceite es for/ada y dirigida. @;, cuando el transformador está provisto +ceite en la parte superior de conservador o es estanco al aire. 8calentamiento medido por <<, cuando el transformador no está termómetro9 provisto de conservador ni es estanco al aire. a temperatura no alcan/ará en ning!n 0ircuitos magnéticos, partes metálicas caso, un valor que pueda da2ar al propio y otros materiales adyacentes. circuito magnético, otras partes o los materiales adyacentes. )abla <% ímites de calentamiento para los transformadores sumergidos en aceite
+&$*9 os límites de calentamiento de los arrollamientos 8medido por el método de variación de resistencia9 se eligen de forma que den el mismo calentamiento del punto caliente con diferentes tipos de circulación del aceite. El calentamiento del punto caliente no se puede medir normalmente, directamente. En los transformadores con circulación for/ada y dirigida del aceite, la diferencia entre el calentamiento del punto caliente y el calentamiento medio en los arrollamientos es más peque2o que en los transformadores con circulación natural del aceite, o que en los de circulación for/ada pero no dirigida del aceite, por esta ra/ón los arrollamientos de los transformadores con circulación for/ada y dirigida del aceite pueden tener límites de calentamiento 8medido por el método de variación de resistencia9 superiores en
$IP&" DE 'E'IE'*CI1+ ● 'eigeación na!#al &+*+ (designación *"* C:79 &*) 3urante el funcionamiento *-+- 8*+9 se origina un movimiento del fluido refrigerante por termosifón debido a la diferencia de temperatura del fluido entre las partes superior e inferior de la cuba. Esta diferencia de temperatura es apro'imadamente $" B0, para un transformador *-+- 8*+9 y mantiene un flujo de aceite en el circuito magnético y superficie de bobinas superior a un metro por minuto.
1igura $% 0orte de un transformador *-+- mostrando la circulación del aceite por termosifón
1igura "% *-+-. Fefrigeración natural mediante radiadores adosados a la cuba El aceite frío sube desde el fondo de la cuba circulando sobre las superficies de los conductores recogiendo el calor mientras sube a la parte superior de la cuba y de aquí pasa a los cambiadores de calor 8radiadores9 donde se enfría. El fluido refrigerado entra por el fondo de la cuba del transformador, iniciando un nuevo ciclo, como podemos ver en la figura ". En la figura $ pueden verse los calentamientos típicos. El calentamiento medio del cobre es de @< B0 y en este ejemplo, el calentamiento del aceite es de
● 'eigeación po adiadoes ;en!ilados. &+* (designación *"* C:79 *) 0on el fin de reducir el n!mero de radiadores en los grandes transformadores, se activa en aquellos el enfriamiento provocando una circulación del aire por medio de ventiladores.
1igura 6% *-+1. Fefrigeración aceite natural y ventilación for/ada.
● 'eigeación po cic#lación de acei!e y ;en!ilación o
0uando los ciclos de carga son muy duros se utili/a la ventilación for/ada, con el fin de aumentar la capacidad térmica del transformador sin a2adir material activo, o también si su potencia es elevada.
1igura :% *1+1 G 0irculación for/ada del aceite y ventilación for/ada.
● 'eigeación po cic#lación de acei!e y eniamien!o po ag#a o
1igura <% *14 G 0irculación for/ada del aceite y agua.
as unidades de circulación for/ada que usan bombas y ventiladores para for/ar al fluido y el aire se denominan 8*1+19 1+* o for/ando el aceite con un intercambiador de agua *14 81*49. )ambién se usan bombas y ventiladores en los transformadores *-+-7*1+17*1+1 8*+71*+71*+9 con potencias del $;;D7$66D7$@AD, considerando $;;D la potencia con circulación natural.
1igura @% 0orte de un transformador *1+1 mostrando la circulación del aire y del aceite os calentamientos típicos de un transformador con circulación for/ada se indican en la figura @. )omando de nuevo el calentamiento medio del cobre de @< B0., la temperatura superior del aceite es de << B0 y la inferior <6 B0 con una diferencia de " B0, con lo que #emos casi eliminado la caída térmica gracias a la circulación for/ada. Fesumiendo, con la ventilación for/ada obtenemos% má'ima eficacia de refrigeración gracias al flujo directo sobre ambas caras del conductor, puntos calientes más reducidos, aumento de vida del aislamiento.
● 'eigeación *+ y * en !ansomadoes secos a norma &E0 @;A"@G" limita el calentamiento medio del transformador en régimen nominal estabili/ado mientras que la guía de carga &E0 @;;A@G$" limita la temperatura má'ima del punto más caliente de los arrollamientos durante las sobrecargas del transformador. Seg!n estas normas, las temperaturas admisibles son%
I Para los bobinados% G
G
$:< J0 en régimen estable para una temperatura ambiente anual de "; J0 8lo que corresponde a una temperatura de $<< J0 diaria y no sobrepasando en ning!n caso $@< J09. El calentamiento medio de los bobinados está limitado en tal caso a $;; H con el régimen asignado. $K; J0 má'imo en sobrecarga sin sobrepasarlo en ning!n caso. I Para el circuito magnético, las partes metálicas y otros materiales adyacentes, la norma prescribe% Lla temperatura no debe, en ning!n caso, alcan/ar un valor tal que perjudique al circuito magnético u otros materiales adyacentesM En el caso de sobrecargas temporales, para evitar calentamientos e'cesivos en los arrollamientos, es posible instalar en los transformadores secos ventilación for/ada lo que permite obtener un aumento !empoal de potencia entre el "
1igura A% +1 G )ransformador seco con ventilación for/ada Si se solicita al fabricante este aumento de potencia, se deberá tener en cuenta también su repercusión en la elección de los siguientes puntos%
as secciones de cables o canali/ación prefabricada. El calibre de los disyuntores de protección del transformador. El dimensionamiento de los #uecos de entrada y salida de aire del local.
a duración de vida de los ventiladores en servicio, que es considerablemente más reducida con relación a la del transformador 86,< y "; a2os respectivamente9.
