INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRICULUM Manual para el participante TRANSFORMADORES TRIFASICOS
ESPECIALIDAD: ELECTRICIDAD Instructor: Roberto José Oviedo Díaz
DICIEMBRE, 2008
INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC) DIRECCIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL
Unidad de competencia: •
Instalador de transformadores.
Elementos de competencia: •
Transformadores monofásicos
•
Transformadores trifásicos
•
Redes Eléctricas
DICIEMBRE, 2008
INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC) DIRECCIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL
Unidad de competencia: •
Instalador de transformadores.
Elementos de competencia: •
Transformadores monofásicos
•
Transformadores trifásicos
•
Redes Eléctricas
DICIEMBRE, 2008
ÍNDICE INTRODUCCIÓN ............................................ .................................................................... .................................................... ................................ .... 1 OBJETIVO GENERAL............................................... GENERAL..................................................................... .............................................. ........................ 1 OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................. ................................................................................... ...................... 1 RECOMENDACIONES GENERALES...................... GENERALES............................................ ............................................... ......................... 2 UNIDAD II: TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS.................................................. TRIFÁSICOS.................................................. 3 1. Introducción a transformadores trifásicos .............................................. ............................................................ .............. 3 2. Redes trifásicas ............................................. .......................................................................... ..................................................... .......................... 3 3.1 Conexiones .............................................. ....................................................................... .................................................. ................................ ....... 4 Conexión estrella-estrella .............. ......................................... ................................................... ............................................... ....................... 4 Conexión delta -delta........................................ -delta................................................................ ................................................... ............................... .... 5 Conexión estrella-delta ........................... ....................................................... ................................................... ..................................... .............. 5 Conexión delta-estrella ........................... ....................................................... ................................................... ..................................... .............. 6 3.2 Calculo de magnitudes eléctricas ............................................... ...................................................................... ....................... 6 3.3 Pruebas de polaridad. ............................................. ....................................................................... .......................................... ................ 7 4-Acoplamiento de transformadores en paralelo ......................................... ..................................................... ............ 9 5-Índice de cargas car gas si las tensiones de cortocircuitoU son diferentes .................... .................... 10 6- Corriente de circulación circula ción en vacío si las relaciones de transformación M son diferentes.................................................... diferentes............................ ............................................... ............................................... .................................... ............ 10 7- .Tabla de índice horario........................................... ...................................................................... ...................................... ........... 10 7. Comparación de grupo de transformadores monofásicos VS. Los transformadores trifásicos. ........................................................ ............................................................................... ............................ ..... 11 7.1- Conceptos Conc eptos Generales Sobre Las Transformaciones Polifásicas.................... 11 7.2- Elementos De Una Transformación Trifásica-Trifásica Trifá sica-Trifásica .................................. .................................. 12 7.3-Transformación Trifásica mediante tres Transformadores Monofásicos. ........ 12 7.4- Conexión en paralelo de transformadores monofásicos ................................ ................................ 12 7.5- Elección para elegir el grupo de conexión más apropi ado ............................ ............................ 13 8- Mantenimiento a transformadores trifásicos....................... trifásicos............................................... ............................... ....... 13 8.1- Verificación del estado técnico general de transformadores trifásicos. .......... 13 8.3- Transformadores Sumergibles .................................. .......................................................... ..................................... ............. 15 8.3.1- Conexiones ............................................................... ......................................................................................... .................................. ........ 15 8.4- Paso De Aéreo A Subterráneo Subterrán eo ............................................ ....................................................................... ........................... 16 9- Pruebas de laboratorio utilizadas para detectar, en su epata inicial las posibles fallas de transformadores. ............................... ...................................................... ................................................... ............................... ... 16 9.1- El recalentamiento del equipo. ............................................ ....................................................................... ........................... 16 9.2- Sobrecalentamiento del equipo ............................................ ...................................................................... .......................... 17 10- Ensayos de rutina...................................... rutina............................................................... .................................................. ............................. .... 18 10.1.-ensayo por tensión aplicada................................................ ....................................................................... ......................... .. 18 10.2.-Medición de las perdidas debido a las cargas carga s.............................................. .............................................. 19 10.3- Ensayos de medición de las perdidas y de la corriente cor riente en vacio ................. ................. 20 10.4- Cálculos de d e las l as perdidas totales................................................. .................................................................. .................. 21 10.5 Ensayo por tensión inducida ....................................................... ......................................................................... .................. 22 10.6- .Ensayo de relación de transformación. ......................... .................................................... .............................. ... 23 10.7-. Ensayo de rigidez dieléctrica del aceite ...................................................... ...................................................... 23
11-Ensayos prototipos ........................................................................................... 24 1 Ensayo de medición de la resistencia de los devanados. .................................. 24 2.Ensayo De Aumento De Temperatura................................................................ 25 3-. Faseo, identificación y polaridad de los devanados de los transformadores .... 27 3.1-Prueba de faseo del transformador ................................................................. 28 3.2-Prueba de polaridad del transformador ........................................................... 28 EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................ 29 GLOSARIO............................................................................................................ 30 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 31
INTRODUCCIÓN El manual del participante “TRANSFORMADORES TRIFASICOS” pretende que los estudiantes a través de su desarrollo adquieran las competencias, para comprobar, e instalar maquinas eléctricas estáticas utilizando los equipos, herramientas, técnicas y normas correspondientes. El manual contempla una unidad modular, presentadas en orden lógico que significa que inicia con los elementos más sencillos hasta llegar a los más complejos. El manual del participante esta basado en sus módulos y normas técnicos respectivas y corresponde a la unidad de competencia “INSTALADOR DE TRANSFORMADORES” de la especialidad de técnico en electricidad. Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluación para alcanzar el dominio de la competencia: Instalador de transformadores , para lograr los objetivos planteados, es necesario que los(as) y las participantes tengan en cuenta el principio de funcionamiento de las maquinas eléctricas estaticas para proceder a su comprobación e instalación utilizando las normas de seguridad establecidas y el uso adecuado de las herramientas.
OBJETIVO GENERAL Instalar y dar mantenimiento a transformadores Trifásicos de distribución en media y baja tensión, haciendo uso de las herramientas y equipos adecuados, tomando en cuenta las normas técnicas de construcción y medidas de seguridad .
OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Identificar correctamente componentes de transformadores trifásico sin omitir ninguno. 2. Ejecutar correctamente proceso transformadores Trifásicos.
operativo
del
mantenimiento
a
3- Instalar transformadores trifásicos distribución, tomando en cuenta normas técnicas y de seguridad. 4- Seleccionar correctamente herrajes y equipos para instalación transformadores trifásicos de distribución.
de
1
5- Seleccionar adecuadamente calibre de conductores a utilizar, de acuerdo a instalación de baja tensión.
RECOMENDACIONES GENERALES Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el Módulo Formativo de Transformadores trifásicos. •
Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual debe estar claro que su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir la competencia a la cual responde el Módulo formativo.
Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales.
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Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluación.
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Consulte siempre a su docente, cuando necesite alguna aclaración. Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance. A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante las sesiones de clase. Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación.
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UNIDAD II: TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS 1. Introducción a transformadores trifásicos El transformador, es un dispositivo que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito u otro bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía la hace por lo general con cambios en los valores de voltajes y corrientes. Casi todos los sistemas importantes de generación y distribución de potencia del mundo son, hoy en día, sistemas de corriente alterna trifásicos. Puesto que los sistemas trifásicos desempeñan un papel tan importante e n la vida moderna, es necesario entender la forma como los transformadores se utilizan en ella. Considerables ventajas son las que ganan con el uso de un solo transformador trifásico en lugar de tres unidades monofasicas de la misma capacidad total. Las ventajas son rendimiento incrementado, tamaño reducido, peso reducido y menor costo. Una reducción del espacio es una ventaja desde el punto de vista estructural en estaciones generadoras o bien subestaciones. 2. Redes trifásicas Desde hace tiempo, los instaladores industriales conocen los beneficios de los sistemas trifásicos: más que ningún otro tipo existente, es adecuado para la generación, para el transporte y para aplicaciones prácticas de energía eléctrica. Los Sistemas Trifásicos AC se utilizan para transportar energía eléctrica, de elevadas corrientes y usando un diseño muy sencillo que resulta robusto y muy eficiente para motores eléctricos. Los mas comunes de los sistemas de conexión trifásicos son las conexiones: Estrella (Y)(figura 1) y Triangulo ( ) (figura 2). En la conexión en Estrella, las tres fases del sistema trifásico están interconectadas en el centro de la estrella, la cual esta también conectada al neutro. Este diseño permite disponer de dos niveles de tensión diferentes: En España, la tensión entre una de las tres fases y el conductor de neutro es normalmente 230V (RMS); La tensión entre dos fases es 3 veces esta tensión, es decir 400V. En conexiones en triangulo, las tres fases están conectadas en serie. La tensión entre cualquier punto u1, v1, y w1 es de 400V. En esta conexión el Neutro no es necesario. Por tanto la conexión seria:
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3. Clasificación Haremos una clasificación de los diferentes tipos de máquinas que existen dentro de ellas tenemos: Transformadores de medidas Transformadores especiales Ø Ø Ø
Transformadores de potencia Transformadores de pequeña potencia Auto transformadores trifásicos
3.1 Conexiones Conexión estrella-estrella Las corrientes en los devanados en estrella son iguales a las corrientes en la línea (figura 3). Si las tensiones entre línea y neutro están equilibradas y son sinuosidades, el valor eficaz de las tensiones respecto al neutro es igual al producto de 1/"3 por el valor eficaz de las tensiones entre línea y línea y existe un desfase de 30º entre las tensiones de línea a línea y de línea a neutro más próxima..Las tensiones entre línea y línea de los primarios y secundarios correspondientes en un banco estrella-estrella, están casi en concordancia de fase (figura 3). Por tanto, la conexión en estrella será particularmente adecuada para devanados de alta tensión, en los que el aislamiento es el problema principal, ya que para una tensión de línea determinada las tensiones de fase de la estrella sólo serían iguales al producto 1/ "3 por las tensiones en el triángulo.
Figura 3 conexiones estrella-estrella 4
Conexión delta -delta Se utiliza esta conexión cuando se desean mínimas interferencias en el sistema. Además, si se tiene cargas desequilibradas, se compensa dicho equilibrio, ya que las corrientes de la carga se distribuyen uniformemente en cada uno de los devanados. La conexión delta-delta de transformadores monofásicos se usa generalmente en sistemas cuyos voltajes no son muy elevados especialmente en aquellos en que se debe mantener la continuidad de unos sistemas. Esta conexión se emplea tanto para elevar la tensión como para reducirla. En caso de falla o reparación de la conexión delta-delta se puede convertir en una conexión delta abierta-delta abierta (figura 4)
Figura 4 conexión Delta -Delta
Conexión estrella-delta La conexión estrella-delta es contraria a la conexión delta-estrella; por ejemplo en sistema de potencia, la conexión delta-estrella se emplea para elevar voltajes y la conexión estrella-delta para reducirlos. En ambos casos, los devanados conectados en estrella se conectan al circuito de más alto voltaje, fundamentalmente por razones de aislamiento. En sistemas de distribución esta conexión es poco usual, salvo en algunas ocasiones para distribución a tres hilos. Se utiliza en los sistemas de transmisión de alto voltaje, el lado de voltaje se conecta en estrella y el lado de bajo voltaje en delta (figura 5)
Figura. 5 conexiones Estrella -Delta
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Conexión delta-estrella La conexión delta-estrella, de las más empleadas, se utiliza en los sistemas de potencia para elevar voltajes de generación o de transmisión, en los sistemas de distribución (a 4 hilos) para alimentación de fuerza y alumbrado (figura 6)
Figura 6 conexión Delta-Estrella
3.2 Calculo de magnitudes eléctricas Para realizar cálculo de magnitudes eléctricas en conexiones trifásicas se realizan utilizando la siguiente formula: Conexión Estrella
Conexión Delta
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3.3 Pruebas de polaridad. Polaridad aditiva. a. b.
Polaridad sustractiva.
Dado que es importante, cuando dos o más transformadores se conectan juntos, conocer la dirección relativa del voltaje de cada transformador, se han establecido ciertas convenciones para designar la llamada POLARIDAD de un transformador. Esta designación de polaridad se puede obtener de la figura anterior. Si una de las terminales del devanado de lato voltaje se conecta al lado adyacente opuesto del devanado de bajo voltaje (por ejemplo de A a C), el voltaje en las terminales restantes (B y D) es, o la suma o la diferencia de los voltajes primario y secundario, dependiendo de las direcciones relativas de los devanados. Si el voltaje de B a De es la suma, se dice que el transformador tiene polaridad aditiva y si es la diferencia, entonces se dice que tiene polaridad sustractiva. Si los devanados de los lados de alto y bajo voltaje están en direcciones opuestas, los voltajes aplicado e inducido tendrán direcciones opuestas y se dice que el transformador tiene “polaridad sustractiva”. Las terminales H1 y X1 estarán del lado izquierdo cuando se “ve” al transformador del lado de bajo voltaje hacia el lado de alto voltaje. Si los devanados de los lados de alto y bajo voltaje están en la misma dirección, los voltajes aplicado e inducido tendrán la misma dirección y se dice entonces que el transformador tiene “polaridad aditiva”, la terminal X1 se encontrará del lado derecho cuando se “ve” al transformador del lado de bajo voltaje hacia el lado de alto voltaje. Cuando se desea conectar en paralelo los secundarios de dos (o más) transformadores, se conectan en forma similar, las terminales que tiene la misma marca de polaridad. La prueba de polaridad. Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación: 1. Hacer una conexión entre las terminales de alto voltaje y bajo voltaje del lado derecho cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje. 2. Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 volts a las terminales de alto voltaje y medir este voltaje con un voltímetro.
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3. Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo d el lado de alto voltaje al terminal del lado Izquierdo de bajo voltaje. Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva. La polaridad es aditiva (figura 7) si el voltaje medido entre los otros dos bornes de los devanados, es mayor que el voltaje aplicado en el devanado de alta tensión.
Figura 7 La polaridad es substractiva el voltaje medido entre dos bornes de los devanados es menor que el voltaje aplicado en el devanado de alta tensión. La polaridad es substractiva (figura 8) el voltaje medido entre dos bornes de los devanados es menor que el voltaje aplicado en el devanado de alta tensión.
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Figura 8
4-Acoplamiento de transformadores en paralelo
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5-Índice de cargas si las tensiones de cortocircuito U son diferentes
6- Corriente de circulación en vacío si las relaciones de transformación M son diferentes 7-
.Tabla de índice horario
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7. Comparación de grupo de transformadores monofásicos VS. Los transformadores trifásicos. 7.1- Conceptos Generales Sobre Las Transformaciones Polifásicas. Los sistemas de energía eléctrica de corriente alterna, nunca son monofásicas. Actualmente, se utilizan casi exclusivamente los sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Por esta razón, resulta de ineludible interés el estudio de los transformadores trifásicos. Se entiende por transformación polifásica, la de un sistema polifásico equilibrado de tensiones, en otro sistema polifásico de distintas características de tensiones e intensidades, pero también equilibrado. Toda la teoría aprendida en asignaturas anteriores sobre transformadores monofásicos, se aplica íntegramente y es válida para cualquier tipo de transformación polifásica, ya que basta considerar las fases una a una y nos encontramos con varios sistemas monofásicos. Pero al considerar el sistema trifásico como un conjunto, se plantean nuevos problemas , relacionados con los armónicos de flujo y de tensión, con las conexiones, polaridades y desfases, etc.. 11
7.2- Elementos De Una Transformación Trifásica-Trifásica. Una transformación trifásica-trifásica consta de un primario, en conexión trifásica equilibrada, que alimenta un sistema trifásico. Para abreviar, a este tipo de transformación le llamaremos simplemente transformación trifásica. Una transformación trifásica puede efectuarse de dos formas: a)mediante tres transformadores monofásicos independientes, unidos entre si en conexión trifásica. b)mediante un solo transformador trifásico que, en cierto modo, reúne a tres transformadores monofásicos. En este caso, la interconexión magnética de los núcleos puede adoptar diversas disposiciones, que examinaremos más adelante.
7.3-Transformación Trifásica mediante tres Transformadores Monofásicos. Para esta transformación, se utiliza tres transformadores monofásicos de igual relación de transformación. Los primarios se conectan a la red trifásica de donde toman la energía y los secundarios alimentan el sistema trifásico de utilización. Los transformadores son completamente independientes entre si, por lo que los circuitos magnéticos también lo son, no produciéndose, por lo tanto, ninguna interferencia o interacción entre los flujos magnéticos producidos. Cada transformador lleva dos bornes de lata y dos de baja que se conectan entre si de forma que pueda obtenerse la transformación trifásica deseada, véase, por ejemplo, en la figura 2 las conexiones a realizar sobre los tres transformadores monofásicos, para obtener una transformación estrella-estrella, con neutro. El sistema es costoso y las pérdidas en vacío resultan elevadas, a causa de la presencia de tres circuitos magnéticos independientes; desde este punto de vista, es preferible la instalación de un solo transformador trifásico. Sin embargo, en muchas ocasiones pueden resultar más económicos los tres transformadores independientes; por ejemplo, cuando, por razones de seguridad en el servicio es necesario disponer de unidades de reserva: con tres transformadores monofásicos basta otro transformador monofásico, con potencia un tercio de la potencia total, mientras que un transformador trifásico necesitaría otro transformador trifásico de reserva, con potencia igual a la de la unidad instalada. Este sistema de transformación se emplea, sobre todo, en instalaciones de gran potencia, en las cuales, puede resultar determinante el coste de la unidad de reserva. 7.4- Conexión en paralelo de transformadores monofásicos. Si se necesita mayor capacidad pueden conectarse en paralelo dos transformadores de igual o distinta potencia nominal. Los transformadores monofásicos de polaridad aditiva o sustractiva pueden conectarse en paralelo satisfactoriamente si se conectan como se indica a continuación Y se cumplen las condiciones siguientes: 1)Voltajes nominales idénticos. 2)Derivaciones idénticas.
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3)El porcentaje de impedancia de uno de los transformadores debe estar comprendido entre 92.5% y el 107.5% del otro. 4)Las características de frecuencia deben ser idénticas. Transformación Trifásica Mediante un solo Transformador Trifásico. El transformador trifásico resulta siempre de la yu xtaposición de los circuitos magnéticos de tres transformadores monofásicos, aprovechando la composición de flujos en una u otra parte de dichos circuitos magnéticos para conseguir una reducción en sus dimensiones. Por lo tanto, resulta determinante el acoplamiento magnético de tres transformadores monofásicos, para lo que se emplean diversas disposiciones.
7.5- Elección para elegir el grupo de conexión más apropiado en cada particular, una de las condiciones más importantes que debe tenerse en cuenta es la determinación previa de si el arrollamiento de baja tensión ha de trabajar con carga desequilibrada y corriente en el neutro (esto último solo resulta posible en las conexiones y ó z). Desde el punto de vista del equilibrio magnético y atendiendo, por lo tanto, a la disposición y a las pérdidas adicionales, sino existe neutro en el lado de alta, la carga desequilibrada solamente será admisible dentro de ciertos límites. La carga, referida a la nominal, tolerable en el conductor neutro de un sistema trifásico no debe pasar de los siguientes valore: -Conexión Y y, sin devanado terciario: 1.Transformadores acorazados, transformadores de cinco columnas y bancos de 3 transformadores monofásicos:0% 2.Transformadores de tres columnas: 2.1 Sin bobina de puesta a tierra en el lado de alta:10% 2.1 Con bobina de puesta a tierra en el lado de alta:30% -Conexiones Y y, con devanado terciario:100% -Conexiones D y:100% -Conexiones Y z:100% Con pequeñas potencias y altas tensiones nominales, resulta inadecuada la conexión en triángulo para el lado de alta tensión, por razones constructivas. Cuando se prevé que el conductor neutro del lado de baja tensión, ha de tener carga, se adoptará preferentemente la conexión Yz.
8- Mantenimiento a transformadores trifásicos 8.1- Verificación del estado técnico general de transformadores trifásicos. Ø
La prueba de corto circuito del transformador
Ø
Voltajes nominales idénticos.
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Ø
Derivaciones idénticas
Ø
El porcentaje de impedancia de uno de los transformadores debe estar comprendido entre 92.5% y el 107.5% del otro.
Ø
Las características de frecuencia deben ser idénticas
Ø
En los transformadores trifásicos, los arrollamientos pueden estar montados en una conexión abierta (III), conexión en triángulo (D), conexión en estrella (Y) y conexión zigzag (Z).
Ø
Verificar impedancia del transformador.
Ø
Nivel de aceite y su calidad
.8.2- Transformadores montados en base de concreto (pad mounted) Es muy importante que el inspector verifique en este tipo de transformadores lo siguiente a)Marca y Tipo: observará que sean los aprobados por la empresa. Para ello deberá solicitar del departamento correspondiente, una lista del equipo aprobado. b)Condición de Montura y Gabinete: Observará las condiciones interiores y exteriores del gabinete. La base de concreto deberá estar de acuerdo a las normas y correctamente niveladas sobre un terreno firmemente apisonado, para evitar que se incline en el futuro. c)Distancias de despeje: Aplicara las mismas consideraciones que en el caso de las unidades seccionadoras. d)Conexiones de los neutros: Igual que las unidades seccionadoras. e)Terminaciones de los cables: Igual que las unidades seccionadoras. f)Capacidad en KVA : la capacidad en KVA deberá ser la indicada en el plano. g)Indicaciones de fallas: El inspector deberá verificar que su instalación se haga correctamente. Puede hacerse sobre la cubierta semiconductora, pero no sobre el conductor neutral. Los indicadores pueden también ser parte integral de un desconector. h) Fusibles y cuchillas: Deberá verificar que cualquiera que sea el tipo de montura, estas estén de acuerdo al equipó aprobado y que su capacidad de carga en amperios sea la correcta. i) Conexiones de cables primarios: Igual que unidades seccionadoras. j) Conexiones de tomas secundarias y de servicio: El inspector verificara que las conexiones estén debidamente efectuadas. Deberá tener especial cuidado cuando se utilicen conductores de aluminio. Debe recordar que un conductor de aluminio no se puede conectar directamente a uno de cobre, sino que hay que utilizar un conector especial. k) Pararrayos: Debe verificar que se instalen los pararrayos del voltaje de operación en los puntos indicados en los planos. Terminales de los tubos: Observara que los tubos de entrada y salida de los cables estén debidamente terminados en campana u otro Terminal aprobado.
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m) Identificación de los conductores: El inspector debe verificar que la identificación de los conductores primarios y secundarios sea correcta y completa; que indique hacia donde cada cable y que se usen los métodos apropiados de acuerdo a la numeración indicada en el plano y procedimientos de la empresa.
8.3- Transformadores Sumergibles En este tipo de montaje se verificara lo siguiente: Cilindro de concreto o plástico: El inspector debe verificar que la proximidad a la cual se instala el cilindro sea de tal manera que el tope queda a ras con el nivel de terreno. Si el cilindro es de plástico se asegurara que mantiene su forma cilíndrica y que no ha sufrido roturas . Los cilindros de plástico deberán esta reforzados con un anillo de hormigón de 16*16 cm., a todo su alrededor y a ras con el terreno para evitar deformaciones. Para el sistema de drenaje se requiere una capa de 65 cm. . De piedra picada de 2.5cm. , sobre esta piedra se instalaran dos canales de acero galvanizado que se reduce el contacto del casco del transformador con la superficie húmeda, además de proveer espacio para la circulación de aire. Transformador sumergible: Se debe verificar que corresponda a la capacidad y tipo especificado en el plano. Es decir, si el transformador requiere desconectores en aceite o no. 8.3.1- Conexiones: Primarias: Las conexiones primarias en estos transformadores deben ser cuidadosamente inspeccionadas en el momento de la instalación. El método utilizado es el de codos premoldeados; y una instalación deficiente de estos codos ha sido causa frecuente de interrupciones. Se debe verificar al momento de la instalación que el diámetro del cable corresponda al que acepta el codo, y que las medidas tomadas en la preparación del cable son las que especifica el fabricante. Secundaria: De igual manera, las conexiones secundarias deben ser cuidadosamente inspeccionadas. El conector tipo mole es uno del tipo de aluminio aun cuando los conductores sean de cobre. Debido a las diferencias en el coeficiente de expansión entre ambos metales, bajo condiciones de carga o corto circuito las conexiones tienden a aflojarse. Conexiones de neutro: Se harán de la misma forma que en los transformadores sobre bases de concreto. Todas las conexiones se harán con conectores a compresión y solo el conductor será el que se conecte a la varilla de tierra con un conector a tornillo. Identificación de conductores primarios y secundarios: En los conductores se debe indicar su procedencia o destino . n) Inspección final: Se verificara , que tanto la tapa de acero como el protector de plástico estén correctamente instalados y libres de desperfectos
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8.4- Paso De Aéreo A Subterráneo Anteriormente se ha mencionado las precauciones que se deben tomar para la instalación de los conductores en tomas primarios; nos referimos ahora a la instalación de los componentes de dicha toma. En este caso, el inspector debe verificar: a)Cajas y Porta cuchilla: El inspector verificará que las cajas cumplan con los requisitos en cuanto a voltajes, capacidad nominal en amperios y marca o ti po que aparezcan en los planos. La separación entre las cajas no será menor de 36 cm. Y de 18cm. De la parte viva de una caja a la estructura o poste. b)Pararrayos: Se debe verificar que el voltaje del sistema y que la separación de montura de éstos corresponda a la de las cajas. c)Terminaciones: Es muy importante que el inspector esté presente cuando se instalen las terminaciones de los cables y deberá verificar: -Marca y Tipo: La marca y tipo deberán ser los que aparezcan en los planos. Deberán ser del tipo resistente a los agentes atmosféricos. -Voltaje de la terminación: No será nunca menor que el voltaje de los cables. En los casos que la instalación esté cerca del mar su estructuración será de porcelana. -Conexión a tierra: Las partes metálicas de las terminaciones (o adaptadores metálicos) estarán conectadas entre si al neutro del sistema y a tierra por medio de conectores o compresión. -Tubos de protección de la toma: El inspector verificará que la clase y tipo del tubo o conducto que contiene los cables primarios, sea del tipo que aparecen en los planos. -El inspector debe verificar que ser realicen todas las pruebas que normalmente se hacen a los conductores, dichas pruebas son: -Pruebas de resistencias de puesta a tierra. -Pruebas de resistencia de aislamiento. -Pruebas de continuidad.
9- Pruebas de laboratorio utilizadas para detectar, en su epata inicial las posibles fallas de transformadores. Si observamos el triangulo de causa y efectos podemos concluir que existen dos síntomas muy importantes que indican que algunos problema se gesta dentro del transformador y que pueden medirse con precisión sin que el transformador sea puesto fuera de servicio. Esos síntomas son: 9.1- El recalentamiento del equipo. La producción de gases dentro del equipo. El primer síntoma es fácilmente detectable con solo ver los indicadores de temperatura instalados en el equipo y el segundo analizando los posibles gases disueltos e n el aceite aislante o los acu mulados en el espacio libre en la parte superior de la caja del transformador. Cabe indicar que la mayoría de los transformadores de distribución tienen hoy alarmas que indican recalentamiento
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del equipo por encima de una temperatura de operación predeterminada y la presencia de gases combustibles dentro del transformador.
9.2- Sobrecalentamiento del equipo El sobrecalentamiento de un transformador de distribución es un síntoma que no necesariamente indica que algún problema se esta comenzando en el equipo, pues una sobrecarga temporal del transformador puede ser causa de recalentamiento. Lo que realmente debe preocupar son los aumentos de temperatura permanentes y continuados, ya que ello puede indicar algún sobrecalentamiento localizado o punto caliente dentro del equipo, que puede ser detectado con un analizador de rayos infrarrojos. 9.3-Guía de Indicadores de deterioración. La cromatografía es una técnica empleada con constante éxito en la separación e identificación de diferentes tipos de hidrocarburos. En principio se utilizo preferentemente la cromatografía en fase gaseosa en la cual era necesario evaporar los diferentes componentes presentes en la mezcla de hidrocarburo para que luego pudiesen ser separados convenientemente. Esta técnica es la que se utiliza para los transformadores de distribución en operación. Interpretación de los resultados de las pruebas practicadas a un transformador de distribución. El análisis de las pruebas de laboratorio para determinar las fallas de transformadores, es una tarea difícil y delicada, ya que para ello se necesita tener un amplio conocimiento, tanto de la teoría y operación de los equipos utilizados en dichos análisis, como de todos los aspectos relacionados con las reacciones que normalmente hacen posible la obtención de los resultados logrados. Conviene recordar que la solubilidad de los gases en los líquidos decrece con los aumentos de temperatura y que, por otra parte, la reactividad química de ellos se incrementa considerablemente con los aumentos de temperatura, por lo cual la cantidad y la naturaleza misma de la mezcla de gases que se puede estar formando en un momento dado van a se diferentes de las que podíamos encontrar disueltas en el aceite o acumuladas en los espacios libres del transformador, tales como los colectores de gas. Entre los gases que se forman durante las fallas de operaciones anormales de los transformadores, muchos de ellos son de naturaleza química muy activa; las olefinas frente al hidrógeno y al oxigeno, el oxigeno frente al hidrógeno, el monóxido de carbono frente al oxigeno, etc. Esto significa que no todo el volumen de un determinado gas producido durante una falla momentánea de un transformador va a permanecer por mucho tiempo como tal dentro del equipo, sino que posiblemente su volumen va aumentar o disminuir de acuerdo con las reacciones posteriores que puedan ocurrir entre los gases que se produzcan, simultáneamente o en diferentes intervalos, como consecuencia de estas fallas. Además, parte de los gases , que se forman en el seno de dicho aceite y remanente se deposita en los colectores de gas, colocados en la parte externa superior del equipo. La proporción de cada gas que se quedara disuelta en el 17
aceite dieléctrico es una función de la solubilidad de dichos gases en el aceite, por lo cual dos gases que se forman a la misma rata durante una falla que tiene diferentes solubilidades en el aceite, se distribuirán de una manera diferente entre lo que queda disuelto en el aceite y lo que se acumula en los colectores de gas. En vista de todas estas consideraciones es que se hacen mas complejas la interpretación de los análisis de los gases presentes en un transformador de distribución, para relacionarlos con la posible falla que pudiese estar en el equipo. Se puede ver además como es importante dejar claramente establecida la procedencia de la muestra y las condiciones en que fue tomada. Con relación a este punto conviene mencionar que las muestras de gases provenientes de los transformadores de distribución pueden provenir de las siguientes fuentes: Colectores de gas del transformador Relays . Aceite dieléctrico. Esta procedencia hay que dejarla claramente establecida pues de lo contrario el análisis no tendrá valor alguno para evaluar la condición del transformador. Protocolo de pruebas: Manual de ensayos para transformadores de distribución monofásicas. La verificación de las características técnicas de los transformadores, plantea la necesidad de desarrollar una estrategia especifica con el fin de: 1.- Garantizar que los transformadores cumplan con las especificaciones mínimas exigidas por partes de cadafe. 2.-minimizar las fallas en el sistema, cuando estos estén en servicio, lo cual redunda en beneficio del subscriptor y de la imagen de la empresa.
10- Ensayos de rutina 10.1.-ensayo por tensión aplicada 1.1 Objeto: verificar que no exista falla en la llamada aislación principal, es decir, entre los devanados mismos y entre los devanados y tierra. 1.2 Equipos requeridos: Un autotransformador o transformador elevador. Un cronometro. Un kilo-voltimetro 1.3Esquema de conexión: ver anexo #1 1.4 Generalidades 1.4.1 La tensión a ser aplicada en el devanado de alta debe ser de 34KV y en lado de baja debe ser de 10KV. 18
1.4.2 La duración del ensayo es de 60 seg. Para cada devanado. 1.4.3 Si se realiza nuevamente ensayos de recepción por tensión aplicada o por tensión inducida en un transformador que ya a satisfecho una vez estos ensayos de tensión aplicada en estos nuevos ensayos no deberá sobrepasar en un 75% de la tensión de ensayo original. 1.4.4 El devanado no ensayado y el tanque se conecta a tierra. 1.5 Procedimiento: 1.5.1 Comenzar el ensayo con una tensión no mayor a 1/3 de valor especificado para el devanado que se está ensayando. 1.5.2 Transcurrido el tiempo de ensayo se disminuye la tensión rápidamente momento menor a 1/3 de la tensión completa antes de la apertura del circuito de alimentación. 1.6 Criterio de aceptación: Una vez finalizado el ensayo se considera satisfactorio si durante el tiempo de duración del mismo no se presentan anomalías dentro del transformador tales como: 1.6.1 Ruido audible 1.6.2 Humo 1.6.3 Burbujas 1.6.4 Aumento súbito de la intensidad consumida. 1.7 causas frecuentes de fallas: Durante el ensayo la corriente aumenta bruscamente a consecuencia de: 1.7.1 Baja aislación entre la s espiras 1.7.2 Defecto del papel aislante. 1.7.3 Bajo nivel de aceite.
10.2.-Medición de las perdidas debido a las cargas. 2.1 Objeto: Este ensayo sirve para determinar las perdidas en los arrollados y la tensión de cortocircuito. 2.2 Equipos requeridos: Un voltímetro Un amperímetro Un Wattímetro Un termómetro Un transformador de tensión variable. 2.3 Esquema de conexión:ver anexo #2 2.4. Generalidades: 2.4.1 Determinar el valor de la corriente nominal: PP = VP *x IP PP Donde IP = VP VP: Tensión nominal del primario en voltios. PP: Potencia nominal en Voltamperios. IP: Corriente nominal del primario en amperios. 2.4.2 Cortocircuitar el lado de baja tensión. 2.4.3 Leer la temperatura ambiente del aceite, calcular a continuación el factor de relación de temperatura: 19
Para devanado de cobre: 234,5 + 85°C. F.r.t.= 234,5 + T.A.(° C.) Para devanado de aluminio: 225 + 85°C. F.r.t.= 225 + T.A.(° C.) 2.5 Procedimiento: 2.5.1 Se aplica tensión al devanado de alta, hasta alcanzar la intensidad nominal de este devanado. 2.5.2 Se registra la lectura en el Wattímetro y voltímetro. Los valores obtenidos de potencia se multiplican por el factor de relación de temperatura a 85°C. Calculo de la impedancia de cortocircuito: Una vez obtenidas las perdidas a 85°C. Y la tensión de cortocircuito se determina la impedancia de cortocircuito en %: (Pcc 85°C.)2 – (Pcc A)2 (Vcc)2 Zcc%= 100 + 2 (Pn) (Vnp)2 Pcc 85°C=Perdidas debidas a las cargas corregidas a 85°C. Pcc A= Perdidas debidas a las cargas a temperatura ambiente. Pn= Potencia nominal en V:A: Vnp= Tensión nominal en el primario. Criterio de aceptación: Se utiliza la tabla que se muestra a continuación: Perdidas especificadas por cadafe para el ensayo de medición de las perdidas debidas a la carga Potencia nominal (KVA) 10 15 25 37,5 50 Perdidas especificadas (Vatios) 165 260 360 400 490 Máximas(vatios) 188 296 410 457 560 Causas frecuentes de fallas: 2.8.1 Se producen perdidas altas a consecuencias de: Cambiador de toma no esta en posición nominal, conexiones internas flojas, sección insuficiente de los conductores utilizados para cortocircuitar el devanado de baja tensión. 2.8.2 No se leen pérdidas como consecuencias de un circuito abierto en el devanado de baja tensión.
10.3- Ensayos de medición de las perdidas y de la corriente en vacio. 3.1 Objeto: Este ensayo permite conocer las pérdidas en el núcleo, así como las corriente de vacío del transformador. 3.2 Equipos requeridos: Un amperímetro. Un voltímetro
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Un Wattímetro Un transformador de tensión variable. 3.3 Esquema de conexión ver anexo #3 3.4 Generalidades: 3.4.1 Calcular el valor teórico de la corriente de devanado de baja tensión para determinar el porcentaje de la corriente de vacío. Pns = Vns *x Ins Donde Ins =
Pns Vns
Vns: Tensión nominal del secundario en voltios. Ins: Corriente nominal del secundario en amperios. El calculo del porcentaje de la corriente en vacío: Io% =
Io1
x100
Ins
Io% = Corriente en vacío en porcentaje. Io1 = Corriente en leída durante el ensayo en amperios. Procedimiento: 3.5.1 Se aplica por las terminales X1 y X4, la tensión nominal del secundario. 3.5.2 Se toman las lecturas del wattímetro y amperímetro. Luego se procede a calcular el porcentaje de la corriente en vacío. Criterio de aceptación. 3.6.1 Se utiliza como criterio de aceptación la tabla que se muestra a continuación. PERDIDAS ESPECIFICADAS POR CADAFE PARA EL ENSAYO EN VACIO. Potencia nominal (KVA) Perdidas especificadas (Vatios) Máximas(vatios)
10 60 69
15 80 91
25 112 128
37,5 50 150 180 171 206
3.6.2 Corriente en vacío no debe exceder en un 30% del valor especificado por el fabricante. Causas frecuentes de fallas: Se originan pérdidas altas en el núcleo y corriente de vacío alta a consecuencia de las laminas del núcleo flojas y corta exposición en el horno..
10.4- Cálculos de las perdidas totales. 4.1 Objetos: Determinación de las perdidas totales en el transformador mediante la suma de las perdidas en vacío y las perdidas debido a la carga. Se utiliza como criterio de aceptación la tabla que se muestra a continuación:
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PERDIDAS TOTALES ESPECIFICADAS POR CADAFE. Potencia nominal (KVA) 10 15 25 37,5 50 Perdidas especificadas (Vatios) 225 340 472 550 670 Máximas(vatios) 248 374 519 605 737
10.5 Ensayo por tensión inducida. 5.1. Objeto: Este ensayo nos permite comprobar el aislamiento entre espiras del devanado de baja tensión y aislación contra el tanque o cualquier elemento aterrado. Consiste en la aplicación de una tensión de ensayo que debe ser al doble de la tensión nominal a una frecuencia que sobrepasa suficientemente la secuencia nominal, a fin de evitar una corriente de excitación excesiva. Equipos requeridos: Un amperímetro Un voltímetro. Un transformador de tensión variable. Un frecuencíometro. Un convertidor de frecuencia. Un cronometro. Esquemas de conexión. Ver anexo #4 Generalidades : Conocer el valor de la frecuencia que se debe aplicar para el cálculo del tiempo: 120 Fn t= F Fn= frecuencia nominal en Hertz F= frecuencia de ensayo en Hertz T= tiempo de ensayo en segundos. Procedimiento: Se aplica por el devanado secundario una tensión igual al doble de la tensión nominal. La tensión se mantendrá por el tiempo determinado en el punto 5.4.1 del presente ensayo. Criterio de aceptación: El ensayo se considera satisfactorio si no se presentan anomalías tales como: Ruidos audibles Humo Burbujas Aumento brusco de la corriente de alimentación. Causas frecuentes de fallas: Si durante el ensayo se observa un aumento súbito de la corriente de alimentación y simultáneamente se dispara la protección (fusible o disyuntor) es indicio de que ocurrió un cortocircuito que pueda estar localizado entre el devanado de baja tensión contra el núcleo o el devanado de alta tensión contra algún otro elemento conectado a tierra.
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10.6- .Ensayo de relación de transformación. 6.1 Objeto: Este ensayo tiene por objeto determinar la polaridad y relación de transformación. 6.2 Equipos requeridos: Un medidor de relación de transformación(T.T.R.) 6.3 Esquemas de conexión. Ver anexo #5 6.4 Generalidades. 6.4.1 Calcular el valor teórico de la relación de transformación a partir de la tensión del primario con respecto a la tensión del secundario. Tensión Primario 13800V Ejemplo: = 57,5 Tensión secundario240V 6.5 Procedimiento. 6.5.1 En el equipo T.T.R. manual se activa la manivela del gener ador en el sentido de la s agujas del reloj hasta que el voltímetro indique 8 voltios, para que el eq uipo electrónico pueda activar la perilla del regulador de tensión hasta alcanzar el valor antes indicado. 6.5.2 Observar si la aguja del detector esta en cero, en caso contrario mover las perillas de selección hasta que dicho detector indique cero. 6.5.3 Dejar de girar las manillas del generador del equipo manual o regresar a poner la perilla del regulador de tensión en el equipo electrónico. 6.6 Criterio de aceptación: Se considera satisfactorio el ensayo si el valor de la relación esta dentro del valor nominal especificado por CADAFE con una tolerancia del 0,5%. 6.7 Causas frecuentes de fallas. 6.7.1 Los terminales del equipo están invertidos. 6.7.2 Uno de los terminales internos está descompuesto. 6.7.3 Hay un corto en las espiras.
10.7-. Ensayo de rigidez dieléctrica del aceite 7.1 Objeto: Determinar la tensión de ruptura del aceite empleado en el transformador. La tensión de un liquido aislante sirve para indicar la presencia de agentes contaminantes tales como, agua, suciedad o partículas conductoras, las cuales pueden estar presentes en las oportunidades que se registran valores de la tensión de ruptura relativamente bajos. 7.2 Equipos requeridos: Un equipo para medir la ruptura de líquidos aislantes con electrodos de discos. Un cronometro. Un frasco de vidrio transparente con tapa de vidrio. 7.3 Generalidades. La tensión de subida debe ser de 3000 V/seg.
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La separación de los electrodos deberá ser de 2,54 mm; dicha separación se verificara con un calibrador patrón tipo redondo. Se admite tolerancia de ± 0,013mm. Procedimiento. Se toma la muestra de aceite en un frasco de vidrio limpio y seco. Se lava la celda de ensayo con una parte del aceite de muestra. Se vierte el resto del aceite en la celda y se deja reposar por 5 minutos. Una vez transcurrido el tiempo de reposo, se realiza cinco lecturas de tensión de rupturas con intervalos de un minuto entre cada una de ellas. Criterio de aceptación: El promedio de los cincos valores se considera como la tensión de la muestra, siempre y cuando cumplan con los criterios de consistencia estadística especificada en el punto 7.8. En caso contrario el contenido del recipiente se descarta, tomando otra muestra y ejecutando cinco lecturas de tensión de ruptura. El promedio de los diez valores se toman en cuenta como la tensión de ruptura de la muestra, no se debe descartar ningún valor. Recopilación de datos: Todos los valores y promedios antes mencionados se registran en la planilla de ensayo de aceite, a su vez el promedio se r egistra en la planilla de ensayos de rutina. Causas frecuentes de fallas: En este ensayo, la tensión de ruptura puede tener valores muy bajos(menos de 25 KV.) Como consecuencia de burbujas de aire, humedad de la muestra, tiempo de reposo menor de 5 minutos, partículas contaminantes e intervalos entre cada disparo menor que un minuto. Criterio de consistencia estadística: considere los 5 valores de la tensión de ruptura y ordénelos en forma creciente, reste el valor más elevado, el valor mínimo y multiplique la diferencia por tres. Si este valor es mayor que el valor que el valor que le sigue al mismo, es probable una desviación normal de los cincos valores sea excesiva y por lo tanto también lo sea el error probable de un valor promedio.
11-Ensayos prototipos 1 Ensayo de medición de la resistencia de los devanados. Objeto: Determinar la referencia de los devanados con el fin de calcular las perdidas en los arrollados. A su vez calcular el aumento de temperatura de un devanado a partir de la medición de la resistencia en caliente. Equipos requeridos Un puente Kelvin. Un termómetro. Esquema de conexión: Generalidades: Se asumirá que la temperatura de los devanados y del aceite son iguales. El transformador debe estar sin excitación y sin corriente en un periodo de 8 horas antes de la medición de la resistencia. El ensayo de medición de la resistencia no es recomendable realizarlo como un ensayo de rutina, debido al tiempo que se emplea para su realización. Procedimiento: Para medir la resistencia se procede de la manera siguiente: 24
Se conectan los terminales del puente de Kelvin a los terminales de los devanados a ensayar. Se deja abierto el otro devanado y debe anotarse el tiempo necesario para la estabilización de la corriente de medida, de esta manera de tenerlo en cuenta cuando se hacen las mediciones de resistencia en caliente. Simultáneamente se mide la temperatura ambiente del aceite. Recopilación de datos: Los valores obtenidos durante la medición de resistencia se coloca en la planilla de ensayo de aumento de temperatura. Causas frecuentes de fallas: Se producen falsas lecturas en la medición como consecuencia de: Batería de alimentación con poca carga, mal contacto de las puntas de prueba y mal apoyo del equipo de prueba.
2.Ensayo De Aumento De Temperatura 2.1 Objeto: Determinar el aumento de temperatura de los devanados y del aceite a verificar si esta dentro de los limites establecidos por la norma. 2.2 Equipo requerido: Un multímetro digital para registros de la temperatura. Un wattímetro. Un voltímetro. Un amperímetro. Un transformador de tensión variable. Cuatro termómetros(termistores) Un puente de Kelvin. Tres recipientes de aceite. 2.3 Esquema de conexión: Ver anexo#7 2.4 Generalidades: 2.4.1 Antes de ser sometido al ensayo de aumento de temperatura el transformador debe haber satisfecho todos los ensayos de rutina. 2.4.2 El lugar de prueba debe estar en lo posible libre de corrientes de aire y cambios bruscos de temperatura. 2.4.3 Para reducir los errores se debe verificar que la temperatura del ambiente en los recipientes con aceite varíe en la misma proporción que en la temperatura del aceite en el transformador. 2.5 Procedimiento: Se energiza el devanado de alta tensión, tal que las perdidas ocasionadas sean iguales a la suma de las pérdidas en vacío más las pérdidas a la carga, en la toma que produce las mayores perdidas corregidas a la temperatura de 85°C.; dichas pérdidas deben ser mantenidas constantes durante el ensayo. Se toma registro de temperatura ambiente y de nivel superior de aceite cada 30 minutos, ajustando valores de pérdidas totales. El ensayo continuara con las condiciones mencionadas en el punto anterior hasta que la elevación de la temperatura con respecto al ambiente sea menor de 3°C. En 1 hora o 1°C: por hora durante cuatro lecturas horarias consecutivas. Una vez alcanzada la condición anterior se disminuye la alimentación de energía hasta alcanzar el valor de la corriente en la toma en que se realiza el ensayo y se mantiene por espacio de una hora. 25
Transcurrido el tiempo anterior, se desconecta la alimentación y sucesivamente se retiran los puentes de los terminales de baja tensión. Se mide el tiempo que transcurre desde la desconexión hasta la medición de la primera resistencia. El tiempo transcurrido no deberá ser mayor de cuatro minutos. Después de la primera lectura se registran lecturas de resistencia cada 30 segundos hasta completar 15 lecturas en total. Curva de registros. Curva de los aumentos de temperatura del aceite. Se promedian los valores de temperatura ambiente. De la temperatura en al superficie del aceite se resta el promedio de la temperatura ambiente, obteniéndose el aumento de la temperatura del aceite. Con los valores de aumento de temperatura, se gráfica sobre un papel milimetrado este aumento respecto al tiempo. Se traza la curva con los pares de valores. Para determinar la recta de estabilización(L 1), se mide los incrementos de temperatura (AT1,AT2,AT3,.........ATn). Con la longitud de cada uno de estos incrementos y a partir de los puntos de aumento de temperatura(T 1,T 2,T 3 .............Tn)registradas sobre el eje vertical se trazan segmentos T1 , P1 ,T2, P2, ....Tn, Pn. Estos segmentos serán paralelos al eje horizontal. Se traza una recta que pase por la mayoría de los puntos P1,P2, ,P3,....... P n y se prolonga la recta hasta que corte el eje vertical. Por este punto de corte y paralela al eje horizontal se traza finalmente la recta L 1 la que indica la estabilización del aumento de temperatura del aceite, dicho valor no debe superar los 65°C. De elevación. Curva para la determinación de la resistencia en caliente. A partir de los valores de resistencia en caliente y tiempo se realiza la curva de resistencia contra tiempo. Se toma para la resistencia el eje de las ordenadas(vertical) Se representan los valores de tiempo en el eje de las abscisas(horizontal) Por los puntos originados por los pares(t,r), se traza la curva que debe pasar por la mayoría de estos puntos, extrapolando la curva hacia el momento de la desconexión. El punto de corte en el eje vertical indica el valor de la resistencia en caliente. Calculo del aumento de temperatura en el devanado. 2.7.1 Los datos que se mencionan anteriormente, se registrarán en la planilla calculo del ensayo de aumento de temperatura. Criterio de aceptación del ensayo: Se considera satisfactorio el ensayo, cuando el valor del aumento de temperatura en los devanados sea menor o igual a 65°C. Recomendaciones. Si durante el ensayo no se presenta ningún tipo de anomalía, se escribe la palabra “Bien” en la planilla de ensayo de rutina, de lo contrario se escribe la palabra rechazado y de hecho, no se debe proseguir con ningún otro ensayo. Los valores obtenidos se registran en la planilla de rutina. Los valores se registran en la planilla de ensayo de aumento de temperatura de los transformadores de distribución. NOTAS a.- Los valores se multiplican por factores de los instrumentos, cuando se usan transformadores de tensión y corriente. 26
b.- No se debe exceder de los valores máximos.
3-. Faseo, identificación y polaridad de los devanados de los transformadores Además de las pruebas de los circuitos abiertos y cortocircuito que se usaron para determinar la regulación, la eficiencia del día de los transformadores comerciales, se acostumbra a llevar a cabo varias pruebas antes de poner en servicio un transformador. Dos de esas pruebas están relacionadas con el faseo y la polaridad, respectiva del transformador terminado. El faseo es el proceso mediante el cual se identifican y se corrigen las terminales individuales de los devanados separados de un transformador. La prueba de polaridad se lleva a cabo de tal modo que las terminales individuales de los devanados de las bobinas separadas por un transformador se pueden marcar o identificar para saber cuales son las que tienen las mismas polaridades instantáneas. Primero describiremos la polaridad y después el faseo. Polaridad de las bobinas de un transformador. La figura (a) muestra un transformador de varios devanados que tiene dos bobinas de alto voltaje y dos de bajo voltaje. Los devanados de alto voltaje, que son los que tienen muchas vueltas de alambre delgado, se identifican en general con la letra H para designar sus terminales. Los de bajo voltaje se identifican con la letra X . Estas bobinas contienen menos vueltas de alambre más grueso. También la polaridad instantánea, que esta identificada por el subíndice de numero. La clave particular que se muestra en la figura emplea el subíndice impar numérico para designar la polaridad instantánea positiva de cada devanado. Así, en el caso de que las bobinas se deban conectar en paralelo o en serie para obtener varias relaciones de voltaje, se puede hacer la conexión en forma correcta teniendo en cuenta la polaridad instantánea. Se deberá verificar la manera en la que se asigna un punto o un numero impar a los devanados . Supongamos que se energiza el primario H1-H2 y que H1 se conecta en forma instantánea en la dirección de las manecillas del reloj que se indica. De acuerdo a la ley de Lenz, se establece FEM. inducidas, en los devanados restantes en la dirección ) Desdichadamente es imposible examinar un transformador comercial, deducir la dirección en que se han devanado las espiras para determinar ya sea el faseo la polaridad relativa de sus terminales. Un transformador de varios devanados puede tener desde 5 puntas hasta 50 puntas que van en una caja de terminales. Si es posible examinar los conductores desnudos de las bobinas, su diámetro puede dar alguna indicación acerca de cuales de las puntas o terminales están asociados a la bobina de alto o bajo voltaje. Las bobinas de bajo voltaje tendrán conductores de mayor sección transversal que las de alto voltaje. También las bobinas de alto voltaje pueden tener aislamiento de mayor capacidad que las de bajo voltaje. Sin embargo, este examen físico no da indicación alguna acerca de las polaridades o faseo de las salidas de las bobinas asociados con determinadas bobinas que estén aisladas entre si.
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3.1-Prueba de faseo del transformador . Un transformador cuyos extremos de bobina se han llevado a una caja de terminales cuyas puntas no se han identificado todavía en lo que respecta a faseo o polaridad. En esta figura se muestra un método sencillo para fasear los devanados de un transformador. El transformador medio de identificación es un foco de 115 V conectado en serie y un suministro de c.a. de 115V. Si el lado de la carga del foco se conecta con la terminal H1, como se indica y la punta de exploración se conecta en la terminal X, el no enciende. Si se mueve la punta de exploración de izquierda a derecha a lo largo de la tablilla de terminales no se produce indicación en el foco hasta que se encuentre la terminal H4. El foco enciende en las terminales H4,H3 y H2, indicando que solo las cuatro terminales del lado izquierdo son parte de una bobina única. El brillo relativo del foco también puede dar algún indicativo acerca de las salidas. El foco brilla más cuando las puertas están a través de H1-H2 y brilla menos cuando están a través de H1-H4. Se puede hacer una prueba más sensible de faseo de las bobinas y puntas empleando un voltímetro C.A.(1000 /V) en lugar de focos, y estando conectado el instrumento a su escala de 150V. El aparato indicara el voltaje suministrado para cada salida de una bobina común, ya que su resistencia interna (150K )es mucho mayor que la del devanado del transformador. A continuaci n se puede emplear un ohmiómetro de pilas para identificar las salidas por medio de mediciones de resistencia y también para comprobar los devanados de bobinas mediante la prueba de continuidad.
3.2-Prueba de polaridad del transformador Habiendo identificado los extremos de bobina mediante la prueba de faseo, se determina la polaridad instantánea relativa mediante el método empleando un voltímetro C.A. y un suministro adecuado de C.A.(ya sea voltaje nominal o menor). La prueba de polaridad consiste en los siguientes pasos: Se selecciona cualquier devanado de alto voltaje y se emplea como bobina de referencia. Se conecta una punta de una terminal de la bobina de referencia con una de cualquier otro devanado de polaridad desconocida. Se identifica a la otra terminal de la bobina de referencia con un punto de polaridad(instantáneamente positiva). Se conecta un voltímetro de C.A. en su escala de mayor voltaje de la terminal con punto de la bobina de referencia a otra terminal de la bobina de polaridad instantánea conocida. Se aplica voltaje nominal o menor, a la bobina de referencia. Se anota el voltaje a través de la bobina de referencia Vr y el voltaje de prueba Vt entre las bobinas. Si el voltaje de prueba Vt es mayor que Vr, la polaridad es aditiva y se identifica el punto en la bobina que se prueba como se identifica en la figura . Si el voltaje de prueba en menor que Vr, la polaridad es sustractiva, y se identifican los puntos de la bobina que se prueba como se indica en la figura .
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Se identifican H1 a las terminales con los pu ntos de la bobina de referencia, y a la terminal conjunto de la bobina que se prueba con X1, o cualquier identificación. Se repiten los pasos de 2 al 9 con los restantes devanados del transformador. Evaluación De Pruebas Pruebas para la verificación del diseño y la fabricación. La normas internacionales proveen tres grupos de pruebas para verificar el diseño de la fabricación y ciertos requisitos especiales exigidos por los clientes: Prueba “Tipo”: Sirven para la verificación de la calidad del diseño de un determinado tipo de transformador. Prueba de “Rutina”: Sirven para la verificación del proceso de fabricación de cada unidad(calidad de la materia prima, construcción de la parte activa, ensamblaje, secado, etc.) Pruebas “Especiales”: Tiene por objeto confirmar los requisitos particulares convenidos entre el usuario y el fabricante(nivel de ruido, prueba de aumento de temperatura por sobrecargas, determinación del valor de impedancia para secuencia cero, etc.)
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN Después del estudio de la unidad II, te sugiero que realices los siguientes ejercicios de auto evaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos. I. Responda la siguiente pregunta.
1. ¿Qué son redes trifásicas 2. ¿Qué es una conexión estrella estrella? 3. ¿Qué es una conexión delta –delta? 4. ¿Qué es una conexión estrella –delta? 5. ¿Qué es una conexión delta –estrella? 6. ¿Para que se utiliza la prueba de polaridad sustractiva? 7. ¿Como acoplaría transformadores en paralelo? 29
8. ¿Explique como se realizan las pruebas de polaridad a los transformadores trifásicos? 9. ¿Mencione algunas técnicas de verificación del estado técnico de los transformadores trifásicos? 10. ¿Escriba la formula para el cálculo de corriente y voltaje en una conexión de un transformador trifásico conectado en delta? 11. ¿Escriba la formula para el cálculo de corriente y voltaje en una conexión de un transformador trifásico conectado en estrella? 12-. Realice la conexión para un banco de transformadores conectados en delta – estrella. 13-Explique el procesote instalación de tres transformadores trifásicos
GLOSARIO Corto circuito: Se produce por el contacto repentino de dos o más conductores de corriente o una línea de corriente y un conductor a tierra. Corriente alterna (c.a.): En este caso, las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección del punto de mayor potencial al de menor potencial. Eficiencia: La eficiencia o rendimiento de un motor eléctrico es una medida de su habilidad para convertir la potencia eléctrica que toma de la línea en potencia mecánica útil. Se expresa usualmente en por ciento de la relación de la potencia mecánica entre la potencia eléctrica, esto es: Transformador trifásico: Máquina estática eléctrica compuesta por tres transformadores monofasicos Conexión estrella: conexión donde las tres fases del sistema trifásico están interconectado en el centro de la estrella
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Conexión delta –delta : La conexión delta-delta de transformadores monofásicos se usa generalmente en sistemas cuyos voltajes no son muy elevados especialmente en aquellos en que se debe mantener la continuidad de unos sistemas. Conexión delta estrella: La conexión delta-estrella, de las más empleadas, se utiliza en los sistemas de potencia para elevar voltajes de generación o de transmisión
BIBLIOGRAFIA -Motores Universales. Ministerio De Educación Superior. Instituto Universitario De Tecnología Caripito. Venezuela. 2004. -Quispe O., Enrique C. Motores Eléctricos de Alta Eficiencia. Universidad Autónoma de Occidente. Cali, Colombia. http://energia ycomputacion.univalle.edu.co/edicion21/21art2.pdf -El ABC de las maquinas eléctricas Tomo I, II,III. Gilberto
Enrique Harper.
-Editorial Noriega LIMUSA. -Maquinas de corriente continua, Gilberto Enrique Harper. Editorial Noriega LIMUSA, MEXICO
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