Canaza Caldas Juan

                                           

                                   

                                                   transformadores  trifasicos

1. Introducción
2. Características
3. Construcción de los transformadores trifásicos
4. Tipos de transformadores
5. Conexiones de transformadores trifásicos
6. Autotransformadores
7. Conclusión
8. Referencias biográficas

Introducción

Los transformadores trifásicos es un sistema que consta de generadores, líneas de transmisión y cargas trifásicas. Estos sistemas de potencia en corriente alterna tiene una mayor ventaja sobre los sistemas que producen la corriente directa (dc) estos transformadores trifásicos en (ac) pueden cambiar los voltajes en los transformadores para poder reducir las pérdidas de transmisión de una manera estudia en el campo eléctrico de corriente alterna. Los sistemas de potencia trifásica tiene dos grandes ventajas sobre los sistemas de potencia de corriente alterna.

• a) Se puede obtener más potencia por kilogramo de metal de una maquina trifásica.
• b) Toda potencia que se suministra en el transformador trifásico es constante en cada momento lo cual no oscila como los transformadores monofásicos.

Los sistemas eléctricos de corriente alterna, casi siempre son sistemas trifásicos, tanto para la producción como para el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Es por lo cual, el estudio de los transformadores trifásicos es de mucha importancia, en el mundo de las maquinas eléctricas.

Un transformador trifásico es una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico trifásico, manteniendo una relación entre sus fases la cual depende del tipo de conexión de este circuito.

Características

Es muy relevante hablar sobre las características de los transformadores trifásicos por lo cual se va a conocer las características para los transformadores comerciales para su determinada aplicación:

• Potencia nominal asignada en KVA
• Tensión Primaria y Secundaria
• Regulación de tensión en la salida ±%
• Grupo de Conexión
• Frecuencia
• Temperatura Máxima ambiente (si es > 40°)
• Altitud de la instalación sobre el nivel del mar (si es > 1000m)

Construcción de los transformadores trifásicos

Es un sistema trifásico se puede realizar la transformación de tensiones mediante un banco de tres transformadores monofásicos idénticos (fig. 1) o mediante un transformador trifásico (fig. 2)

Cada columna de un transformador trifásico se le puede considerar como un transformador monofásico. Asi, cuando un banco o un transformador trifásico funcionan con cargas equilibradas, todos los transformadores monofásicos del banco o todas las columnas del transformador están igualmente cargados y bastara con estudiar uno solo de ellos mediante su circuito equivalente. Hay que tener en cuenta, entonces que las tensiones y corrientes a que la potencia de una fase es la tercera parte de la total. De esta manera, todas las expresiones obtenidas anteriormente para el estudio del transformador monofásico se pueden adaptar para el estudio de las transformaciones trifásicas con cargas equilibradas

En un transformador trifásico o en un banco trifásico podemos distinguir dos relaciones de transformación diferentes: [1]

La relación de transformación m es el cociente entre las tensiones asignadas de fase del primario y del secundario:

La relación de transformación mT es la normalmente de da como dato y es el cociente entre las tensiones asignadas de línea del primario y del secundario:

Tipos de transformadores

La tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas, acopladas, (se producen simultáneamente las 3 en un generador), ydesfasadas 120º entre si (o sea un tercio del Periodo).

Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R, S, T, y N para el conductor neutro si existe.

Cuando tenemos la necesidad de clasificar los tipos de transformadores tenemos que tomar en cuenta a qué situación se la ira a utilizar este, pues por ello tenemos los siguientes:

Dependiendo la relación de transformación [3]:

• Transformador de potencia:

Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios [4].

Características Generales:Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.

• Transformador de distribución.

Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenespúblicos, talleres y centros comerciales [1].

Características Generales:Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz

• Transformadores Rurales

Están diseñados para instalación mono poste en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos. [4]

Según el sistema de refrigeración "El calor producido por las pérdidas se transmite a través de un medio al exterior, este medio puede ser aire o bien líquido. La transmisión de calor se hace por un medio en forma más o menos eficiente, dependiendo de los siguientes valores: [4]

• La masa volumétrica.
• El coeficiente de dilatación térmica.
• La viscosidad.
• El calor especificó.
• La conductividad térmica.
• Según estos valores tenemos refrigeración tipo:

TIPO OA

"Sumergido en aceite, con enfriamiento natural. Este es el enfriamiento más comúnmente usado y el que frecuentemente resulta el más económico y adaptable a la generalidad de las aplicaciones.

Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi

Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislación clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz." [4]

TIPO OA/FA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio y con enfriamiento de aire forzado. Este tipo de transformadores es básicamente una unidad OA a la cual se le han agregado ventiladores para aumentar la disipación del calor en las superficies de enfriamiento y por lo tanto, aumentar los KVA de salida. [4]

TIPO FOA

Sumergidos en aceite, con enfriamiento por aceite forzado con enfriadores de aire forzado.

El aceite de estos transformadores es enfriado al hacerlo pasar por cambiadores de calor o radiadores de aire y aceite colocados fuera del tanque. Sudiseño está destinado a usarse únicamente con los ventiladores y las bombas de aceite trabajando continuamente. [4]

TIPO OW

Sumergidos en aceite, con enfriamiento por agua. Este tipo de transformador está equipado con un cambiador de calor tubular colocado fuera del tanque, el agua de enfriamiento circula en el interior de los tubos y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente. El aceite fluye, estando en contacto con la superficie exterior de los tubos. [3]

• Transformadores Herméticos de Llenado Integral

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos.

Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV  y frecuencias de 50 y 60 Hz. [5]

• Según el diseño de su núcleo

Tipo núcleo: tipo acorazado

Puede considerarse como tres transformadores monofásicos de tipo acorazado, colocados uno junto a otro, tal como se muestra en la Figura 1 a). La única diferencia entre esta disposición y la de la Figura2 b), que corresponde a un transformador trifásico, es que las láminas del núcleo de este último están entrelazadas, es decir, las tres partes del núcleo no están separadas. Esto hace que los flujos en el núcleo, correspondientes a fases diferentes, se superpongan en las partes indicadas por D-E-F y G. [5]

• Transformadores auto protegidos

El transformador incorpora elementos para protección del sistema de distribución contra sobrecargas y cortocircuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, conteniendo en su interior fusibles de alta tensión y interruptor de baja tensión. [7]

Potencia: 45 a 150KVA

Alta Tensión: 15 o 24,2KV

Baja Tensión: 380/220 o 220/127V

• Según los devanados o bobinados

La forma de los devanados de los transformadores dependen en parte del nivel de voltaje que manejan pudiéndolos clasificar en devanados de baja y alta tensión, la razón principal por la que los hemos clasificado los devanados de esta manera es porque los criterios que se toman en cuenta al momento del diseño de los devanados en baja tensión son diferentes a los usados en el diseño de los devanados de alta tensión. [1]

Devanados en alta tensión.

""Los transformadores de alta tensión son usados principalmente en líneas de distribución en el cual ingresa 22000V al primario y se obtiene 220V al secundario, donde se puede observar una gran diferencia de tensiones razón por la que los criterios de diseño son diferentes a los usados en los transformadores de baja tensión.[1]

Devanados en baja tensión.

Generalmente los devanados que trabajan en baja tensión están constituidos de dos o tres capas sobrepuestas de espiras, estas espiras están aisladas entre si por papel o mas generalmente se usan cables esmaltados.

Devanados en alta tensión.

Los devanados de alta tensión, tienen muchas más espiras que los devanados de baja tensión. Estos devanados se pueden encontrar comúnmente constituido de dos maneras: la primera se conoce como tipo bobina y está formado de varias capas de cable, estas bobinas tienen forma discoidal y se conectan en serie para obtener el total de espiras de una fase; la segunda forma de construcción es la de capas, que es una sola bobina con varias capas, la longitud de esta bobina es equivalente a las varias bobinas discoidales necesarias para conformar el devanado equivalente, por lo general, el número de espiras por capa en este tipo de devanado; es superior al constituido de varias bobinas discoidales.[1]

Disposición de los devanados.

En el transformador los devanados deben estar colocados de manera que se encuentren bien aislados y que eviten en todo lo posible la dispersión del flujo. Esto se logra de mejor manera cuando existe una buena separación entre las espiras de la bobina y colocando al primario lo más cerca posible del secundario. Pa alcanzar estos requerimientos tenemos estos tres tipos de disposición de devanados: [1]

• El devanado concéntrico simple, donde cada uno de los devanados está distribuido a lo largo de toda la columna del núcleo, el devanado de tensión más baja se encuentra en al parte interna, más cerca del núcleo y aislado de este, mientras que el de tensión más elevada, sobrepuesto a este pero debidamente aislados.
• En el devanado tipo alternado, los dos devanados están subdivididos cada uno en cierto número de bobinas que están dispuestas en las columnas en forma alternada.
• El devanado concéntrico doble, se consigue cuando el devanado de menor tensión se divide en dos mitades dispuestas respectivamente al interior y al exterior uno de otro. Esta configuración de devanado tiene la ventaja de que el valor de la reactancia de dispersión es la mitad del valor de la reactancia de dispersión que produce el concéntrico simple, mientras que el tipo alternado, en cambio, permite variar tales reactancias, repartiendo en forma distinta las posiciones de las bobinas de los dos devanados.

Para los esfuerzos mecánicos son mejor las disposiciones de tipo alternado, pues permite que el transformador soporte mejor los esfuerzos mecánicos.

Las consideraciones que se deben toma en cuenta desde el punto de vista de diseño, para la disposición de los devanados, son aquellos referentes al enfriamiento, el aislamiento, la reactancia de dispersión y a los esfuerzos mecánicos.""[4]

Conexiones de transformadores trifásicos

Para decidir la conexión más apropiada para acoplar las fases, se deben tener en cuenta muchas consideraciones, que en ocasiones podrían ser contradictorias a simple vista. Para realizar una conexión conveniente es necesario un estudio a detalle de las posibles soluciones, sus ventajas y desventajas, y cuando se aplican.[11]

Conexión estrella-estrella

Ventajas.

Conexión más económica para transfor-madores de alta tensión que de pequeña potencia.

Pueden conectarse neutros a los dos bobinados, tanto con la tierra, como para una distribución equilibrada con cuatro cables. Una de las conexiones más sencillas para poner "en fase", en el funcionamiento en paralelo.

Debido al tamaño relativamente grande de los conductores, la capacidad electrostática entre las espiras es elevada, de manera que los esfuerzos debidos a las ondas producidas por sobretensiones momentáneas que afectan a los enrollamientos, se disminuyen considerablemente.

Si una fase en cualquier bobinado funciona defectuosa, las dos fases restantes pueden funcionar resultando una transformación monofásica. La carga que podría suministrar seria del 58 por ciento de la potencia normal trifásica.

Inconvenientes.

Los neutros negativos son muy inestables, a menos que sean sólidamente conectados a una toma de tierra.

Las unidades trifásicas o baterías de polaridad opuesta no pueden funcionar en paralelo, a no ser que la conexión de las fases del primario o del secundario de un transformador o batería se invierta.

Una avería en una fase hace que una unidad trifásica no pueda trabajar en una distribución de tres fases hasta que se repare. La construcción de los enrollamientos es más dificultosa y su coste, más elevado. Especialmente cuando es para corrientes altas.

Aplicaciones.

Los transformadores conectados de estrella-estrella encuentran su mayor aplicación como unidades de núcleo trifásico para suministrar una potencia relativamente pequeña. En la práctica, es generalmente difícil conseguir que una carga de iluminación por distribución trifásica de cuatro hilos resulte siempre equilibrada y, por esta razón esta conexión no es apropiada para tales cargas. Para la distribución de fuerza; esta conexión es completamente apropiada desde el punto de vista de su funcionamiento, con tal que se empleen transformadores de núcleo trifásico, pues los transfor-madores tipo de concha y monofásicos en tándem a menudo producen perturbaciones debidas a los armónicos.[12]

Conexión estrella-estrella con triangulo terciario.

                                                  conexión estrella-estrella con triangulo terciario

El devanado con triangulo terciario, consiste en un enrollamiento auxiliar adicional empleado en ciertas condiciones con los transformadores o baterías de transformadores trifásicos y este enrollamiento queda separado y es distinto de los enrollamientos primario y secundario, aunque va devanado sobre los mismos núcleos. La conexión auxiliar consiste en un solo enrollamiento por fase; los tres enrollamientos van conectados formando un circuito en triangulo cerrado en la forma usual, el cual puede estar alejado enteramente de cualquier cir-cuito externo, o al que se pueden conectar terminales, los que podrán ser empleados para los fines que se citan más abajo.

Ventajas.

Estas serán mejor comprendidas estudiando las aplicaciones de esta conexión, la cual, como se verá, resulta bastante limitada en la práctica.

Inconvenientes.

Enrollamientos adicionales, que dependen en su tamaño de los fines para que se diseñen, lo cual aumenta el tamaño de la estructura y el coste inicial de los aparatos. Las características del enrollamiento terciario son las mismas que las de un enrollamiento en triangulo ordinario. Si se emplea para alimentar una carga ex-terna en los transformadores en que ambos bobinados son para altas tensiones, el circuito auxiliar puede alcanzar una diferencia de potencia elevada con respecto a la tierra, debido a la carga electroestática inducida, a menos que el circuito sea conectado a la tierra, bien por medio de un termi-nal, bien mediante un compensador trifásico con neutro a la tierra. Si el triangulo queda aislado, se puede presentar la misma tensión anormal, pero como esta se reduce al enrollamiento auxiliar, fácilmente puede evitarse este inconveniente.

Aplicaciones.

Usado conjuntamente con transformadores trifásicos de conexión estrella-estrella, estrella con estrella interconectada y estrella interconectada con estrella, del tipo de concha o bien baterías trifásicas de transformadores con núcleo monofásico, el bobinado terciario aislado en triangulo facilita el corto circuito de la componente del tercer armónico de la corriente magnetizante. Lo cual elimina a este tercer armónico de los enrollamien-tos principales. Los puntos neutros de tales enro-llamientos son, por esta razón, estables y pueden ser conectados con la tierra sin originar efectos perniciosos para el transformador o distribución. En este caso, el bobinado terciario en triangulo está proyectado para facilitar la F.M.P. (fuerza magnética principal) correspondiente a la que se requiere para eliminar al tercer armónico. Los transfor-madores del tipo de núcleo trifásico, con las conexiones previamente mencionadas, no requieren este circuito terciario en triangulo, pues el tercer armónico es despreciable. [9]

Conexión de triangulo-estrella interconectada

Ventajas.

Las tensiones del tercer armónico quedan eliminadas por la circulación de las corrientes del tercer armónico en el bobinado primario en triangulo. El neutro del secundario puede ser conectado a la tierra, o puede ser utilizado pa-ra fines de la carga, o puede servir de neutro para una distribución de corriente continua trefilar.

Se puede obtener una distribución desequilibrada de cuatro cables, y las tensiones de desequilibrio son relativamente pequeñas, siendo proporcionales solamente a la impedancia interna de los bobinados, lo que permite alimentar simultáneamente circuitos equilibrados y desequilibrados.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro para la toma de tie-rra en el primario, aunque esto no constituya de modo necesario un inconveniente pues la alimentación en el lado del primario del transformador está conectada a la tierra en el generador o en el secundario del transformador elevador de tensión.

Una avería en una fase impide el funcionamiento de una batería o unidad trifásica.

El enrollamiento en triangulo puede resultar débil mecánicamente en el caso de un transfor-mador reductor con una tensión muy grande en el primario, o con una tensión en el primario medianamente alta, y pequeña potencia.

Debido al desplazamiento de la fase entre las mitades de los enrollamientos, que están conecta-dos en serie para formar cada fase, los enrollamientos en estrella interconectada requieren un 15.5% más de cobre, con el consiguiente aumento del aislamiento total. El tamaño del armazón, también por esta razón es mayor con el au-mento consiguiente del coste del transformador.

Aplicación.

La aplicación principal de esta conexión tiene efecto en transformado-res reductores de tensión para alimentar convertidores sincrónicos trifásicos y, al mismo tiempo, proporcionar en el lado de la estrella interconectada, un neutro para la distribución de corriente continua. A causa de la interconexión en él secundario, se puede tener una corriente continua muy desequilibrada sin que produzca efectos nocivos en la característica magnética del transformador.

Esta conexión solamente resulta aconsejable tratándose de transformadores trifásicos del tipo de acorazado o de baterías de tres transformadores monofásicos. La interconexión en el secundario no es necesaria en los transformadores trifásicos del tipo de núcleo usual, pues, al emplear un enrollamien-to simple en estrella, se produce un flujo magnético que circula siguiendo el circuito magnético en la misma dirección, en los tres brazos, y como el flujo continuo correspondiente debe encontrar un camino de retorno a través del aire o a través del depósito del transformador y del aceite, resulta que sus efectos magnéticos son despreciables. [8]

Conexión estrella-triangulo

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por la circulación de la corriente de este tercer armónico en el secundario en triangulo.

El neutro del primario se puede conectar con la tierra.

El neutro del primario se mantiene estable por el secundario en triangulo.

Es la conexión más conveniente para los transformadores reductores de tensión, debido a las características inherentes de los arrollamientos en estrella para altas tensiones y de los enrollamientos en triangulo para las bajas tensiones.

Inconvenientes.

No se puede disponer de un neutro en el secundario para conectar con la tierra o para una distribución de cuatro cables, a menos que se disponga un aparato auxiliar.

Un defecto en una fase hace que no pueda funcionar la batería o unidad trifásica hasta que se la repare.

El enrollamiento en triangulo puede resultar débil mecánicamente en el caso de un transformador elevador con una tensión en el secundario muy alta, o con una tensión secundaria medianamente alta y potencia pequeña.

Aplicaciones.

La aplicación principal de esta conexión tiene efecto en los transformadores reductores para alimentar una carga equilibrada trifásica, por ejemplo,motores.

Conexión de triangulo-estrella

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico al circular la corriente de iste tercer armónico por el primario en el triangulo. El neutro del secundario se puede conectar con la tierra o puede ser utilizado para tener un suministro de cuatro cables.

Se puede tener un suministro desequilibrado de cuatro cables, y las tensiones desequilibradas resultantes son relativamente pequeñas, siendo solamente proporcionales a las impedancias interna de los enrollamientos. Por esta razón se pueden alimentar simultáneamente cargas equilibradas y desequilibradas.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el primario para conectarlo con la tierra. Esto no es precisamente un inconveniente, pues, por lo general en el circuito del primario del transformador hay una toma de tierra, sea en el generador, sea en el secun-dario del transformador elevador de tensión.

Una avería en una fase hace que una batería o unidad trifásica no pueda funcionar hasta que se la repare.

El enrollamiento en triangulo puede ser débil mecánicamente en el caso de un transformador reductor de tensión con el primario a tensión muy alta o con una tensión mediana en el primario y potencia pequeña.

Aplicaciones.

La aplicación principal tiene efecto como reductor de tensión para alimentar una distribución de cuatro cables, con carga equilibrada o desequilibrada. Con esta conexión se puede alimentar una carga mixta, como para motores e iluminación.

Esta conexión es igualmente aplicable para elevar la tensión con miras a alimentar una distribución de alta tensión o línea de transmisión, pues son eliminadas las tensiones del tercer armónico, puede disponerse de un neutro en la A.T. para conectar con la tierra, y los enrollamientos de A.T. poseen las características más robustas. [10]

Conexión de estrella interconectada-estrella

Ventajas.

Puede disponerse de neutros para conectar con la tierra tanto en el primario como en el secundario, lo que permite alimentar distribuciones de cuatro cables con cargas equilibradas y desequilibradas.

Las tensiones del tercer armónico entre las líneas y el neutro en el primario, se alimentan por la oposición entre tales tensiones en las mismas de los enrollamientos que están conectadas en serie para constituir una fase.

Ambos enrollamientos son muy robustos mecánicamente

Inconvenientes.

Se requiere en el enrollamiento primario un 15,5 % de cobre adicional, con el aumento correspondiente en el aislamiento total. El tamaño de la armazón debe, por consiguiente, ser mayor y el coste del transformador es más elevado.

Debido a las dificultades de fabricación en la construcción de las bobinas, el enrollamiento en estrella interconectada debe ser siempre de baja tensión. Por esta razón, esta conexión no resulta apropiada para transformadores reductores de tensión. La tolerancia en los desequilibrios de la carga es mayor cuando el enrollamiento en estrella interconectada es el secundario.

Aplicaciones.

Esta conexión se ha aplicado como substituye de las de estrella-triangulo o de triangulo-estrella. Se deseaba una conexión con la cual se pudieran alimentar cargas desequilibradas y también eliminar las tensiones del tercer armónico con un enrollamiento que poseyese la rigidez mecánica de la conexión en estrella.

La combinación de es-trella interconectada a estrella resulto que daba los resultados deseados, con la excepción de que no se eliminaban las tensiones del tercer armónico en el bobinado en estrella. La conexión de estrella interconectada a estrella puede, por esta razón, utilizarse para los fines en que resulte apropiado emplear la conexión de triangulo-estrella o de estrella a triangulo, teniendo siempre presente que con ciertos tipos de transformadores no es conveniente conectar con la tierra el neutro de la estrella, mientras que con todos los tipos, el enrollamiento en estrella deberá ser el de alta tensión. [8]

Conexión de estrella-estrella interconectada

Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.

Como esta combinación es exactamente la inversa de la de estrella interconectada a estrella y, asimismo, es tan similar a ella, lo que se ha dicho respecto a esta última conexión se aplica igualmente a la que describimos, Debe observarse de todas maneras, que, cuando las observaciones referentes a la conexión estrella interconectada a es-trella se aplique a la conexión estrella a estrella interconectada, las palabras "primario" y "secun-daria" deberán intercambiarse. En la Gran Bretaña, por lo menos, la conexión estrella-estrella in-terconectada se ha empleado para substituir la de triangulo a estrella en los transformadores reductores de tensión de potencia relativamente pequeña y tensiones primarias altas, con las cuales un enrolamiento en triangulo no tendría estabilidad mecánica. La carga desequilibrada que admite esta conexión, es mayor que con la combinación estrella interconectada a estrella. [11]

Conexión de estrella-estrella interconectada.

Fig.20 conexión estrella-estrella interconectado

Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.

Como esta combinación es exactamente la inversa de la de estrella interconectada a estrella y, asimismo, es tan similar a ella, lo que se ha dicho respecto a esta última conexión se aplica igualmente a la que describimos, Debe observarse de todas maneras, que, cuando las observaciones referentes a la conexión estrella interconectada a es-trella se aplique a la conexión estrella a estrella interconectada, las palabras "primario" y "secun-daria" deberán intercambiarse. En la Gran Bretaña, por lo menos, la conexión estrella-estrella in-terconectada se ha empleado para substituir la de triangulo a estrella en los transformadores reductores de tensión de potencia relativamente pequeña y tensiones primarias altas, con las cuales un enrolamiento en triangulo no tendría estabilidad mecánica. La carga desequilibrada que admite esta conexión, es mayor que con la combinación estrella interconectada a estrella.[8]

Conexión de estrella a doble estrella.

Fig.21 conexión de estrella-doble estrella

Ventajas.

Las características del enrollamiento son similares a las de la conexión de estrella a estrella en algunos aspectos.

Puede disponerse de neutros, en el prima-rio, para la conexión con la tierra, y en el secundario, para el neutro de la distribución, tanto en corriente continua como en corriente alterna.

Al alimentar convertidores rotativos, se eliminan las tensiones del tercer armónico por las corrientes del tercer armónico que circulan en los enrollamientos del transformador y del convertidor rotativo. En los convertidores de polos desdoblados, la tensión del tercer armónico es utilizada pa-ra regular la tensión del convertidor.

Un secundario de doble estrella solamente requiere tres enro-llamientos, en vez de los seis del de doble triangulo. La Figura muestra una conexión diametral, pues el verdadero enrollamiento en doble estrella consiste en dos enrollamientos separados de polaridad opuesta.)

Las derivaciones para el arranque en los transformadores que alimentan convertidores rota-tivos, pueden sacarse con más facilidad en un secundario de doble estrella.

Inconvenientes.

El único inconveniente de esta conexión es que un fallo en una fase hace que la batería o unidad trifásica no funcione hasta que se repare la avería.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.

Para una distribución de baja tensión con tres circuitos separados monofásicos trifilares. [10]

Conexión de triangulo-doble triangulo

Fig. 22 conexión estrella-triangulo

Ventajas.

Si falla una fase en una unidad trifásica o batería, puede seguir funcionando en una conexión de V a doble V, pudiendo suministrar el 58% de la potencia total, en una distribución de tres a seis fase. La fase averiada deberá tratarse de la misma manera que se especifico en la conexión triangulo-triangulo, y las mismas limitaciones deben aplicarse con los diferentes tipos de transformadores.

Esta conexión es la más económica para primarias y secundarios de baja tensión y corrientes intensas.

Las tensiones del tercer armónico se eliminan por la circulación de las corrientes de este ter-cer armónico en los enrollamientos primarios y secundario en triangulo.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro, ni en el primario ni en el secundario, para conectar con la tierra o para tener un neutro en la distribución de co-rriente continua o alterna.

Para altas tensiones, los primarios en trian-gulo no son fuertes mecánicamente y las dificulta-des de construcción de los enrollamientos son mayores y de un coste más elevado.

Se necesitan seis enrollamientos en el secun-dario, lo que hace que el transformador sea algo mayor y más costoso.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.[11]

Conexión estrella interconectada-doble triangulo

Fig. 23 conexión estrella interconectado-doble triangulo

Ventajas, inconvenientes y aplicaciones.

Esta conexión puede resultar ventajosa en lo que se refiere a los transformadores que alimentan convertidores rotativos construidos para altas tensiones en el primario, pero de una potencia relativamente pequeña y también cuando se desea una ausencia completa de tensión del tercer armónico: al mismo tiempo, permite que el transformador funcione en paralelo con otros transformadores, los cuales pueden estar conectados en estrella a doble estrella o en triangulo a doble triangulo.

Conexión estrella a doble triangulo

Fig. 24 conexión estrella a doble triangulo

Ventajas.

El enrollamiento primario posee gran resistencia mecánica, y necesita solo una aislación mínima, tanto en condiciones normales de funcionamiento, como con sobrecargas transitorias inherentes a la conexión en estrella.

El neutro del primario puede conectarse con la tierra.

Los enrollamientos secundarios poseen las ventajas correspondientes a las conexiones en trian-gulo para corrientes intensas de baja tensión.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por la circulación de las corrientes de este tercer armónico en los secundarios conectados en trian-gulo.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el secunda-rio para una distribución de corriente continua o alterna.

El fallo en una fase hace que la batería o unidad trifásica no funcione hasta que se repare la avería.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases. [8]

Conexión de triangu-lo a doble estrella.

Fig. 25 conexión triangulo a doble estrella

Ventajas.

Se eliminan las tensiones del tercer armónico por la circulación de estas corrientes en el primario en trian-gulo.

Las conexiones de doble estrella re-quieren solo tres enrollamientos, en vez de seis que son necesarios para los de doble triangulo.

Se dispone de neutro para una distribución corriente continua o alterna.

Inconvenientes.

No se dispone de neutro en el primario para conectar con la tierra.

Para altas tensiones, el primario en triangulo no es fuerte mecánicamente, y también las dificultades de construcción de los enrollamientos son mayores y el coste, más elevado.

Si falla una fase, una batería o unidad trifásica no puede funcionar hasta que aquella se repare.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.

Para una distribución de baja tensión con tres circuitos separados monofásicos trifilares. [8]

Conexión de estrella interconectada a doble estrella

Fig. 26 conexión estrella interconectada a doble estrella

Ventajas.

En circunstancias excepcionales esta conexión puede emplearse en lugar de la de estrella-doble estrella. Se puede presentar el caso de que el cable que alimenta al transformador posea una gran capacidad electrostática, y de que interese conectar con la tierra el neutro del primario del transfor-mador. A pesar de la circulación de la corriente del tercer armónico que tiene efecto entre el secundario del transformador y los enrollamientos del convertidor, pueden aparecer pequeños residuos de tensiones de este tercer armónico en los neutros de la conexión de estrella-doble estrella, de manera que, si con esta conexión el neutro del prima-rio se conectase con la tierra, aparecerían ten-siones del tercer armónico en cada terminal de la línea, y esto podría producir corrientes de carga excesivas con interferencia sobre las líneas telefónicas. No obstante, si el enrollamiento primario es en estrella interconectada, no aparecen tensiones del tercer armónico, ni en el neutro ni en los terminales de la línea.

 Los enrollamientos en estrella interconectada requieren un 15,5% más de cobre que los enrollamientos, en estrella para la misma tensión de la línea.

En el bobinado en estrella interconectada, con objeto de mantener las impedancias lo más bajas posible entre las mitades de los enrollamientos de un mismo brazo del núcleo, es necesario entrelazar las bobinas individuales, y esto introduce una cantidad considerable de dificultades de construccióncon tensiones elevadas y un aumento apreciable en el tamaño de la armazón del transformador.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases.

Para distribución de baja tensión con tres circuitos separados monofásicos trifilares. [7]

Conexión Scott

Fig. 27 conexiones Scott

Las características de sus enrollamientos son similares, en el aspecto de la rigidez mecánica, a las de la conexión de estrella a estrella. En el bobinado trifásico se dispone de un neutro para conectar con la tierra y para la red de distribución. En el bobinado bifásico, se pueden conectar los enrollamientos para tener un suministro con tres o cuatro cables, según se desee. Las mitades de los enrollamientos del transformador en el lado trifásico pueden entrelazarse, con obje-to de evitar una reactancia excesiva, Debido al factor de potencia in-terna en el lado trifásico, y aunque la carga tenga un factor de po-tencia igual a la unidad, dos unidades monofásicas que forman una conexión Scott pue-den solo producir el 88,6% de la potencia en kVA que proporcionarían por separado.

Aplicaciones.

Para alimentar, con sistemas trifásicos, cargas bifásicas o monofásicas.

Para unir sistemas trifásicos y bifásicos.

Conexión doble Scott

Fig. 28 conexiones doble Scott

Las características de esta conexión son muy similares a las de la conexión Scott. Se eliminan prácticamente las tensiones del tercer armónico por la circulación de estas corrientes en los enrollamientos del convertidor rotativo y del transformador, y en el lado de las seis fases se dispone de un neutro para conectar con la tierra o sistema de distribución.

Aplicaciones.

Para alimentar convertidores rotativos de seis fases por medio de sistemas bifásicos. [8]

Autotransformadores

A causa de su coste inicial relativamente bajo, los autotransformadores llaman la atención de muchas personas que utilizan estos elementos eléctricos, y aunque la cuestión del coste resulta de mucha importancia, hay otras consideraciones técnicas que muchas veces constituyen los factores decisivos para adoptar estos transformadores. Los autotransformadores se construyen con un solo enrollamiento por fase, de manera que una par-te de este es común pa-ra el primario y el secundario.

Las conexiones de los autotrans-formadores trifásicos, pueden resumirse de este modo. [9]

Conexión de estrella a estrella.

Fig. 29 conexión estrella a estrella

Esta conexión del autotransformador es quizá la que se emplea más extensamente, siendo la más sencilla, la más robusta, y con ella puede disponerse de un neutro para conectar con la tierra y para un transformador del tipo acorazado trifásico, o una distribución con cuatro cables, Si el aparato es un transformador del tipo acorazado trifásico, o bien una batería compuesta de tres transformadores monofásicos, puede aparecer la interferencia del tercer armónico cuando se conecte con la tierra el neutro. Tal como ocurre con los transformadores usuales de doble bobinado; pero, si se adopta el tipo de núcleo trifásico, este inconveniente desaparece. La conexión de la figura se aplica igualmente a autotransformadores elevadores como reductores, y solo es cuestión de intercambiar los terminales a, b, c, y A. B. C, respetivamente. Las características de los enrollamientos son similares a las de los transformadores de doble bobinado con conexión de es-trella a estrella.[6]

Conexión de triangulo- triangulo.

El esquema a) del grupo de conexiones de triangulo a triangulo en los autotransformadores, muestra la disposición mas simétrica posible, pero solo es factible en la relación de dos a uno.

El esquema b) del grupo muestra las conexiones de un autotransformador elevador, con las cuales la relación de transformación puede tener el valorque se desee. El Angulo de fase entre los terminales del primario y del secundario depende de la relación de transformación.

El esquema c) del grupo muestra las conexiones de un transformador reductor para cualquier valor de la relación de transfiguración. En este caso, también el ángulo de fase entre los terminales del primario y del secunda-rio depende de la relación de transformación. Todas estas conexiones de triangulo-triangulo presentan el inconveniente de que no hay neutro disponible para conectar con la tierra o red de distribución. Las características de los enrollamientos son semejantes a las de los transformadores de doble bobinado en conexión de triangulo a triangulo.[11]

Fig. 30 conexión triangulo a triangulo

Conexión de V a V.

Fig. 31 conexión V a V

La conexión de V a "V no se emplea con mucha frecuencia, pues, aunque su coste inicial es bajo, adolece de los mismos inconvenientes que los transformadores trifásicos usuales de doble bobinado, del grupo con conexión de V a V. Esta conexión es electrostáticamente desequilibrada, no se dispone de neutro, y las características del enrollamiento son parecidas a las de los transformadores de doble bobina-do del grupo con conexiones de V a V. [5]

Conexión de T a T.

Fig. 32 conexión T a T

Esta conexión se emplea también muy raramente en los autotransformadores trifásicos, pero ofrece sobre la de V a V la ventaja de que se pue-de disponer de un neutro, por lo que el equilibrio de la tensión puede mantenerse estable. Las características del enrollamiento son similares a las del grupo de doble bobinado con conexión de T con T, pero los neutros no coinciden y solo se puede conectar con la tierra uno de ellos. [9]

Conexión de estrella a estrella interconectada o de estrella interconectada a estrella.

Fig. 33 conexión estrella a estrella interconectada o de estrella interconectada a estrella.

Esta conexión puede a veces ser útil por el hecho de que semejante autotransformador se puede montar en paralelo con un transformador de doble bobi-nado en conexión de estrella a triangulo o de triangulo a estrella.

El esquema a) del gru-po muestra las conexiones de un autotransformador elevador de estrella-estrella interco-nectada al reductor de estrella interconectada a estrella. Se dispone de un neutro para conectar con la tierra o una red de distribución, y las tensiones del tercer armónico no se presentan en el lado de la estrella interconectada. Para las conexiones del esquema, la relación de transformación debe ser de 1 a 1,73.

El esquema b) del grupo muestra las conexiones de estrella-estrella interconectada o de estrella in-terconectada-estrella en transformadores elevadores o reductores, respectivamente. Para los transfor-madores de: estrella-estrella interconectada, la tensión primaria se aplica a los terminales a, b. c, mientras que en los de estrella interconectada-estrella, la tensión primaria se aplica a los A, B, C. Las características de los enrollamientos son similares a las de los transformadores de doble bobinado die estrella a estrella interconectada.

La siguiente tabla muestra algunas de las conexiones expuestas anteriormente, conjuntamente con los ángulos de desfase que se produce entre el primario y el secundario de cada transformador.[9]

Fig. 32 tabla de conexiones de lo bobinados

Los "Tap´s" no son más que derivaciones de alguno de los bobinados del transformador, a veces para cambiar el voltaje de entrada, o para escoger distintos voltajes de salida en el secundario, o para variar la impedancia de carga en caso de un transformador de audio, ya sea de acoplamiento, micrófono o de salida.Aunque la prueba que sugiere Fogonazo es buena, debe realizarse SOLAMENTE cuando estás seguro de haber identificado los cables que corresponden al primario o entrada de la red, además de saber que es un transformador de poder y no uno de adaptación de impedancias u otro uso que no sea el de proveer alimentación de distintos voltajes al de la red.

Si aplicas una tensión AC en serie con un foco o bombilla así sea de 20 watts, corres el riesgo de quemar el bobinado en caso de que por ejemplo, sea para una salida de 5 volts AC pero de muy baja corriente, porque lógicamente el alambre utilizado es muy delgado y con la corriente limitada por el foco puede ser suficiente para que se queme ese bobinado.

Si aplicas el mismo voltaje con el foco a un bobinado de muy alta tensión, corres el peligro de generar un transitorio muy grande voltaje que puede destruir el dieléctrico, es decir el material aislante entre capa y capa del transformador. [12]

Conclusión

Cada una de estas características puede ser la mejor en su tipo, debido a que depende de la aplicación donde vayamos a usar. El tipo de núcleo más eficaz es el tipo acorazado. gracias a su forma, las tenciones en el transformador tipo acorazado presentan menos distorsiones en las salidas de las fases. También se sabe ahora que los sistemas de potencia trifásicos le sacan ventaja a los sistemas monofásicos como por ejemplo se puede obtener más potencia por kilogramo de metal de una maquina trifásica. Así también otra grande ventaja que se logra ver es que la potencia suministrada a una carga trifásica es constante en todo momento , en lugar de oscilar como lo hace en los sistemas monofásicos.

El transformador trifásico es una maquina muy útil y con un campo de aplicación bastante grande y casi total dentro de la electrónica y la electricidad, ya que tiene una amplia gama de configuraciones en su conexión y diferentes métodos de disposición en la construcción de la parte física.

En bajas capacidades los transformadores trifásicos son más pesados.

El costo de los transformadores trifásicos siempre es más bajo (solo el 10% en bajas capacidades pero en altas capacidades llega a ser hasta el 25% menos en comparación con los

Transformadores monofásicos)

Por estas razones la industria ha preferido usar los transformadores trifásicos ya que esta opción implica un ahorro significativo que conlleva a minimizar los costos de producción.

Cuando analizábamos la conexión en delta abierto se nos vino una pregunta porque en vez de salir como potencia 66.7% que era lo que lógicamente tendría que salir ,sale tan solo un 57,7% .La repuesta estaba que un transformador produce potencia reactiva que consumía el otro . por ello el intercambio de energía entre los dos transformadores es lo que limita la potencia de salida .

Gracias a la conexión ye abierta y delta abierta se puede dar servicio a pequeños clientes comerciales que necesitan servicio trifásico en áreas rurales donde no están disponibles las tres fases.

Referencias biográficas

[1]Hay Williams, Enginnering Electromagnetism 5a Edición McGraw Hill, Nueva York

[2]Stephen Chapman, Maquinas Electricas,4 edición, Mac Graw Hill ,México

[3]JESUS FRAILE MORA; Máquinas Eléctricas;5 Edición , Mac Graw Hill ,México

[4]Alexander, Charles K Fundamentos de Circuitos Electricos,3a edición Mc Graw Hill

[5]H.HUSBCHER, Electrotecnia Curso Elemental ,2ª edición

LINKS:

[6]rk: Wi 81.

CEAC S.A. Ediciones "Transformadores y convertidores"

[7]www.inele.ufro/apuntes.com

Autor:

Tema: transformadores trifásicos

[8]www.electronicaelemental.com

anexos

http://www.youtube.com/watch?v=1wOgnAYiDzs

DISEÑO PARA EL CALCULO DE UN TRANSFORMADOR TRIFASICO DE 5 KVA,10 KVA,15 KVA,25 KVA  

Para el calculo de un tanque 1Φ partimos de la diagonal de la canasta o de la longitud o espesor total de la bobina, utilizando la mayor de las 2 medidas.
sea la siguiente tabla1 :
Tabla 1 “Diámetro Tanque”
KVA
Diagonal Canasta (mm) Diámetro Lámina Diámetro Critico
5 313,6957 360,0084813
10 349,7256 360,0084813

15 379,4588 381,9718634
25 367,6792 381,9718634

Por tanto como los tanques de los transformadores de 5KVA y 10 KVA son iguales, además los tanques de los transformadores de   15 KVA y 25KVA son también iguales obtenemos la siguiente tabla 2 para los diámetros de los tanques.

Tabla 2 “Diámetro Tanque de mismo tamaño pero distinta Capacidad”
Entre 5 KVA y 10 KVA Entre 15 KVA y 25 KVA
Φ tanque = Φ critico mínimo +10,28 mm. Φ tanque = Φ critico mínimo+14,29mm
Siendo Φ critico mínimo=349,7256mm Siendo Φ critico mínimo=367,6792mm

Nota: Los Diseños de los tanques se hicieron para estandarizar la capacidad de los transformadores de 5 y 10 KVA y De 15 y 25 KVA entonces asumimos el Diámetro del tanque tomando como referencia cual diagonal del canal de   ambas capacidades es mayor y se toma este como referencia.
Se busca en el diseño en el que haya diámetros estándar para transformadores similares .

Para transformadores de 5 KVA y 10 KVA se tiene un tamaño y para transformadores de 15 KVA y 25 KVA se tiene otro tamaño ,esto se hace con el fin de normalizar la construcción de las tapas.
Una vez se ha calculado el tanque se procede a calcular la tapa partiendo d e las medidas de aquel.
Se deben tener en cuenta las siguientes medidas al calcular la tapa
• Diámetro interior del tanque
• Espesor de la Lámina del tanque (2mm)
• El espesor del cuadradillo que va soldado al tanque para sostener el empaque y hacer el sello,10 mm
• Una tolerancia de 2,5 mm.
De acuerdo a lo anterior el diámetro de la tapa es:
.
La siguiente tabla 3 nos muestra el diámetro de la tapa para los tanques de los transformadores:
Tabla 3 “Diámetro de la Tapa Para los Tanques de los Transformadores”:
CAPACIDAD
KVA
ESPESOR LAMINA TOLERANCIA

5 360,0084813 2 2,5 389,008413
10 360,0084813 2 2,5 389,008413
15 381,9718634 2 2,5 400,9718634
25 381,9718634 2 2,5 400,9718634

El calibre usado para la construcción del tanque tanto en su lamina ,tapa y fondo de los transformadores de 5 KVA,10 KVA,15 KVA y 25KVA es: C-14
Para ello debemos tener en cuenta

1. La pestaña interior (Pivote) que lleva el tanque y en la cual se apoya es de 10mm
2. El espesor del fondo es calibre 14
3. La altura de la parte activa del transformador

  Altura Ventana +2(Eu+10)
La altura de la ventana y Eu son valores que se conocen del diseño.
Para el caso de nuestros transformadores tenemos que:
Tabla 4 “Altura de la Parte Activa del Transformador”
CAPACIDAD
(KVA) Hv (Altura de Ventana) Eu Tolerancia

5 50 40,5 10 151
10 59 44,5 10 168
15 54 53 10 180
25 60 53,5 10 187
4. El espesor de la canasta que amarra el núcleo ,este es de 30mm.
5. La Distancia de la canasta al conmutador depende del diseño para cada transformador aunque se busca   que las tapas queden a buena distancia de tierra.
Para el caso de los transformadores 5KVA,10KVA,15 KVA Y 25 KVA, La distancia de la canasta al conmutador será la siguiente .
Distancia Canasta al conmutador (L):
L=(distancia conmutador al borde inferior tanque – (Htrf+10))
Donde 10 mm es la altura del pivote que sujeta al núcleo en la parte inferior del tanque.
Para cada uno de los tanques se tiene la siguiente tabla 5:
Tabla 5 “Distancia de la Canasta al conmutador ”
Capacidad
KVA Htrf
(mm) Altura Pivote
(mm) L
(mm)
5 201 10 179
10 245 10 135
15 295 10 130
25 347 10 78
6. La distancia del conmutador al nivel de   aceite ,se dejan 60 mm para 
que los taps queden a buena distancia de tierra.
7. La cámara de aire, se calcula de la siguiente manera:
Volumen Tanque:   ,
Por tanto hallamos la Altura Húmeda.
Altura Húmeda =10+Htrf+L+60
Donde:
Tabla 6 “Altura Húmeda (Altura a la cual esta el Aceite dentro del Transformador)”
Capacidad
KVA Htrf
(mm) Tolerancia
(mm) Altura del por encima del conmutador
(mm)

L
(mm)
Altura Húmeda
(mm)
5 201 10 60 179 450
10 245 10 60 135 450
15 295 10 60 130 495
25 347 10 60 78 495

Con el valor de la Altura Húmeda   Hallamos el Volumen   de aceite del Tanque:
Tabla 7 “Volumen del Tanque Húmedo Según su Capacidad ”
Capacidad
KVA r
(mm) Altura Húmeda
(mm) Volumen del Tanque
( )

5 180,0042406 450

10 180,0042406 450

15 190,9859317 495

25 190,9859317 495

Volumen Canastas:2(LargoX Ancho X Espesor )
Hallamos el Volumen de las canasta para cada una de las capacidades :
Tabla 8 “Volumen de la Canasta Según su Capacidad ”
Capacidad
KVA Largo 
(mm) Ancho
(mm) Espesor
(mm) Volumen Canasta
( )

5 158 271 2

10 158 312 2

15 158 332 2

25 158 345 2

Bobinas:   
Hallamos el Volumen de la Bobina Para cada una de las Capacidades

Tabla 9 “Volumen de la Bobina   Según su Capacidad ”
Capacidad
KVA Distancia 1 (mm) Distancia 2 (mm) Altura
(mm) Tolerancia
(mm) Crecimiento
(mm) Volumen
Bobina


5 85 155 95 15 42

10 93 155 131 15 51,8

15 110 155 164 15 50

25 111 155 215 15 51,61

Volumen Hierro= 
Hallamos el Volumen del Hierro Para cada Tabla 10 “Volumen del Hierro Según su Capacidad ”
Capacidad Afleje


Volumen Hierro


5 150 40 100 50

10 150 44,5 136 59

15 150 53 169 54

25 150 53,5 220 60

Por tanto procedemos a hallar el volumen del aceite dentro del tanque:
Donde:

Según sea la Capacidad de cada Tanque por tanto tenemos la siguiente Tabla:

Tabla 11 “Volumen del Aceite Dentro del Tanque Según su Capacidad ”
CAPACIDAD
KVA









5





10



32,23850444
15

  



25




NOTA: Como los tanques no tienen radiadores, no se tiene en cuenta ningún factor de corrección en el volumen de aceite Hallado.
Teniendo hallado el volumen de aceite y conociendo el coeficiente de dilatación siendo   ,Podemos calcular el volumen requerido para la dilatación cuando el aumento de temperatura es 60ºC sobre el ambiente.
coeficiente de dilatación del Aceite =   


En donde :


Figura 1 “Volumen de la Cámara de Aire según H”

La siguiente Tabla nos muestra el   volumen de aceite y la altura   según su capacidad:
Tabla 12 “Volumen de aceite y la altura   según su capacidad”
CAPACIDAD
KVA Vaceite

Dilatación del Aceite


ºC

r
(m)
mm
5
755 60 1,669242
16,39849383
10 32,23850444 755 60 1,4604042
14,346888
15
755 60 1,757923 15,340772
25
755 60 1,5505198
13,530837

En el espacio que queda libre entre el nivel de aceite y el tanque el aire queda atrapado, Este al aumentar el volumen de aceite por la dilatación se comprime y por lo tantota presión que ejerce sobre el tanque aumenta, se busca que en la practica la presión del aire interno no se a mayor de 10 PSI ,Con este objeto se deja en el transformador una cámara de expansión en la cual el aceite pueda dilatarse sin que aumente la presión interna sobre el valor deseado.
Para el cálculo se parte de la ecuación de estado para los gases.

Los subíndices 0 y 1 corresponden a condiciones iniciales y finales respectivamente.
Como protección los transformadores llevan una válvula de alivio de presión que permite el escape del aire, pero no su entrada y opera 10 PSI (10 Lbs/in²)
Los valores que se reemplazan en la fórmula son:

  =14+10   (a la cual se   dispara la válvula)

Resolviendo, tenemos que:

Simplificando Y como no hay alturas negativas:


Donde como norma y por necesidad en la construcción se dejará como cámara mínima un intervalo de (80-100) mm

En las figuras se ilustra detalladamente las medidas consideradas para los transformadores   de 5KVA y 10KVA ,15 KVA y 25 kVA.
Figura 2 “ Diseño de Tanques Monofàsicos 5KVA y 10 KVA”


Figura 3 “ Diseño de Tanques trifasicos 15KVA y 25 KVA”

Figura 4 “ Diseño de la Canasta de Transformador de 25KVA”

Figura 5 “ Diseño de la Canasta de Transformador de 25KVA”

Figura 6 “ Diseño de la Canasta de Transformador de 25KVA”

Figura 7 “ Diseño de la Canasta de Transformador de 25KVA”

El anclaje se calculara así:
Partimos de la tira de amarre soldada a la canasta, las medidas de la tira se ilustran en las figuras según la   capacidad del transformadores en cuestión. .
Para calcular la distancia a la cual debe ponerse el anclaje ,de acuerdo a la figura   se averigua, la distancia entre la canasta y la pared del núcleo y con esta y la longitud de la tira se averigua X, Con lo cual la altura a la cual se debe soldar el tornillo para el anclaje:
Figura 8 “Tira de Amarre”:

      
X, es la distancia del borde superior de la canasta hasta la altura donde esta ubicado el cambiador), utilizamos la siguiente ecuación:
b= Distancia, parte lateral de la canasta hasta la pared del tanque

El valor de 100 es la altura del anclaje en (mm).
Donde X será para los transformadores de las capacidades 5KVA,10KVA,15KVA,25 lo siguiente:

Tabla 13”Distancia de b y X Según sus Capacidades”
CAPACIDAD
KVA Φ Interno Tanque Ancho Canasta Tolerancia b X
5 360,0084813 271 6 38,50424065 92,2898
10 360,0084813 312 6 18,00424065 98,36588
15 381,9718634 332 6 18,9859317 98,18113056
25 381,9718634 345 6 12,4859317 99.217445

Donde Htrf=Hnúcleo+espesor canasta

Para Hallar Hnúcleo utilizamos la siguiente ecuación:

En donde para cada Capacidad obtenemos los siguientes resultados: 

Tabla 14”Altura de la Parte Activa del Transformador según su   capacidad”

Capacidad

KVA Hv Eu Tolerancia Hnúcleo Espesor canasta Htrf

5 100 40,5 10 191 5 201

10 136 44,5 10 235 5 245

15 169 53 10 285 5 295

25 220 53,5 10 337 5 347

Con estos resultados hallamos la altura a la cual se debe soldar el tornillo en el anclaje.

h=Htanque-(10+3+Htrf+X)

Tabla 15 :”Altura a la cual se debe soldar el Tornillo en el Anclaje del Transformador del Transformador según su   capacidad”

CAPACIDAD

(KVA) Tolerancia

(mm) Altura Pivote(mm) Htrf

(mm) X

(mm) h(mm)

(*)

5 3 10 201 92,2898 223,7

10 3 10 245 98,36588 173,63

15 3 10 295 98,18113056 183,818

25 3 10 347 99.217445 130.782

(*) h=Altura a la cual se solda el tornillo

Donde obtenemos la siguiente Tabla para cada tanque de los transformadores de 5KVA,10KVA,15KVA y 25KVA.

NOTA: Para el espesor de la canasta tomamos en cuenta el espesor multiplicado por 2 ,ya que este abraza el núcleo.

Espesor canasta:5 mm

De acuerdo a la Figura 9 el tanque quedaría:

Htanque = Htrf+10+L+80+60

Donde L varia según altura de Htrf para cada transformador.

TAPA

Para buscar las dimensiones.......