Calculos de Transformadores de Potencia y Distribucion

 

1. CALCULOS DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA: a) INTENSIDAD DE ALTA TENSIÓN:  En un sistema trifásico, la intensidad primaria Ip viene determinada por la expresión

Siendo: S: Potencia del transformador U: Tension compuesta primaria Ip: Intensidad primaria en Amperios. b) INTENSIDAD DE BAJA TENSIÓN: En un sistema trifásico t rifásico la intensidad secundaria Is viene determinada por la expresión

Siendo: S: Potencia del transformador en kVA. WFe: Perdidas en el hierro Wcu= Perdidas en los arrollamientos W U = Tensión compuesta en carga del secundario en kilovoltios Is = Intensidad secundari secundaria a en Amperios. c) CÁLCULO DE LA LAS S COR CORRIENTES RIENTES DE C CORTOCIRCU ORTOCIRCUITO. ITO. Para la realización del cálculo de las corrientes de cortocircuito utilizaremos las expresiones expresiones:: 

  Intensidad primaria para cortocircuito en el lado de alta tensión:

Siendo: Scc: Potencia de cortocircuito de la red en MVA. U: Tensión primaria en kV. Iccp: Intensidad de cortocircuito primaria en kA

 



  Intensidad secundaria para cortoci cortocircuito rcuito en el lado de baja tensión:

Siendo: S: Potencia del transformador en kVA. Ucc: Tensión porcentual de cortocircuito del transformador. Us: Tensión secundaria en carga en voltios. Iccs: Intensidad de cortocircuito secundaria en kA. d) DIMENSIONADO DEL EMBARRAD EMBARRADO: O: Hay que asegurar que el límite térmico es superior al valor eficaz máximo que puede alcanzar la intensidad de cortocircuito en el lado de Alta Tensión según los parámetros ofrecidos e) SELECCIÓN DE LAS PROTECCIONES DE ALTA Y BAJA TENSIÓN. 

  Selección de protecciones en alta tensión Los cortacircuitos fusibles son los limitadores de corriente, produciéndose produciéndo se su fusión, para una intensidad determinada, antes que la corriente haya alcanzado su valor máximo. De todas formas, esta protección debe permitir el paso de la punta de corriente producida en la conexión del transformador en vació, soportar la intensidad en servicio continuo y sobrecargas eventuales y cortar las intensidades de defecto en los bornes del secundario del transformado transformador. r. Como regla práctica, simple y comprobada, que tiene en cuenta la conexión en vació del transformador y evita el envejecimiento del fusible, se puede verificar que la intensidad que hace fundir al fusible en 0,1 segundo es siempre superior o igual a 14 veces la intensidad nominal del transformador. La intensidad nominal de los fusibles se escogerá por tanto en función de la potencia del transformador a proteger.



  Selección de protecciones en baja tensión La protección de baja tensión se toma en cuenta al igual que en el de alta que sea mayor a la tensión del lado secundario del transformador por lo que se recomieda realizar un caudo donde se especifiquen esos datos

 

f)

DIMENSIONADO DE TRANSFORMACIÓN:

LA

VENTILACIÓN

DEL

CENTRO

DE

Para calcular la superficie de la reja de entrada de aire utilizaremos la siguiente expresión

Siendo: Wcu: Perdidas en cortocircuito del transformador en kW. WFe: Perdidas en vació del transformado t ransformadorr en kW. h: Distancia vertical entre centros de rejas = 2 m.  Δt: Diferencia de temperatura entre el aire de salida y el de entrada,

considerándose en este caso un valor de 15°C. K: Coeficiente en función de la reja de entrada de aire, considerándose su valor como 0.6. Sr: Superficie mínima de la reja de entrada de ventilación del transformador. g) CÁLCULO DEmáxima LAS INSTALACIONES DE PUESTA TIERRA: La intensidad de defecto se producirá en elA caso hipotético de que la resistencia de puesta a tierra del Centro de Transformación sea nula. Dicha intensidad será, por tanto igual a

Tomando un valor de 15400 referencial dependiendo de la potencia necesaria 



  Tierra de protección Se conectarán a este sistema las partes metálicas de la instalación que no estén en tensión normalmente pero puedan estarlo a consecuencia de averías causas fortuitas, como los chasis y los bastidores de olos aparatos de tales maniobra, envolventes metálicas de las cabinas prefabricadas y carcasas de los transformado transformadores res Para los cálculos a realizar se pueden emplear las expresiones y procedimientos según el "Método de cálculo y proyecto de instalacioness de puesta a tierra para centros de transformación de instalacione tercera categoría"   Tierra de servicio Se conectaran a este sistema el neutro del transformador, así como la tierra de los secundarios de los transformadores de tensión e intensidad de la celda de medida.

 

h) AREA DEL NÚCLEO DEL TRANSFOR TRANSFORMADOR MADOR

Léase:  Área es igual a la constante * multiplicad multiplicada a por la raíz cuadrada de la potencia del transformador donde * = 0.8 si el núcleo es fino y 1.2 si el núcleo es de inferior calidad. Relación de vueltas (espiras) por voltio = A x 0.02112 El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número. El resultado es el número de vueltas o espiras para ese voltaje en particular.

EJEMPLO DEL ÁREA Para construir o bobinar un transformador de 200 Watt para un Voltaje primario de 115V y un secundario 50V Comenzamos por el área del núcleo del Transformador: Ver la formula arriba Para una potencia de 200W, obtenemos un área de 14.14 cm2 Luego calculamos la relación de vueltas por voltio:  A x 0.02112 14.14 x 0.02112 0.02112 = 0.29 Relación de vueltas = 0.29 Entonces: 115V / 0.29 = 396 vueltas en en el primario 50V / 0.29 = 172 vueltas en el secundario  Ahora sabiendo la potencia (200W) podemos calcular la corriente máxima presente en ambos devanados para esa potencia, partiendo de la formula I=W/V I = 200 / 115 = 1.73A corriente en primario 1.73corriente amperios. I = el 200 / 50 = 4A máxima en el secundario 4 amperios Si utilizamos una tabla de equivalencias en AWG como la que mostramos a continuación, sabremos el calibre del alambre a utilizar para los respectivos bobinados (o embobinados). 

 

2. CALCULOS CALCULOS DE TRANSFOR TRANSFORMADORES MADORES DE DISTRIBUCION: a) POLARIDAD DE UN TRANSFORMAD TRANSFORMADOR OR El ensayo de polaridad, como se desarrolla a continuación, asigna a los terminales ubicados a la izquierda con las letras H1 y X1 respectivamente, se conecta por medio de un puente estos puntos, se alimenta el devanado H1 y H2 con c.a. (V), por medio medio de un voltímetro que está conectado entre H2 y X2, se realiza las lecturas dándonos como resultado:

V > Vin la polaridad es aditiva. V < Vin la polaridad es sustractiva.

Para marcar la polaridad se lo hace por medio de un punto (.), asterisco (*) o una cruz(x) para el lado de alto voltaje (H1), mientras que el otro se le marca solo con la letra (H2). De igual forma se marca con un punto (.), asterisco (*) o una cruz(x), al lado de bajo voltaje (X1), mientras que el otro lado se señala con la letra (X2). Cuando la polaridad es sustractiva los puntos de marca de la

bobina de alta como la de baja van al lado izquierdo.

 

b) CÁLCULO DE TENSIÓN Y DE CORR CORRIENTE IENTE EN LOS DEVANADOS DE LOS TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN 

  Corriente nominal en el primario

  Cálculo corriente secundaria 



c) CÁLCULO DE NUMERO DE ESPIRAS  A partir de un diseño diseño simila similarr a disposición. La determinación empírica de la relación Vt = Volts / vuelta, en cuyo caso utilizamos la siguiente formula:

Donde: Z = % de impedancia . KVA = KVA del transformador

d) CÁLCULO DE R RELACIÓN ELACIÓN DE TRANSFORMAC TRANSFORMACIÓN IÓN

e) REGULACIÓN DE TAP PAR PARA A TRAN TRANSFORMADOR SFORMADOR

TAP

Voltaje (V)

Espiras

+1

7810,5

2556

NOMINAL

7620

2494

-1

7429,5

2432

-2

7239

2369

-3

7048,5

2307

 

f) CÁLCULO DE LOS CALIBRES DEL CONDUCTOR

Resistencia a 20°C  Alambr 

 Área sección

Diámetro en milímetros

e

trasversal

Calibre  AWG

al 100% de

mínimo nominal Máximo

Milímetro s

mm²

conductividad COBRE Ohms/Kg Ohms/Kg

Circulare s 4/0

11,567

11,684

11,801

136,51

107,21

0,1608 0,000168 7

3/0 2/0

10,3 9,174

10,404 9,266

10,508 9,357

108,24 85,56

85,01 67,43

1/0

8,171

8,252

8,334

68,1

53,49

1

7,275

7,348

7,422

53,99

42,41

0,2028 0,000268 4 0,2557 0,000426 5 0,3223 0,000677 9 0,4066 0,001078

2

6,477

6,543

6,609

42,81

33,62

0,5128 0,001715

3

5,768

5,827

5,885

33,95

26,67

0,6466 0,002728

4

5,138

5,189

5,215

26,93

21,15

0,4152 0,004336

5

4,575

4,62

4,643

21,34

16,77

1,028

6 7

4,074 3,63

4,115 3,665

4,135 3,683

16,93 13,43

13,3 10,55

1,297 0,011097 1,694 0,01742

8

3,231

3,264

3,282

10,65

8,367

2,061

0,0277

9

2,878

2,906

2,921

8,445

6,632

2,6

0,0441

10

2,563

2,588

2,601

6,698

5,261

3,277

0,07006

11

2,281

2,304

2,316

5,308

4,169

4,14

0,112

12

2,032

2,052

2,062

4,211

3,307

5,21

0,177

13

1,811

1,829

1,839

3,345

2,627

6,56

0,281

14

1,613

1,628

1,636

2,65

2,082

8,28

0,447

15

1,435

1,45

1,458

2,103

1,651

10,4

0,711

0,0069

 

16

1,278

1,29

1,298

1,664

1,307

13,2

1,13

17

1,138

1,151

1,156

1,325

1,04

16,6

1,79

18

1,013

1,024

1,029

1,049

0,823

21

2,86

19

0,902

0,912

0,917

0,832

0,653

26,4

4,75

20

0,805

0,813

0,818

0,661

0,519

33,2

7,2

g) CÁLCULO DE ALTURA EFECTIVA DE LAS BOBINAS DE B.T Y A.T. 

  Cálculo de altura efectiva del devanado secundario

Donde: B: altura ventana núcleo Da: distancia aislamiento axial (collar + aislamiento del yugo) Rc: radio de curvatura 

  Cálculo de altura efectiva del devanado primario

Donde: B: altura ventana núcleo Da: distancia aislamiento axial (collar) Rc: radio de curvatura h) CÁLCULO DE ESPIRAS POR CAPA DEL DEVANADO SECUNDARIO

Donde: Hs: altura efectiva del devanado secundario. Dcond.: diámetro del conductor de la bobina.

 

i) CÁLCULO DE ESPIRAS POR CAPA DEL DEVANADO SECUNDARIO

Donde: Hp: altura efectiva del devanado primario. Dcond.: diámetro del conductor de la bobina.  j) CÁLCULO DE AISL AISLAMIENTOS AMIENTOS MEN MENORES: ORES:

Los aislamientos entre vueltas, capa y secciones de un devanado se conocen como aislamiento menor. k) AISLAMIENTO ENTRE VUELTAS:

Este aislamiento no constituye problema alguno, puesto que existen conductores aislados con doble y triple capa de barniz. l) AISLAMIENTO ENTRE CAPAS:

Para el aislamiento entre capas de la bobina de baja tensión se usara papel kraft tratado (insuldur) de 10,127 mm (0,005”) de espesor, este valor es constante para todas las bobinas de baja tensión ya sean de aluminio o de

cobre,

de

todas

las

capacidades

de

los

transformadores de distribución. Por otro lado tenemos el aislamiento entre capas de la bobina de alta tensión que puede estimarse con la fórmula:

V: Tensión aplicada (correspondiente a la prueba de  baja frecuencia o al impulso) Vpc: vueltas por capa  N: número de vueltas Fs: Factor de seguridad

 

TRANSFORMADORES DE POTENCIA https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/11353/Transformador. pdf?sequence=3&isAllowed=y   pdf?sequence=3&isAllowed=y https://www.comunidadelectronicos.com/articulos/transformadores.htm  https://www.comunidadelectronicos.com/articulos/transformadores.htm  https://es.slideshare.net/EZEQUIELREYESGASTELO/calculos-de-transformadorpotencia?from_action=save   potencia?from_action=save TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/10657/1/UPS-GT001566.pdf   /161513493-Transformadores-de-Distribucion-pdf.pdf   http://www.sectorelectricidad.com/10987/cual-es-la-diferencia-entre-lostransformadores-de-potencia-y-transformadores-de-distribucion/