Este documento describe diferentes tipos de transformadores eléctricos, incluyendo sus capacidades, usos, construcciones y aplicaciones. Describe transformadores de control pequeños, transformadores de distribución para sistemas de media tensión, y transformadores de potencia utilizados en subestaciones. También cubre transformadores montados en postes, pedestales, estaciones y sumergibles para uso en diferentes entornos.
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Este documento describe diferentes tipos de transformadores eléctricos, incluyendo sus capacidades, usos, construcciones y aplicaciones. Describe transformadores de control pequeños, transformadores de distribución para sistemas de media tensión, y transformadores de potencia utilizados en subestaciones. También cubre transformadores montados en postes, pedestales, estaciones y sumergibles para uso en diferentes entornos.
Este documento describe diferentes tipos de transformadores eléctricos, incluyendo sus capacidades, usos, construcciones y aplicaciones. Describe transformadores de control pequeños, transformadores de distribución para sistemas de media tensión, y transformadores de potencia utilizados en subestaciones. También cubre transformadores montados en postes, pedestales, estaciones y sumergibles para uso en diferentes entornos.
Este documento describe diferentes tipos de transformadores eléctricos, incluyendo sus capacidades, usos, construcciones y aplicaciones. Describe transformadores de control pequeños, transformadores de distribución para sistemas de media tensión, y transformadores de potencia utilizados en subestaciones. También cubre transformadores montados en postes, pedestales, estaciones y sumergibles para uso en diferentes entornos.
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1° Por su capacidad:
a) Control: Transformadores de control con capacidades desde 15VA’s hasta
5000VA’s, con devanados de cobre, tipo abierto. Monofásicos Tensiones en el primario de 240 o 480 Vc.a. y en el secundario 120 Vc.a. con excelente regulación y gran capacidad para soportar las corrientes de magnetización asociadas a los contactores arrancadores y relevadores. Para satisfacer estas necesidades Square D le ofrece transformadores de control clase 9070, los cuales satisfacen ampliamente los requerimientos de los sistemas de control. Las principales aplicaciones son en la industria en general básicamente para alimentar circuitos con tensiones de 120 Vc.a. que soportan circuitos de control de: Relevadores. Contactores. Arrancadores. Solenoides. Relevadores. Transformadores de control altamente confiables gracias a su baja impedancia, excelente regulación de voltaje y gran capacidad para soportar las corrientes de magnetización de las cargas asociadas. b) Utilización: Transformadores de tensión elevadores y reductores. Son los empleados tanto en las subestaciones eléctricas, como, en un tamaño mucho más reducido, en las fuentes de alimentación de los equipos electrónicos. Transformadores variables, capaces generar una tensión de salida ajustable entre dos valores. Transformadores de aislamiento, empleados, generalmente, en equipos de electromedicina o aquellos que precisen una tensión flotante. Transformadores de alimentación, que, gracias a un fusible, cortan el circuito, si hay un recalentamiento, y generan, de este modo, la tensión apropiada para el funcionamiento del equipo al que van conectados. Transformadores monofásicos, que se usan para la distribución de energía eléctrica y bajar líneas de media a baja tensión. Transformadores trifásicos, empleados como elevadores y reductores de tensión en centrales y subestaciones de distribución. Transformadores hexafásicos, muy empleados en las líneas ferroviarias subterráneas y los tranvías. c) 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. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales. Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Se aplican en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. 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. La variación de tensión se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga. d) Potencia: Los transformadores de potencia han permitido el desarrollo de la electricidad. Se trata de máquinas capaces de modificar algunos aspectos de la corriente como el voltaje o la intensidad. La potencia puede regularse en función al transformador de potencia utilizado. Como su propio nombre indica, el transformador de potencia modifica la electricidad en magnetismo para volver a convertirlo en electricidad. Por lo general, los transformadores no pierden potencia, pero hay máquinas que presentan un pequeño porcentaje de pérdidas dependiendo del estilo, el diseño, el tamaño, etcétera. El funcionamiento de los transformadores se regula por la inducción electromagnética. Los transformadores de potencia se utilizan en subestaciones para concentrar la transformación de energía en media y alta tensión. También se distribuyen en subestaciones, centrales de generación y usuarios de grandes potencias. 2° Por su construcción: con o sin garganta, conexión anillo o radial. a) Poste: son aplicables a sistemas de distribución aéreos en fraccionamientos residenciales, colonias populares en el centro de las ciudades, pequeñas industrias, centros comerciales y para cargas diversas. Este es el transformador más utilizado para la electrificación urbana y rural, están diseñados para instalación en servicio exterior con una gran variedad de conexiones en alta y baja tensión, tomando en cuenta la flexibilidad de las especificaciones. Considerando todos los accesorios y los diferentes arreglos, se puede ajustar la relación de su equipo para adecuar a sus necesidades, diseñadas para cumplir las especificaciones de las normas obligatorias oficiales mexicanas (NOM002-SEDE, la norma NMX-J-116_ANCE y la norma NOM001-SEDE). b) Estación: son aplicables a sistemas de industrias, centros comerciales, y cargas diversas. Este transformador más utilizado para la electrificación industrial, están diseñados para instalación y servicio exterior con una gran variedad de conexiones en alta y baja tensión, tomando en cuenta la flexibilidad de las especificaciones. Considerando todos los accesorios y los diferentes arreglos, se puede ajustar la relación de su equipo para adecuar sus necesidades. Diseñados para cumplir las especificaciones de las normas internacionales. Los núcleos son de tipo columna están construidos con láminas de acero al silicio MOH-M3 de grano orientado con tratamiento térmico de carlite; núcleo de 3 piernas con corte a 45º y/o acorazado a 5 piernas; 0.23mm., 0.009 plg. de alta permeabilidad magnética con recubrimiento aislante para resistir una temperatura de 820ºC. Las Bobinas de A.T. están construidos con conductores eléctricos recubiertos con barniz de clase de 150ºC y bobinas de baja tensión de cobre electrolítico o aluminio de muy baja resistencia eléctrica forrado con polvo electrostático horneado de resina epódica 180ºC y/o forro de papel para resistir la exposición al aceite y no deteriorar sus propiedades. Los aislamientos usados de las bobinas son de clase térmica 120ºC consistente en papel Kraft revestido con resina epódica en forma de rombos por ambos lados, cartón aislantes y papel crepe. Los tanques son sometidos a un proceso químico de preparación de superficie con el cual se obtiene el encaje adecuado para al recubrimiento y/o samblasteados con balines de acero y pintura electrostáticos o líquidos. El aceite NYNAS utilizado es el tipo naftenico obtenido de la destilación fraccionada del petróleo crudo, preparado y refinado para uso en equipo eléctrico de alta tensión. c) Pedestal: están diseñados para instalación en servicio interior o exterior sobre una base de concreto y construidos para aplicación en los sistemas de distribución residencial y comercial subterránea (DRS), (DCS). Los transformadores presentan un gabinete de apariencia agradable al ambiente con sistemas de seguridad que eliminan la necesidad de protecciones adicionales y el riesgo de choque eléctrico por personal no autorizado, se ofrecen capacidades de 15 hasta 3000 kVa, con una gran variedad de conexiones en alta y baja tensión, tomando en cuenta la flexibilidad de las especificaciones. Considerando todos los accesorios y los diferentes arreglos, se puede ajustar la relajación de su equipo para adecuar a sus necesidades. Diseñados para cumplir las especificaciones de la norma oficial mexicana (NOM002-SEDE-1999) y la norma NMX-J-285-ANCE-1999.
d) Sumergibles: están diseñados para ser instalados en pozo o bóveda que
ocasionalmente puede sufrir inundaciones, por lo cual debe ser frente muerto y con accesorios para conectarse a sistemas de distribución subterránea. Los transformadores de distribución tipo sumergible son comúnmente utilizados en hospitales, centros históricos, o donde la parte estética y de espacio es primordial. Los transformadores tipo sumergible son auto enfriados en liquido aislante y están clasificados como tipo ONAN (Enfriamiento natural aceite-aire). Son diseñados para servicio a la intemperie dentro de un pozo en donde se presenta un alto grado de humedad, con ambientes salinos y contaminación por hidrocarburos, plomo y ozono. Son fabricados para operar a una altitud de 2300 msnm, con una sobre-elevación de temperatura de 55ºC, con una temperatura ambiente de la bóveda que no exceda de 50ºC y la temperatura promedio en periodo de 24 horas no exceda de 40°C, todo esto de acuerdo a las especificaciones del cliente. Son construidos con núcleos acorazados de acero al silicio de grano orientado y de alta permeabilidad magnética, fabricados en máquinas UNICORE para lograr las menores perdidas en vacío. Las bobinas de AT/BT, son fabricadas con conductores de cobre electrolítico y/o aluminio de baja resistencia eléctrica en diversas clases de aislamiento de acuerdo con sus necesidades. Los tanques son construidos con láminas de acero al carbón o acero inoxidable, según se requiera, y se someten a un proceso de limpieza por granallado a metal blanco, aplicación de catalizador de primario rico en zinc, recubrimiento epoxico anticorrosivo y acabado en poliuretano de alta resistencia. El líquido aislante es aceite mineral libre de bifenilos policlorados (NMX-J-123-ANCE) o aceite vegetal biodegradable de alto punto de ignición, de acuerdo con las especificaciones del cliente. 3° Por el número de fases: a) Monofásico (1 fase, 2 hilos): Ya sabemos que podemos conseguir alta tensión y baja intensidad disminuyendo el rozamiento en el transporte y por tanto las pérdidas de energía por calor. Esto es lo que posibilita hacer un transporte de energía a largas distancias y con pequeñas pérdidas. Esta energía para llegar a nuestras casas se tiene que volver a transformar para su uso. Transformador eléctrico monofásico de núcleo cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido con barniz aislante. Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”. b) Bifásico (2 fases, 3 hilos): Es un equipo diseñado para obtener su fuente de alimentación en las redes de distribución aérea o subterránea a partir de las características que el proyecto demande. Está habilitado para ser instalado en una plataforma, cimentación o estructura similar. De igual forma, tiene aplicaciones para el acoplamiento directo con tableros por medio de gargantas. Sistema de dos tensiones desfasadas 90°, que ya no se utiliza hoy en día. El alternador está formado por dos devanados colocados 90° uno respecto del otro. Para transmitirse se hace con 3 hilos, pero el común de los dos devanados debe ser √2 más grueso. c) Trifásico (3 fases, 3 hilos): Los transformadores trifásicos son utilizados para el suministro o el transporte de energía a grandes distancias de sistemas de potencias eléctricas. Lo que normalmente conocemos como la distribución eléctrica, pero a grandes distancias. Quizás haya oído hablar de los bancos de transformadores. Pues bien, los bancos de transformadores consisten en tres transformadores monofásicos conectados entre ellos para simular un transformador trifásico. Esto estaría muy bien para el caso de que se desee tener un transformador monofásico de repuesto para los casos de averías, pero la realidad es que los transformadores trifásicos resultan más económicos, es decir, un transformador trifásico es más barato que tres transformadores monofásicos. Además, esta la relación de tamaño, un único transformador trifásico siempre será más pequeño que un banco de transformadores monofásicos. Tanto los bancos de transformadores monofásicos como el transformador trifásico se pueden conectar de diferentes formas. En el caso del transformador trifásico, solo hay que decir que los devanados de las bobinas están conectados internamente y, estas conexiones pueden ser en estrella o en 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. d) Trifásico (3 fases, 4 hilos): Un sistema trifásico se puede transformar empleando 3 transformadores monofásicos. Los circuitos magnéticos son completamente independientes, sin que se produzca reacción o interferencia alguna entre los flujos respectivos. Otra posibilidad es la de utilizar un solo transformador trifásico compuesto de un único núcleo magnético en el que se han dispuesto tres columnas sobre las que sitúan los arrollamientos primario y secundario de cada una de las fases, constituyendo esto un transformador trifásico como vemos a continuación. Si la transformación se hace mediante un transformador trifásico, con un núcleo común, podemos ver que la columna central está recorrida por un flujo Φ que, en cada instante, es la suma de tres flujos sinusoidales, iguales y desfasados 120º. El flujo Φ será pues siempre nulo. 4° Por su frecuencia El análisis de respuesta en frecuencia (a menudo denominado FRA o SFRA por sus siglas en inglés) es un método útil y sensible para probar la integridad mecánica de los núcleos del transformador, los devanados y los bastidores de presión de los transformadores de potencia. Cada red eléctrica tiene una respuesta en frecuencia única –su denominada "huella digital". Las fallas o vibraciones de la red pueden causar cambios en esta respuesta en frecuencia. La comparación de las mediciones tomadas en diversas fases o en varios transformadores idénticos, así como mediciones de comparación con la anterior huella digital del mismo transformador, proporcionan información sobre los cambios mecánicos o eléctricos. Se recomienda probar la respuesta en frecuencia especialmente después de transportar los transformadores y después de fallas a altas corrientes. Podrá utilizar nuestra solución de pruebas para comprobar si los devanados se han dañado y después tomar las medidas que sean necesarias. CFE suministra 60 Hz en el sistema eléctrico de potencia. 5° Por su tensión y nivel de aislamiento en cada devanado: El transformador de tensión es un equipo que se utiliza para convertir, cambiar o ajustar los voltajes con los que se alimenta en su embobinado o devanado primario -normalmente alta tensión (13,000 volts, 25,000 volts o 32,000 volts)- a otros valores más bajos de voltaje de salida en su devanado secundario -normalmente tensiones comunes de uso residencial, comercial o industrial (208/120V - 220/127V - 380/220V - 400/230V o 440/254 volts). Inclusive primeramente pueden ofrecer la función de "bajar el voltaje" para luego -mediante la instalación de otro- "elevar la corriente" recibida (sobre todo en el área comercial e industrial). 6° Por su medio aislante: a) Aire o tipo seco: Los transformadores generalmente hacen uso de un agente de enfriamiento o líquido en su interior, que es generalmente aceite. En un transformador tipo seco, el aceite es reemplazado por la circulación de aire. Exactamente aplica el principio de la corriente convencional de aire, donde el aire caliente sube, dejando un vacío que es ocupado por aire fresco del exterior. Se incorpora unos ventiladores para proporcionar la cantidad correcta de aire al interior, garantizando de esta forma, un adecuado proceso de enfriamiento. Los transformadores tipo seco se utilizan principalmente para el uso al interior y al aire libre. Es usado ampliamente en los centros de datos y plantas industriales. Por lo que las ventajas de un transformador tipo seco deben ser conocidas y difundidas por los profesionales del sector. Los grandes transformadores secos son alimentados con una gama de media tensión, tensión nominal de 480V 3-fases. Las estructuras interiores se construyen con el método de construcción por inmersión y horneo, donde se cuecen las bobinas. La capacidad de los transformadores se denota por KVA. Las tensiones nominales se dividen en tensión del primario y tensión del secundario. Las bobinas constan de laminaciones apiladas de hilos de cobre o de aluminio. El sistema de aislamiento del bobinado consiste en: presión de vacío de impregnación, presión de vacío encapsulada. b) Aceite mineral: Se fabrican con cobre o aluminio de alta conductividad en forma de conductor de secciones redonda o rectangular con doble capa de esmalte aislante o desnudo o en forma de hoja de sección delgada sin recubrimiento; con aislamientos en papel y cartón de celulosa libres de contaminantes, que garantizan un excelente nivel dieléctrico una vez impregnado con el aceite. La sección de las bobinas es circular y se adapta exactamente al núcleo - también de sección circular - lo cual garantiza un excelente comportamiento de los devanados ante los esfuerzos de cortocircuito a los cuales será sometido el transformador durante su vida útil, sin depender de pegantes, cintas, amarres o cuñas como los que se emplean para reducir costos de fabricación en las producciones en serie de transformadores de distribución con bobinas de sección rectangular. Se emplea aceite mineral libre de PCB (mezcla de hidrocarburos de origen nafténico), con características fisicoquímicas y eléctricas que cumplen con la Norma NTC 1465 o similar internacional. Bajo diseño especial se ofrece aceite vegetal tipo FR3 – marca registrada de Carguill, para brindar nuevas características ambientales y operacionales. c) Encapsulado: Proceso de encapsulamiento bajo el más riguroso control de calidad para asegurar un aislamiento óptimo y unas características mecánicas de alta calidad. Transformadores con el nivel de descargas parciales más bajo gracias al novedoso proceso de llenado en vacío, donde la resina es introducida en moldes, posteriormente a una cámara de vacío donde los componentes se moldean como una sola sección garantizando la inmersión total del aislamiento en la resina epóxica y evitando burbujas en el encapsulado. Único fabricante de Transformadores en resina epóxica certificado por UL Tanto para Clase H(180°C) como para clase F(155°C). d) Silicón: El aceite de transformador de silicona ofrece importantes beneficios al considerar cuestiones de seguridad. Estas ventajas incluyen: Punto alto de inflamación y combustión – puede colocarse cerca de un edificio o instalarse en el interior dentro de las directrices del Código Nacional Autoextinguible – proporciona el entorno operativo más seguro cuando el potencial para que haya fuego es una preocupación Baja tasa de liberación de calor, de evolución de humo y toxicidad – mínimo daño por fuego, porque se auto extingue y baja evolución de calor durante un incendio. No derivado del petróleo, no-bio acumulable y agua no soluble, así no está sujeto a requisitos de limpieza de petróleo. Material no peligroso con el ciclo vital de producto ambiental excelente – respetuoso con la regulación, no se biodegrada, especialmente en el transformador, no contiene ningún corrosivo o ácido. Mismo rendimiento que los PCB sin riesgos ambientales conectados Aceite de base no tóxico (grado cosmético & aditivo alimenticio) Puede ser utilizado en plantas de procesamiento de alimentos y cerca de las vías navegables Altamente compatible con la mayoría de otros fluidos transformadores y materiales de construcción La base de polidimetilsiloxano es químicamente inerte y no disolvente No se echa a perder o descompone Mayor vida útil del transformador, con un mantenimiento reducido Los fluidos del transformador de silicona permiten a los sistemas de transformadores que sean seguros al fuego, respetuosos con el medio ambiente y que ofrezcan costos operativos más bajos en comparación con sus contrapartes. El fluido de transformador con base de silicona es un aceite de transformador sintético compuesto principalmente de polímeros dimetilsiloxano, y sigue una serie muy diferente de etapas de producción en comparación con el aceite de transformador basado en aceite mineral. Otra característica clave es la hidrofobia, particularmente para aisladores eléctricos o dispositivos instalados entre líneas eléctricas y estructuras de soporte. El agua en un aislador hecho de elastómero de silicona permanece como gotitas y no forma una película continúa debido a la baja energía superficial de la superficie de elastómero de silicona. Esto reduce las corrientes superficiales en el aislador. La hidrofobia superficial se mantiene incluso después de las descargas superficiales o la deposición de la contaminación en el aire debido a la presencia de bajo peso molecular, especies de polidimetilsiloxano sin reaccionar en la composición de los elastómeros de silicona. Estas especies pueden migrar a la superficie externa y mantener la energía superficial baja o hidrofobia. Los aisladores hechos de elastómero de silicona, por tanto, necesitan poca limpieza o mantenimiento y funcionan durante un largo período de tiempo. Cuando se selecciona un fluido dieléctrico, hay una serie de criterios que deben estar supeditados a la aplicación. Una de las ventajas más importantes que un fluido de silicona tiene sobre un fluido como el aceite mineral es su mucha mayor estabilidad térmica, puntos de inflamación y de combustión. Esto es crítico para los fluidos utilizados en los transformadores que se encuentran dentro o cerca de un edificio donde la inflamabilidad es una preocupación importante. Un aceite de transformador de silicona puede ser sometido a temperaturas muy altas, muy por encima de las temperaturas normales en los transformadores, sin crear excesiva presión de vapor, romper o crear subproductos corrosivos. Las siliconas son químicamente inertes, tienen buena resistencia de oxidación y son compatibles con los materiales aislantes convencionales a temperaturas de funcionamiento de transformador. 7° Por su sistema de enfriamiento: a) Autoenfriado: Transformadores tipo seco con enfriamiento propio, estos transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas, por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2,000 kVA y voltajes menores de 15 kV. Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor. b) Enfriado por agua: Sumergido en líquido aislante con enfriamiento por agua, en estos transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador y se drena por gravedad o por medio de una bomba independiente, el aceite circula alrededor de los serpentines por convección natural. c) Enfriado con aire forzado: Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible del tipo AA y su capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores. Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor. d) Enfriado con aire y aceite forzado: Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio/con aceite forzado – aire forzado/con aceite forzado/aire forzado. Con este tipo de enfriamiento se trata de incrementar el régimen de carga de transformador tipo OA por medio del empleo combinado de bombas y ventiladores. El aumento de la capacidad se hace en dos pasos: 1. Se usan la mitad de los radiadores y la mitad de las bombas con lo que se logra aumentar en 1.33 veces la capacidad del tipo OA, 2. Se hace trabajar la totalidad de los radiadores y bombas con lo que se logra un aumento de 1.667 veces la capacidad del OA. Se fabrican en capacidades de 10,000 kVA monofásicos y 15,000 kVA trifásicos. e) Enfriado con aire y agua forzada: Transformador sumergido en agua con enfriamiento de aire forzado, en estos transformadores el agua aislante circula por convección natural dentro de un tanque que tiene paredes lisas o corrugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV. Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador FOW con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento. Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento de aceite forzado y con enfriadores de agua forzada. Este tipo de transformadores es prácticamente igual que el FO, sólo que el cambiador de calor es del tipo agua – aceite y se hace el enfriamiento por agua sin tener ventiladores. 8° Por su altura de operación: Ensayos de verificación. De acuerdo con las normas aplicables, solamente el aislamiento externo debe ser adaptado para soportar la operación en altitudes superiores a 1.000 m.s.n.m. En estos casos, existirá una dificultad para comprobar -a través de ensayos dieléctricos- la eficacia del criterio del proyecto; debido a que solo sería posible comprobar la capacidad dieléctrica externa e interna del transformador, si el laboratorio de pruebas alta tensión se encontrase ubicado a la misma altitud de instalación de los equipos, lo cual normalmente no ocurre. Por otra parte, es importante considerar que el aislamiento dieléctrico depende de la tecnología utilizada en la fabricación del transformador de medida en su conjunto (aislador, parte activa, tanque, etc.), mientras que las pruebas (mejorados por el factor “k”), no pueden ser realizadas en componentes individuales, pues existirá un aislamiento dieléctrico insuficiente. La aplicación del factor “k” sobre las tensiones de operación nominales de un sistema eléctrico, conforme las normas IEC aplicables a los TC, TP y TPC, tiene como objetivo ser una referencia de proyecto, de modo que el aislamiento externo (distancia de arco) sea mejorado correctamente para compensar los efectos de la reducción de la capacidad dieléctrica del aire, ocasionada por el aumento de la altitud geográfica. Las tensiones de operación del sistema eléctrico no deben ser corregidas en las especificaciones del cliente por el factor “k”, ya que esto ocasionará innecesariamente un cambio del aislamiento interno de los equipos, produciendo un aumento injustificado en los costos. Las especificaciones técnicas deben contener solamente las tensiones nominales de operación, sin ser multiplicadas por los factores “k”, y la altitud de instalación para la cual los transformadores serán proyectados. Los ensayos dieléctricos, cuando son realizados en la fábrica, y estando ésta ubicada por debajo de los 1000 m.s.n.m, deben ser desarrollados necesariamente en conformidad con las tensiones de operación nominales del sistema eléctrico, sin ser corregidos por el factor “k”, una vez que las mismas no varían con la altitud de instalación de los equipos. 9° Por su impedancia nominal: La impedancia representa la oposición del transformador a la corriente durante un cortocircuito; se expresa en porciento de la tensión nominal del primario. Este valor está también relacionado con la regulación de tensión, pues representa el porcentaje de la tensión que cae al circular la corriente nominal en el transformador. La impedancia es necesaria para coordinar las protecciones de la línea de transmisión. Tip: Contar con flexibilidad en tu especificación del valor de impedancia nos permitirá ofrecerte un diseño que optimice costo y desempeño. La característica que examinamos es la impedancia del transformador, está sometida a dos intereses contrastantes, que las caídas de tensión sean moderadas (la impedancia debe ser baja), que las corrientes de cortocircuito sean limitadas (la impedancia debe ser elevada), esto no es nada fácil particularmente cuando se pretenden equipos cuya potencia debe ser relativamente grande. Cuando se examina la caída de tensión normalmente se considera la carga trifásica y equilibrada, condiciones de carga distintas se consideran casos muy particulares, excepcionales. Cuando se examinan las condiciones de cortocircuito además del caso trifásico, asumen importancia las condiciones de funcionamiento asimétricas (en particular monofásicas). Este último caso presenta algunas particularidades que examinaremos con detalle, en efecto si el proyectista de la instalación no ha impuesto condiciones, deberá conocer, para determinar el buen funcionamiento del sistema, características del transformador que el fabricante debe informar. Quizás informando estimaciones, y una vez construida la maquina midiendo los parámetros en los ensayos (en modo adecuado). Más difícil para el fabricante resulta satisfacer combinaciones de valores que el proyectista de la instalación puede imponer para alcanzar un objetivo determinado en el funcionamiento de la red. Recordamos años a un transformador que en su cuba alojaba un reactor con el objetivo de satisfacer impedancias fijadas en la especificación. Otra circunstancia que se presentó requería valores que llevaban a un transformador físicamente imposible. Es importante que proyectistas de instalaciones y de transformadores se entiendan mejor entre sí, este es el enfoque que se pretende dar a este capítulo, para ayudar a comprender como piensa la otra parte. 10° Por su medio de enfriamiento: Nombre Símbolo a) Aceite natural. O b) Ascarel. L c) Gas. G d) Agua. W e) Aire. A f) Aislamiento sólido. S g) Piranol, inertrol, etc. h) Tipo de circulación. 1. Natural. N 2. Forzada. F 11° Por el tipo de núcleo magnético: a) Sección cuadrada: Es en donde se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno, por lo regular están construidos por una serie de láminas aisladas eléctricamente. para minimizar corrientes parásitas. Es el circuito magnético en el que se enrollan los devanados y donde se produce el flujo magnético alterno. Hasta no hace mucho, todos los núcleos de los transformadores se componían de apilamientos de chapa de acero (o laminaciones) sujetadas firmemente entre sí. A veces, Las laminaciones se recubrían con un barniz delgado -o se insertaba una hoja de papel aislante a intervalos regulares entre laminaciones- para reducir las pérdidas por corrientes parásitas. Un nuevo tipo de construcción del núcleo consiste en una tira continua de acero al silicio que se enrolla apretadamente en una espiral alrededor de los devanados aislados y se sujeta firmemente mediante soldadura por puntos en el extremo. Este tipo de construcción reduce el costo de fabricación y la pérdida de potencia en el núcleo debido a las corrientes de Foucault. b) Sección cruciforme: La selección de la construcción tipo columna o bien del tipo acorazado está en función del costo, tensión nominal, capacidad nominal, peso, resistencia mecánica y distribución del calor. Desde el punto de vista de ensamble de las laminaciones del núcleo. Núcleo apilado. Se forma de varias láminas cortadas y apiladas, generalmente una por pierna y una o dos por yugo. Su sección transversal puede ser transversal o cruciforme. Se utiliza tanto en los transformadores de distribución y de potencia.
c) Sección escalonada: La transferencia de energía eléctrica entre dos circuitos
se lleva a cabo a través de un transformador sin el uso de partes móviles. Por lo tanto, el transformador tiene una mayor eficiencia y bajo costo de mantenimiento en comparación con las máquinas eléctricas rotativas. Existen continuos desarrollos e introducción de mejores grados de material para el núcleo. Las etapas más importantes del desarrollo material del núcleo se pueden resumir en: Acero al silicio de grano no orientado, acero al silicio rolado en cliente de grano orientado, acero al silicio rolado en frio de grano orientado (CRGO por sus siglas en ingles), Hi-B, escrito por láser y escrito mecánicamente. Los tres últimos materiales son versiones mejoradas de CRGO. La densidad de flujo de saturación se ha mantenido más o menos constante alrededor de los 2,0 Tesla para CRGO; pero hay una mejora continua en Watts/kg y volt-amperes/kg en la dirección del rolado. Los desarrollos en cuestión de material para el núcleo son encabezados por los grandes fabricantes de acero, y los diseñadores de transformadores pueden optimizar el rendimiento del núcleo mediante el uso de un diseño y tecnologías de fabricación eficiente. La tecnología de la construcción del núcleo ha mejorado desde los núcleos no laminados a núcleos laminados y luego a la construcción escalonada paso a paso. La tendencia de reducir de pérdidas en el núcleo del transformador en los últimos años es el resultado del aumento considerable de los costos de la energía. Los mejores grados de acero del núcleo no sólo reducen la pérdida en el núcleo, sino que también ayudan a reducir el nivel de ruido en unos decibeles. El uso de acero amorfo el núcleo ayuda en la reducción sustancial de las pérdidas en el núcleo (la pérdida es de aproximadamente un tercio de la del acero al silicio CRGO). 12° Por el tipo de polaridad: a) Aditiva: Cuando se ubica un transformador en el tanque que lo tiene que contener se puede colocar de dos formas diferentes en el caso de la polaridad aditiva, es cuando H1 coincide diagonalmente con X1. La mayoría de los transformadores disponen de polaridad aditiva. b) Sustractiva: Hablamos de polaridad sustractiva cuando el terminal H1 está colocado en forma adyacente al terminal de salida X1. Existen pocos transformadores con este tipo de polaridad. Los transformadores mayores de 200 kVA son de polaridad sustractiva.