Cálculo corriente cortocircuito en el secundario del transformador

La corriente de vacío i0 es de régimen permanente y tiene un valor entre el 5% al 8% de la corriente nominal, con una inducción máxima que se sitúa en el codo en la curva de imanación.
La aplicación brusca de la tensión
V1n a un transformador da lugar a un periodo transitorio en el que la corriente puede alcanzar varias veces la nominal.
En la práctica, si se considera un flujo remanente en el núcleo que puede ser 0,5 φmax se puede alcanzar flujos instantáneos
La corriente de conexión denominada también «inrush» corresponde a un evento transitorio alcanzando valores de 5 a 8 veces la corriente nominal.
Se producirán fuerzas electromagnéticas de 52 a 82 veces (25 a 64 veces) las de plena carga.
La corriente transitoria de conexión se amortiguará rápidamente en unos pocos ciclos por la presencia de la resistencia y reactancia del primario.
Las protecciones del transformador deben estar diseñadas para que no actúen en la conexión.
La transformación de tensiones en un sistema trifásico puede realizarse con transformadores monofásicos en cada una de las fases, formando circuitos magnéticos independientes. Otra forma es emplear un solo núcleo magnético en el que se incorporan todos los devanados necesarios. En este caso se arrollan espiras primarias y secundarias en cada una de las fases.
En el transformador trifásico con núcleo de tres columnas, se considera cada columna como un transformador monofásico.


Las formas más frecuentes para realizar conexiones de los transformadores trifásicos son:
– Estrella – Y (con o sin hilo neutro) 

– Triángulo – D 

– Zigzag – Z
Los transformadores pueden tener las diferentes formas de conexión sea en el primario o secundario a excepción de la Zigzag – Z usada frecuentemente en el secundario.

Se consideran ángulos positivos los de retraso de menor tensión respecto al devanado de tensión más elevada. Estos ángulos se miden en múltiplos de 30°.

Una forma alternativa práctica de eliminar los flujos de terceros armónicos por el aire es conectando el secundario en triángulo (D).

La fem inducida en el secundario (D) de tercer armónico producirá una corriente de tercer armónico que al circular por los tres devanados secundarios creará, en cada uno de ellos, flujos de oposición a los flujos armónicos preexistentes producto de las corrientes primarias de excitación, resultando la anulación de flujos de tercer armónico

ESTRELLA – ESTRELLA


– Se tiene voltajes de línea y fase.
– Es ventajosa cuando se enlazan dos sistemas de tensiones relativamente altas.
– En cargas desequilibradas pueden producir el desplazamiento del neutro del primario y secundario.
– No existe desplazamiento de fases entre el primario y secundario.
– Existen terceros armónicos de tensión.

 ESTRELLA-DELTA

No hay problemas con los componentes de tercer armónico de tensión. 

Buen comportamiento con cargas desequilibradas ya que el triángulo redistribuye en el primario. 

Las tensiones secundarias sufren desplazamiento de n x 30° con respecto al primario.

DELTA-ESTRELLA


– Similares ventajas que conexión Yd.
– Se usa como transformador elevador en las redes de AT.
– La estrella permite poner a tierra el punto neutro.
– Conexión utilizada en los sistemas de distribución permitiendo alimentar cargas monofásicas y trifásicas.
– El triángulo comprensa los desequilibrios de las cargas monofásicas

DELTA-DELTA


– Usada en transformadores de BT.
– Buen comportamiento frente a cargas desequilibradas.
– Ausencia de neutro.
– En bancos puede trabajar con una unidad fuera de servicio abasteciendo el 58% de la carga.

CONEXIÓN ZIG-ZAG


– La conexión zig-zag se emplea únicamente en el lado de BT.
– Se usa en redes de distribución, permite el uso del neutro en el secundario.
– Se comporta adecuadamente frente a desequilibrios de carga.
– Se requiere un 15% más de espiras que una conexión en estrella convencional.

Acoplamiento en paralelo de transformadores

– Cuando aumenta la demanda en un sistema eléctrico es necesario con frecuencia elevar la potencia de transformación de alimentación.
– Antes de retirar una unidad antigua y sustituirla por otra nueva y de mayor potencia, es más económico disponer de un transformador adicional conectado en paralelo.
– Dos o más transformadores operan en paralelo cuando sus bornes homólogos están unidos entre si (primario y secundario).
– Los transformadores deben cumplir las siguientes condiciones:
– Pertenecer al mismo grupo de conexiones (igual ángulo horario).

Tener las mismas tensiones primarias y secundarias (igual relación de transformación).
Tener idénticas tensiones relativas de cortocircuito (Ɛcc).

Las dos primeras condiciones son necesarias inclusive en funcionamiento en vacío para evitar corrientes de circulación entre ellos.
La tercera condición es necesaria para el correcto funcionamiento en carga de forma que se distribuya en forma proporcional a sus potencias nominales.

Autotransformadores


– El autotransformador es un transformador especial formado por un devanado continuo, que se utiliza a la vez como primario y secundario, por lo que las tensiones de alimentación y salida no están aisladas entre si.
– A diferencia del transformador de dos devanados, el autotransformador transfiere energía entre los dos circuitos, en parte por el acoplamiento magnético y en parte por conexión eléctrica directa.
– El autotransformador emplea solamente N1 espiras en una parte de ellas, N1 – N2, circula la corriente I1, mientras que por la otra, que corresponde a N2 espiras, circula la corriente I2 – I1.

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL – TP


– Los TP se designan según su carga asignada en VA denominada también potencia de precisión. La potencia normalizada para un fp=0,8 son: 10, 15, 25, 30, 50, 75 100, 150, 200, 300, 400 y 500 VA.

– El TP debe proporcionar una tensión secundaria proporcional a la tensión primaria.
– Los TP tienen dos tipos de errores: a) Error de relación o de tensión; y b) Error de fase o de ángulo.

El error de relación o tensión (ƐV) indica la desviación porcentual de la tensión realmente existente en el secundario V2 con respecto a la que debería existir si el transformador fuera ideal.




El error de fase o de ángulo es la diferencia de fase existente entre los vectores V1 y V2. Este error tiene importancia cuando se trata de medir energía ya que se altera el ángulo entre V1 e I1.

De acuerdo con estos errores, se disponen en la práctica de las siguientes clases de precisión: 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 3.

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE – TC


– Los TC trabajan prácticamente en cortocircuito, por ello se emplean bajas inducciones en el núcleo (0,3 T).
– Donde Ki es la relación entre las corrientes asignadas de primario y secundario. Es necesario hacer despreciable I0 frente a I1 o I2’

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE – TC


– Las corrientes primarias de los TC están normalizados en los siguientes valores: 5, 10, 15 20, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1.000, 2.000, 3.000 4.000, 6.000 A.
– Los TC de manera análoga a los TP, se definen según su potencia asignada en VA, esto es 10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300 y 400 VA.
Tc tienen dos tipos de errores:
A) Error de intensidad o de relación; y b) Error de fase.
El error de intensidad o de relación (Ɛi) indica la desviación porcentual de la corriente realmente existente en el secundario I2 con respecto a la que debería existir si el transformador fuera ideal.
El error de fase es la diferencía de fase existente entre los vectores I1 y I2. Este error se expresa en minutos. 
El TRAFOMIX es un dispositivo electromagnético que incorpora en una sola unidad, transformadores de tensión y de corriente. Este tipo, es utilizado en las redes eléctricas para reducir las tensiones y corrientes, a valores adecuados, con la finalidad de que éstos puedan ser censados por los equipos de medición, este dispositivo innovador que sustituye a una instalación convencional, de manera eficiente, económica y compacta.

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