Ejemplo de Actividad Transformadores

...

Dentro de las especificaciones de los transformadores y en los datos de placa de ellos, se da la polaridad del equipo, el cual puede ser aditiva o sustractiva, la polaridad de los transformadores, obedece al enrollamiento de sus bobinas, es decir, si el devanado de alta tensión está enrollado en una dirección y el devanado de baja tensión enrollado en el mismo sentido, se considera una polaridad aditiva ya que el flujo magnético circula en una dirección y se suman los flujos de las dos bobinas, en el caso contrario si el devanado de bajo voltaje es enrollado en sentido opuesto, los flujos tendrán diferente sigo y por tanto se restarán, cuando el equipo es diseñado de esta manera se considera que tiene una polaridad sustractiva, generalmente la CFE utiliza transformadores de polaridad aditiva, aunque en caso de ser necesario se utiliza en la red transformadores con polaridad sustractiva.

De acuerdo a la NOM-002-SEDE/ENER-2014, la eficiencia de los transformadores de distribución no debe de estar por debajo del 98% ya sea en su modalidad monofásica o trifásica, y no debe de sobrepasar el 3% en su regulación de tensión con respecto a la tensión nominal, en la norma mencionada al inicio del párrafo se describen las pruebas y cálculos necesarios para determinar tanto la eficiencia como la regulación de los equipos de distribución.

El circuito equivalente de un transformador se muestra a continuación.

[pic 1]

[pic 2]

Como se ha venido describiendo en el presente ensayo, existen equipos de transformación monofásicos y trifásicos, si se realizan las conexiones necesarias es posible armar un transformador trifásico a partir de monofásicos, la ventaja que presenta el tener un banco de transformación a partir de transformadores individuales, es que al ocurrir una falla es posible cambiar únicamente el transformador que se dañó, en cambio sí se daña un transformador trifásico se tiene que cambiar todo el equipo completo y esto implica un mayor costo y un tiempo de interrupción prolongado en el servicio eléctrico, otra ventaja sería que es posible operar con dos fases (si se tienen las conexiones adecuadas) al irse una de las fases primarias mientras se le da el respectivo mantenimiento al transformador monofásico dañado.

Si se pueden formar bancos trifásicos a partir de conectar transformadores trifásicos, es importante mencionar las conexiones más comunes en los sistemas de distribución de CFE:

[pic 3] [1] [2]

Delta-Estrella

Este tipo de conexión se utiliza generalmente para reducir la tensión de media tensión a baja tensión en los sistemas de distribución, al tener conexión estrella en su devanado de baja tensión permite tener una referencia de punto neutro y derivar tensiones monofásicas, el tener un neutro permite que ante desbalances de carga circule esa corriente de desbalance por esa referencia. Una desventaja es que hay presencia de armónicos triples y existe la secuencia 0.

Estrella-Delta

La conexión estrella delta es utilizada generalmente para elevar la tensión de generación a niveles de transmisión, la conexión delta permite el filtrado de armónicos triples. La desventaja es que no se tiene referencia de neutro en la conexión delta, por lo tanto en se lado del transformador no se podrá utilizar tensiones monofásicas.

Delta-Delta

La conexión delta-delta, tiene la ventaja de no presentar problemas de calidad de energía ante presencia de armónicos triples, es decir las frecuencias múltiplos de tres no existirán en transformadores con este tipo de conexión, también no presenta desplazamiento de fase en las tensiones de los devanados. De igual manera al no tener una referencia de neutro no presenta secuencia cero, por otra parte al no presentar una referencia de neutro, no se pueden derivar tensiones monofásicas y solo existen voltajes de fase (entre fases)

En caso de tener una conexión en un banco trifásico en delta abierta la capacidad del banco disminuirá al 58% de su capacidad al estar completa la delta.

La conexión “Scott”, permite pasar un red trifásica a una bifásica, éstas conexiones pueden ser utilizadas en sistemas de distribución en donde el nivel de usuarios sean pocos, de esta manera se tendría un ahorro de conductor ya que solo se estaría poniendo en el secundario dos fases y e neutro corrido.

[pic 4]

Para los sistemas de potencia, en donde se utilizan relaciones de tensión de no mayor a 2.5 veces el voltaje nominal de operación, se utilizan equipos que se denominan autotransformadores, estos componentes difieren de los transformadores en que están conectados eléctricamente y acoplados por un flujo mutuo, se incrementa la eficiencia, la capacidad de potencia y la capacidad de tensiones de operación a un mínimo costo, también las ventajas de los autotransformadores es que las relaciones de no mayor a 2.5 veces se refiere a que si en el lado de alta tensión se tiene 400 kV y en el lado de baja se tiene 230 kV la relación es 400/230 igual a 1.739, como se puede ver esta relación no sobrepasa los 2.5 veces, sin embargo, el uso de autotransformadores no se restringe a los sistemas de potencia, se puede adecuar y diseñar para los niveles de tensión que se requieran

En la figura se muestra la diferencia entre un transformador y un autotransformador.

[pic 5]

Referencias

[1]

CFE, NMX-J, Ciudad de México.

[2]

CFE, NMX-K, Ciudad de México.

[3]

CFE, NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN – INSTALACIONES AÉREAS, Ciudad de México, 2015.

[4]

CFE, NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN – INSTALACIONES SUBTERRÁNEAS, Ciudad de México, 2015.