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SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Temario (Primera semana) Generalidades. Análisis Fasorial. Representación de un Sistema Eléctrico de Potencia – Aplicación del valor en por unidad. Transformadores.

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Análisis Factorial

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SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

• Temario (Primera semana)

– Generalidades.

– Análisis Fasorial.

– Representación de un Sistema Eléctrico dePotencia – Aplicación del valor en por unidad.

– Transformadores.

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Generalidades

Constitución de un SEP• Los sistemas eléctricos de potencia, están

constituidos por:• La fuente de electricidad (centrales de generación

eléctrica).• Las líneas de transporte (líneas de transmisión, y

subtransmisión).• Los centros de transformación (subestaciones de

transformación) .• Líneas de distribución (líneas primarias y

secundarias).• Los consumidores o demanda(cargas).

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Generalidades

Constitución de un SEP

TransmisiónGeneraciónGeneración Distribución

Transmisión DistribuciónGeneración Demanda

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Generalidades

Constitución de un SEP

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Generalidades

Evolución de participación por fuente de energía

Fuente de energía

GWh2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Hidráulica 16 807 17 224 17 732 16 693 17 101 18 671 18 588 18 010 18 752 18 965

Gas Natural 744 848 1 230 2 170 4 061 4 260 7 313 9 313 9 261 11 445

Carbón 484 534 809 1 187 950 827 840 909 679 1 067Residual 339 1 009 860 994 831 881 448 984 929 692Diesel 89 43 58 859 59 120 65 342 184 179

Renovable no convencional

0 0 0 0 0 0 0 0 0 77

Total 18 463 19 658 20 689 21 903 23 002 24 760 27 254 29 558 29 805 32 426

Fuente: OSINERGMIN, "Boletín Anual 2010 - Operación del Sector Eléctrico".

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Generalidades

Proyección de la demanda global de energía

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Generalidades

Venta de energía eléctrica por sectores de consumo

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014*

GWh

VENTA DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR SECTORES DE CONSUMO 1 995 - 2 014

Generación por Uso Propio

Alumbrado Público

Residencial

Comercial

Industrial

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Generalidades

Potencia instalada RER

RER-Hidro35%

Biomasa16%

Solar20%

Eólica29%

Potencia InstaladaRER 2014

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Generalidades

Potencia instalada RERAño TOTAL

Hidráulico Biomasa Solar Eólico

2 001 0.02 002 0.02 003 0.02 004 0.02 005 0.02 006 0.02 007 0.02 008 0.02 009 15.6 15.62 010 85.1 62.1 23.02,011 104.5 76.5 28.12 012 256.0 110.4 65.6 80.02 013 308.3 150.8 77.6 80.02014* 486.5 171.0 77.6 96.0 142.0

Incremento 14/13 58% 13% 0% 20% -

Incremento 14/09 3029% 1000%

Variación media 14/09 99% 62%

Origen

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Generalidades

Evolución de la máxima demanda

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Generalidades

Principales indicadores del Mercado Eléctrico

1995 2008 2010Var

media 08/95

Var media 10/95

Var media 10/08

Potencia instalada (MW) 4 462 7 158 8 613

Hidráulica (%) 56% 45% 41%

Térmica (%) 44% 55% 59%

Potencia efectiva del SEIN (MW) 2 861 5 248 6 727 4,8% 5,9% 13,6%

Máxima demanda del SEIN (MW) 2 052 4 199 4 579 5,7% 5,5% 4,4%

Ventas de Energía (GWh) 9 849 26 964 29 436

Producción de energía (GWh) 16 880 32 463 35 908

Pérdidas en distribución (%) 19,7% 8,0% 7,81%

Coeficiente de electrificación nacional (%) 65% 76% 82%

Consumo per cápita (kWh/hab) 584 1 002 1 079

Producción per cápita (kWh/hab) 723 1 127 1 219

Fuente: MINEM “Anuario Estadístico de Electricidad 2010” y “Evolución de Indicadores del Mercado Eléctrico 1995-2010”

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GeneralidadesGeneración de electricidad: Hidroeléctrica

• Utiliza la energía potencial delagua almacenada y laconvierte, primero en energíamecánica y luego en eléctrica.

• Un sistema de captación deagua provoca un desnivel queorigina una cierta energíapotencial acumulada. El pasodel agua por la turbinadesarrolla en la misma unmovimiento giratorio queacciona el alternador y producela corriente eléctrica.

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Generalidades

Generación de electricidad: Hidroeléctrica• Estimación de Potencia Instalada Fotovoltaica

• DondeQ : Caudal de equipamiento en m/sHn : Salto nato existente en metros

: Factor de eficiencia de la centralla formula considera una eficiencia del 85%

neh HQPI **34.8

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Generalidades

Generación de electricidad: Termoeléctrica• Es una instalación en donde la energía mecánica que

se necesita para mover el rotor del generador y portanto obtener la energía eléctrica, se obtiene a partirdel vapor formado al calentar el agua en unacaldera.

• El vapor generado tiene una gran presión y se hacellegar a las turbinas para que su expansión sea capazde mover los álabes de las mismas, que unidas a uneje mueven a su vez el rotor del generador del cualse obtiene la energía eléctrica, que es transformadapreviamente para transmitirse a la red eléctrica.

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Generalidades

Generación de electricidad: Termoeléctrica• En dichas instalaciones la energía de combustión del

carbón, petróleo u gas natural se emplea paratransformar el agua en líquido de vapor.Pueden ser

• Centrales térmicas a vapor (turbina de vapor)• Centrales térmicas de ciclo combinado• Centrales térmicas de cogoneración.

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Generalidades

Generación de Electricidad:

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Generalidades

Generación de electricidad: Fotovoltaica

• Una central solar, es aquella en quese aprovecha la radicación solar paraproducir energía eléctrica

• Las centrales solares que emplean elproceso fotovoltáico, hacen incidir laradiación solar sobre una superficiede un cristal semiconductor llamadacélula fotoeléctrica y producir enforma directa una corriente eléctricapor efecto fotovoltáico.

Page 18: Diseño SEP

Generalidades

Generación de electricidad: Fotovoltaica

Page 19: Diseño SEP

Generalidades

Generación de electricidad: Fotovoltaica• Estimación de Potencia Instalada Fotovoltaica

• DondeG : Irradiancia en condiciones STC (1000 W/m2)Ac : Area superficial de la célula (m2)

: Rendimiento o eficiencia de conversión (%)la formula considera una eficiencia del 15%

cs AGPI **15.0

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Generalidades

Generación de electricidad: Eólica• Una central eólica, es una instalación en donde la

energía cinética del aire se puede transformar enenergía mecánica de rotación.

• Para ello se instala una torre en cuya parte superiorexiste un rotor con múltiples palas, orientadas en ladirección del viento. Las palas o hélices giranalrededor de un eje horizontal que actúa sobre ungenerador de electricidad.

Page 21: Diseño SEP

Generalidades

Generación de electricidad: Eólica• Componentes de un

aerogenerador

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Generalidades

Generación de electricidad: Eólica• Estimación de Potencia Instalada Eólica

• Donde= Densidad del aire seco = 1.225 medida en

[kg/m3], a presión atmosférica del nivel del mar y a 15° CArea de rotorSiendo =(pi)=3.1415926535 y d=diámetro del rotor medido en [m]V= Velocidad media del viento medida en [m/s]

31***23.0 VAPI e

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Análisis Fasorial

• Generación de voltaje sinusoidal• Una fuente de voltaje sinusoidal suministra un

voltaje que varía en el tiempoUna expresión generalpara el voltajesinusoidal es:

tsenVV m

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Análisis Fasorial

Característica de la sinusoide

• La función se repite cada 2 radianes y por lo tantoel periodo (T) de la senoidal es de 2 radianes.

• La frecuencia es f = 1/T, así que

T = 2

= 2 f

• Vm – amplitud de la onda

• t – argumento

v(t) = Vm sen t

Page 25: Diseño SEP

Análisis Fasorial

Desfase de señales sinusoidales

• Examinemos las dos sinusoides

)sin(2 tVv m

tVv m sin1

v2 adelanta v1 o v1 retraza v2

Page 26: Diseño SEP

Análisis Fasorial

Definición de fasor

• Es un número complejo que representa la magnitudy fase de un voltaje o corriente sinusoidal.

mV

COMPLEX NUMBERPOLAR EXPONENTIAL RECTANGULAR

jmeV sincos mm jVV

tVV m cos

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Análisis Fasorial

Fasor de tensión y corriente.

• La corriente o la tensión a una frecuenciadeterminada se caracteriza por solo dos parámetros:amplitud y ángulo de fase.

• La representación compleja de tensión o corrientecontiene el factor ejwt, este puede eliminarse ya queno contiene información útil.

• Representaremos la corriente o la tensión comonúmeros complejos en forma polar, a estarepresentación se le llama representación fasorial.

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Análisis Fasorial

Valor eficaz de la sinusoide (Vrms)• El valor eficaz de una tensión de alterna es aquel

valor que aplicado sobre una resistencia tiene lamisma eficacia térmica que una continua. Es decir,produce la misma disipación de calor (eroga lamisma potencia) que una tensión continua de dichovalor. En una onda senoidal, este valor es Vmáx / 2

21

0

2 VmdtwtVmsenT

VT

rms

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Análisis Fasorial

Valor eficaz de la sinusoide (Vrms)• Valor efectivo de una tensión de alterna

maxV 2maxV

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Análisis Fasorial

Transformación de sinusoide a Fasor de tensión)

)cos(V)( max vttv

vje2

VmaxV vVV

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Análisis Fasorial

Ejemplo de fasor

• Representar la señal sinusoidal como fasor en suforma polar y rectangular

o6012

COMPLEX NUMBER

POLAR EXPONENCIAL RECTANGULAR

39.106 j

otV 60377cos12

6012 je

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Análisis Fasorial

VV

RV

RVI R

Relación fasorialV vs I Carga Resistiva

• No existedesfase

Page 33: Diseño SEP

Análisis Fasorial

VV

o

o

R

LVLVLj

VI

90

90

Relación fasorialV vs I Carga Inductiva

• El fasorcorriente retrasao está en atrasorespecto al fasortensión, esdecir, existedesfase

Page 34: Diseño SEP

Análisis Fasorial

VV

o

R

CV

CjVCj

VI

90

1

Relación fasorialV vs I Carga Inductiva

• El fasorcorrienteadelanta al fasortensión, esdecir, existedesfase.

Page 35: Diseño SEP

Análisis Fasorial

Desfase V vs I y efecto en la potencia.• En circuitos de CC la potencia activa P = VI pero en circuitos

AC la potencia promedio suministrada a la carga estaráafectada por el ángulo de fase entre el voltaje y lacorriente.

• Si la carga es inductiva el ángulo de fase (también llamadoángulo de impedancia) es positivo (El ángulo de fase de lacorriente se atrasará respecto al ángulo de voltaje) y lacarga consumirá tanto potencia activa como reactiva.

• Si la carga es capacitiva el ángulo de impedancia seránegativo (El ángulo de fase de la corriente se adelantará alángulo de voltaje) y la carga consumirá potencia activa ysuministrará potencia reactiva.

Page 36: Diseño SEP

Análisis Fasorial

Aplicaciones de análisis fasorial• Medidores electrónicos multifunción en

subestaciones de potencia e industriales.• Analizadores trifásicos de potencia baja tensión.• Probadores de relés de protección.

• Registros oscilográficos de relés de protección.

• CASOS PRACTICOS

Page 37: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Diagrama Unifilar• El estudio de los grandes

sistemas eléctricos depotencia, desde el puntode vista cuantitativo,obliga a unarepresentación fiel de lascaracterísticas yelementos queconforman al sistemaeléctrico

Page 38: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Diagrama Unifilar• Uno de los aspectos mas importantes a considerar en

el estudio de los sistemas eléctricos de potencia, essu representación, la cual sin duda es el punto departida de los análisis y estudios posteriores.

• La representación de un sistema de potencia, enforma mas sencilla va consistir de un diagrama, en elcual se han de colocar toda la información de loselementos que constituyen el sistema de potencia

Page 39: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

• Diagrama Unifilar• Los circuitos de los sistemas eléctricos de potencia

son trifásicos, por esta razón y considerando altosvoltajes soportan elevados niveles de potencia.

• En el análisis de un circuito eléctrico trifásicobalanceado en condiciones simétricas, se puederealizar la simplificación del estudio tomando uncircuito monofásico equivalente, conformado poruna de las líneas y su respectivo neutro de retorno.

Page 40: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Diagrama Unifilar• Cuando el equivalente por fase de un sistema

trifásico es simplificado suprimiendo el camino decierre de corrientes por el neutro y se sustituye cadaelemento por un símbolo normalizado yestandarizado surge, como resultado el denominadoDiagrama Unifilar.

Page 41: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Objetivo de un Diagrama Unifilar• Permitir una representación del sistema en forma

más simple.• Mostrar concisamente los datos más importantes o

características del sistema

Page 42: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Simbolos normalizados• Los símbolos de los elementos eléctricos empleados

en los diagramas unifilares, se encuentrannormalizados, de manera que se permita unainterpretación fiel en cualquier momento.

• La estandarización o normalización para loselementos del sistema eléctrico, trae comoconsecuencia que pueda existir representacionesdistintas para los mismos elementos, dependiendodel país o de la empresa en que se realice el estudio.

Page 43: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

• Simbolosnormalizadosinternacionales

Page 44: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

• Simbolos típicos en Diagramas de SEP

Page 45: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Valor en por unidad (p.u.)• Debido a los valores significativos de energía que

manejan los sistemas eléctricos de potencia.• Obligan al uso de cantidades que poseen valores

cuantitativos elevados en potencias de diez (MW,MVA, MVAr, kA, kV, etc).

• Sendas cantidades de potencias de diez son pocoprácticas en el cálculo.

• Con la idea de reducir el tamaño de las cifras, es quese crea el sistema por unidad.

Page 46: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Valor en por unidad (p.u.)• Los cálculos para un sistema de potencia que tiene

dos o más niveles de tensión generalmente sontediosos. Una forma alternativa y más simple, esconsiderar para cada tensión un conjunto de valoresbase o cantidades básicas, y cada parámetro seexpresa como una fracción decimal de su respectivabase. Por ejemplo, supongamos que se escoge latensión base de 220 kV. y en ciertas condiciones deoperación, la tensión real del sistema es de 224 kV;por lo tanto, la razón de la tensión real a la tensiónbase es 1.01 pu.

Page 47: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Cálculo de valores reales en por unidad (p.u.)• Sea una cierta Variable, su valor en por unidad

(Variable p.u. ó Variable 0/1) se defina como larealción entre el valor real de la Variable y un valorde referencia o base.

• Los valores base son arbitrarios, pero debenmantenerse y respetarse las relaciones básicas querigen las leyes de los circuitos eléctricos.

VariableladeBaseValorVariableladealValorunidadporVariable Re)(

Page 48: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Ventajas del uso del Valor en por unidad (p.u.)• Los valores unitarios son adimensionales .• Las operaciones algebraicas con cantidades unitarias

dan como resultado otra cantidad unitaria.• Con adecuados valores base, los transformadores se

representan como un elemento en serie sin larelación de transformación primaria - secundaria.Evita tener que referir las cantidades de un lado aotro de los transformadores y evita reconocer el tipode conexión ó Y en los transformadores.

• Transformación de las magnitudes eléctricas avalores del orden de 1 p.u.

Page 49: Diseño SEP

Representacion del sistema electrico de potencia

Ventajas del uso del Valor en por unidad (p.u.)• Las impedancias de los generadores y

transformadores varían en un estrecho margen sinque dependan del tamaño de los mismos, por lo cualpermiten detectar errores de cálculo.

• Reduce el empleo de 3 en cálculos trifásicos.• Los fabricantes especifican sus equipos, en por

unidad de los valores.• Facilidad de programación• Facilidad de verificación de resultados• Menor espacio computacional

Page 50: Diseño SEP

Elección de bases• Magnitudes principales en un sistema eléctrico:

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 51: Diseño SEP

Elección de bases• Cuatro de las variables son función de dos

básicas, de manera que al fijar estas dos variables lasotras quedan determinadas:

• Por ejemplo: Si se conoce el voltaje y la corriente, sepuede conocer la potencia o la impedancia, y loopuesto también es cierto)

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 52: Diseño SEP

Elección de bases• En general se elige S y V como valores base:

• Quedando determinadas el resto de las magnitudesbase:

basebase VS ,

base

basebase V

SIbase

base

base

basebase S

VIVZ

2

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 53: Diseño SEP

Bases para sistemas monofásicos y trifásicos

• Sistema monofásico:

• Sistema trifásico:

F

F

SSVU

IVSIZV

.3.3

..

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 54: Diseño SEP

Bases para sistema monofásico• Eligiendo magnitudes de fase para valores base:

VB, SBF

• Módulos de las magnitudes de fase en ‘pu’:BF

B

BF

BBF

B

BFBF S

VIVZ

VSI

2

,

2.,.,,B

BF

BFBF

B

BFF

BF

FF

B VSZ

ZZz

SVI

IIi

SSs

VVv

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 55: Diseño SEP

Base para sistema trifásico.• Eligiendo magnitudes de línea para valores base UB y

SB:

B

B

BB

B

B

B

B

B

BF

B

BF

B

BB

SU

US

U

I

UZ

VS

VS

USI

2

.333

,.3

33

BFBBB SVU .3S,.3

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 56: Diseño SEP

Cambio de bases • Generalmente los datos de placa del

transformadores no coinciden con la base en la cualel sistema está siendo calculado. Un cambio de basede impedancia de transformador se calculará deacuerdo a la siguiente fórmula:

viejo

nuevo

nuevo

viejoviejonuevo Sbase

SbaseVbaseVbase

ZpuZpu **2

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 57: Diseño SEP

Aplicaciones del valor en p.u.• Impedancias en p.u. equipos generadoresy

transformadores.• Elaboración de diagramas de impedancias.• Aplicaciones de software de cálculo eléctrico• Ajustes de relés de protección.

• CASOS y EJERCICIOS PRACTICOS

Representacion del sistema electrico de potencia

Page 58: Diseño SEP

Transformador

Función dentro del SEP• El transformador de potencia conjuntamente con el

generador y las líneas de transmisión, es uno de loscomponentes más importantes de los sistemaseléctricos de potencia.

Page 59: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador ideal.• Los devanados tienen resistencia cero.• La permeabilidad del núcleo magnético es infinita.• No hay flujo de fuga o pérdida.• No hay pérdidas en el núcleo.

Page 60: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador ideal.• Representación Física y Circuito equivalente

Page 61: Diseño SEP

Transformador

Ecuaciones fundamentales.• Determinando la ecuación fundamental de relación

de tensiones, aplicando Ley de Faraday.

cN11

cN22

dtdN

dtdv c

11

1

dtdN

dtdv c

22

2

2

2

1

1

Nv

Nv

dtd c a

NN

vv

2

1

2

1

Page 62: Diseño SEP

Transformador

Ecuaciones fundamentales.• Determinando la ecuación fundamental de relación

de corrientes, aplicando Ley de Ampere

aNN

II 1

1

2

2

1

Page 63: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador real.• Tienen pérdidas de potencia activa.

Los devanados tienen resistencia (I2R)Se presentan pérdidas en el núcleo magnéticodebido a corrientes parásitas o Eddy eHistéresis.

• Tienen pérdidas de potencia reactivaFlujo magnético no está enteramenteconfinado al núcleo (flujo de dispersión).Núcleo magnético tiene permeabilidad finita.

Page 64: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador real.• Representación Física

Page 65: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador real.• Circuito Equivalente

Lado primarioN1 espiras

Lado secundarioN2 espiras

Page 66: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador real.• Donde:

V1 - Tensión aplicadaI1 - Corriente drenada por la fuenteI0 - Corriente de vacío

E1 - Tensión inducida en el primario I’2 - Corriente de carga, “vista” desde el primario

Im - Corriente de magnetizaciónIc- Corriente debido parásitas e histéresis

E2 - Tensión inducidaV2 - Tensión aplicada a lacargaI2 - Corriente de carga

Page 67: Diseño SEP

Transformador

Características de un transformador real.• Los parámetros del circuito, esto es, los elementos

que representan las imperfecciones respecto altransformador ideal son:

• jXm1 - Reactancia de magnetización• Rc1 - Resistencia representativa de las perdidas de

potencia activa en el núcleo (histéresis y corrientesparásitas)

• X1 , X2 - Reactancias de dispersión del primario ysecundario

• R , R2 - Resistencia de los conductores primario ysecundario

Page 68: Diseño SEP

Transformador

Circuito equivalente reflejado al lado primario• Siendo las relaciones fundamentales del

transformador ideal dadas por:

• Del circuito equivalente se tiene:

22122

2

1

1 ' NININE

NE

2

122

1

212

2222

'y

ideal,ador transformdel lesfundamenta relaciones las de Además.secundario lado del tensión deecuación la ,

NNII

NNEE

IZVE

Page 69: Diseño SEP

Transformador

Circuito equivalente reflejado al lado primario

22

2

2

12

2

11 '

:a llegamos ndoSubstituye

IZNNV

NNE

2

2

2

122

2

2

12 ' y '

:donde

XNNjjXR

NNR

Page 70: Diseño SEP

Transformador

Circuito equivalente reflejado al lado primario• El circuito equivalente ‘visto’ desde el primario

queda entonces dado por:

Page 71: Diseño SEP

Transformador

Circuito equivalente reflejado al lado primario• Dado que la impedancia paralelo es mucho mayor

que las impedancias serie se puede probar que elcircuito arriba se puede aproximarsatisfactoriamente a:

Page 72: Diseño SEP

Transformador

Ensayos de cortocircuito y vacio• Siendo la impedancia equivalente vista desde el

primario Ze1 conocida como impedancia de

cortocircuito Zcc y la impedancia paralelo (Rc1 ||

jXm1 ) conocida como impedancia de vacío Z0 y seobtienen a partir de los ensayos respectivos *.

Page 73: Diseño SEP

Transformador

Determinación de parámetros de circuito equivalente

• Ensayo Circuito Abierto

Page 74: Diseño SEP

Transformador

Determinación de parámetros de circuito equivalente

• Ensayo Circuito Abierto

Page 75: Diseño SEP

Transformador

Determinación de parámetros de circuito equivalente

• Ensayo Corto circuito(Dado la relación deimpedancia y las condicionesde ensayo se puede despreciarla rama paralelo)

Page 76: Diseño SEP

Transformador

Determinación de parámetros de circuito equivalente

• Ensayo Corto circuito

2

2

2

1112

2

2

111

:Donde

XNNXXR

NNRR ee

Page 77: Diseño SEP

Transformador

Tensión de cortocircuito porcentual• Cabe indicar que a Ze se le conoce también con el

nombre de Impedancia de Cortocircuito Zcc, el cualtiene por componentes a la RESISTENCIA DECORTOCIRCUITO Rcc y la REACTANCIA DECORTOCIRCUITO Xcc; donde:

• En la práctica la tensión de cortocircuito se expresanpor sus valores porcentuales referidos a la tensiónprimaria nominal.

Page 78: Diseño SEP

Transformador

Tensión de cortocircuito porcentual• Caída de tensión interna expresada como un

porcentaje de la tensión nominal.

• Como

• Entonces

Page 79: Diseño SEP

Transformador

Tensión de cortocircuito porcentual• Donde : Zcc (%) es conocida con el nombre de

Impedancia de cortocircuito porcentual.• Algunos fabricantes dan muchas veces Zcc(%) en

lugar de la Ucc (%) en los datos de placa.

Page 80: Diseño SEP

Transformador

Tensión de cortocircuito porcentual• Donde : Zcc (%) es conocida con el nombre de

Impedancia de cortocircuito porcentual.• Algunos fabricantes dan muchas veces Zcc(%) en

lugar de la Ucc (%) en los datos de placa.

Page 81: Diseño SEP

Transformador

Transformador de tres devanados• Muchos transformadores utilizados en los sistemas

de potencia tienen 3 arrollamientos porfase, denominándose al tercer arrollamiento con elnombre de terciario.

• Este transformador puede representarse por uncircuito equivalente monofásico de tres impedanciasconectadas en estrella, donde el neutro espuramente ficticio, como se muestra a continuación.

Page 82: Diseño SEP

Transformador

Transformador de tres devanados

Page 83: Diseño SEP

Transformador

El autotransformador • El autotransformador es un transformador de

características especiales.• La principal ventaja de este tipo de transformadores

radica en que se puede disminuir el tamaño y losmateriales utilizados respecto al transformadorclásico para igual potencia nominal implicando unadisminución sustancial en los costos delequipo, aunque con algunas desventajas que debenser tenidas en cuenta al momento de seleccionar laaplicación de esta máquina.

Page 84: Diseño SEP

Transformador

El autotransformador

Page 85: Diseño SEP

Transformador

El autotransformador • La principal desventaja del autotransformador que

inmediatamente surge de la conexión planteada esque no dispone de aislación galvánica entre losbobinados primarios y secundarios, por lo que unaelevación de potencial en un bobinado respecto a unpunto repercute directamente en el otro.

Page 86: Diseño SEP

Transformador

El autotransformador • Por otra parte un cortocicuito en el bobinado “serie”

aplica gran parte –o la totalidad en caso de uncortocicuito franco- de la tensión aplicada de un ladoen el otro lado del transformador.

• En general este tipo de transformadores se utilizancon relaciones de transformación bajas, en generaldel orden inferior de 3:1 o bien como reguladores detensión

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Transformador

El autotransformador • Los autotransformadores

generalmente sonconectados en estrella consu devanado terciario endelta. Con esta conexiónen delta se busca suplir lafuerza magnetomotriz delos terceros armónicos dela excitación.

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Transformador

Transformador con tomas o taps• Uno de los métodos de controlar las tensiones en

una red se basa en el empleo de transformadores enlos que la relación de espiras puede cambiarse.Existen dos métodos para variar la relación detransformación:Por conmutación en vacío, sin cargaPor conmutación bajo carga

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Transformador

Transformador con tomas o taps• La dificultad que se tiene de la conmutación en

vacío, es que se debe desconectar la carga, por loque se tiene que desconectar el transformador paravariar la toma.

• En sistemas de potencia la mayor parte de lostransformadores tienen conmutación en carga.

• Para el control automático de tomas de carga deestos transformadores tienen conmutación en carga.

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Transformador

Transformador con tomas o taps• Para el control automático de tomas de carga de

estos transformadores se emplea un reguladorelectrónico que controla la operación delaccionamiento por motor, que trabaja según elprincipio de marcha paso a paso.

• Esto se emplea para compensar la caída de tensióndebido a la carga, a lo largo de una línea que sale deltransformador regulador y cuya tensión en el otroextremo se pretende mantener constante.

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Transformador

Transformador con tomas o taps

RUPTOR

SELECTOR

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Transformador

Grupo de conexión• Producto de la forma en que conecte internamente

los devanados primario y secundario deltransformador se presentarán desfasajes entre lastensiones del primario y del secundario.

• El desfase entre las tensiones compuestas se midecon el llamado índice horario.

• El índice horario indica los desfases en múltiplos de30º, de tal forma que 30º = 1, 60º = 2, 90º = 3, etc.

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Transformador

Grupo de conexión• Un transformador

conectado en suprimario en triángulo(A.T.) y en susecundario en estrella(B.T), y

• cuyas tensionescompuestas estándesfasadas 330º, seidentificaría como:

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Transformador

Aplicaciones• Ensayos de Cortocircuito y Abierto de

transformadores de potencia• Transformadores tres devanados• Conmutación bajo carga• Grupo de conexión.

• CASOS y EJERCICIOS PRACTICOS

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Transformador

SE LES AGRADECE SU ATENCION

NUNCA PODRAS CUMPLIR CON LAS EXIGENCIAS SOCIALES DE TODOS, PERO SI PODRAS LLEGAR A COMPLACERTE COMO SER

HUMANO.