TRANSFORMADORPARTES COMPONENTES DE UN TRANSFORMADOR

LAS PARTES QUE COMPONEN UN TRANSFORMADOR SE CLASIFICAN EN 4 GRUPOS:1. CIRCUITO MAGNETICO (NUCLEO)2. CIRCUITO ELECTRICO3. SISTEMA DE AISLAMIENTO4. TANQUE Y ACCESORIOS

CIRCUITO MAGNETICOES LA PARTE COMPONENTE DEL TRANSFORMADOR QUE SERVIRA PARA CONDUCIR EL FLUJO MAGNETICO GENERADO, EL CUAL ENTRELAZARA MAGNETICAMENTE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS DEL TRANSFORMADOR.EL CIRCUITO MAGNETICO SE CONOCE COMUNMENTE COMO EL NUCLEO, ESTE NUCLEO VA TRANSFORMADO POR LAMINAS DE ACERO AL SILICIO DE GRANO ORIENTADO DE BAJAS PERDIDAS Y NUNA ELEVADA PERMEABILIDAD MAGNETICA.TODAS LAS LAMINAS ESTAN AISLADAS EN AMBAS CARAS POR UN AISLANTE INORGANICO LLAMADO CARLIPE QUE CONSISTE EN UNA CAPA ESPECIAL AISLANTE APLICADO POR UN PROCESO DE PLANCHADO Y RECOCIDO, EL TIPO MAS USUAL DE LAMINA UTILIZADA PARA LA FABRICACION COMERCIAL ES EL TIPO M4, PARA DISEÑOS ESPECIALES O PROTOTIPOS SE PUEDEN UTILIZAR LAMINAS M3, M2, MOH DE TIPO AMORFO, PARA FABRICACIONES DE BAJA CALIDAD O TRANSFORMADORES ESPECIALES GENERALMENTE SE USAN TIPO M5 O M6.

CIRCUITO ELECTRICOLOS DEVANADOS SON LA PARTE QUE COMPONEN LOS CIRCUITOS ELECTRICOS DEL TRANSFORMADOR (DEVANADOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS). LOS DEVANADOS SE FABRICAN AN DIFERENTES TIPOS DEPENDIENDO DE LAS NECESIDADES DEL DISEÑO Y LOS MATERIALES QUE SE USAN SON EL COBRE (ALAMBRE MAGNETO, SOLERA, LAMINA) Y EL ALUMINIO (SOLERA Y LAMINA).LA FUNCION DE LOS DEVANADOS PROMARIOS ES CREAR UN FLUJO MAGNETICO PARA INDUCIR EN LOS DEVANADOS SECUNDARIOS UNA FUERZA ELECTROMOTRIZ Y TRANFERIR POTENCIA ELECTRICA DEL PRIMARIO AL SECUNDARIO MEDIANTE EL PRINCIPIO DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA, ESTE PROCESO SE DEBE LLEVAR A CABO CON LA MENOR CANTIDAD DE PERDIDAS.

CONSIDERACIONES DE COSTOAUN CUANDO EL COBRE TIENE UNA BAJA RESISTENCIA ESPECIFICA SU MAYOR COSTO COMPARADO CON EL ALUMINIO DIO UN LUGAR AL INCREMENTO A SU UTILIZACION DEBIDO A LA FACILIDAD PARA MODIFICAR LOS PARAMETROS DEL TRANSFORMADOR ESPECIALMENTE EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y DE PEQUEÑAS POTENCIAS YA SEA SUMERGIDO EN LIQUIDO AISLENTE O TIPO SECO.

VENTAJAS DE LAS BOBINAS DE COBRE TIENEN ELEVADA RESISTENCIA MECANICA, ELEVADA CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (BOBINAS PEQUEÑAS).

VENTAJAS DE LAS BOBINAS DE ALUMINIOBAJO COSTO Y ESTABILIDAD EN EL PRECIO, EFICIENTE DISIPACION DE CALOR, UNICAMENTE PARA DEVANADOS EN BANDA O LÁMINA, REDUCCION DE PESO.

RECAPITULACION GENERAL

LOS DEVANADOS DE ALUMINIO SON CONSTRUIDOS DE PREFERENCIA EN LA MINA EN CAMBIO LOS DEVANADOS EN COBRE SE PUEDEN CONSTRUIR CON SOLERA, CONDUCTOR REDONDO O ALAMBRE MAGNETO YA SEA FORRADOS CON PAPEL O ESMALTADOS O COMBINACION DE AMBOS DEPENDIENDO DEL TIPO DE TENSION Y POTENCIA DEL TRANSFORMADOR.

SISTEMA DE AISLAMIENTOSLOS TRANSFORMADORES POSEEN UNA SERIE DE MATERIALES AISLANTES LOS CUALES JUNTOS FORMAN EL SISTEMA DE AISLAMIENTO, ESTE SISTEMA INCLUYE MATERIALES COMO CARTON PRENSADO CON ESPESORES DE 1.58mm HASTA 6.35mm, PAPEL KRAFT CON ESPESORES DE 0.127mm-0.508mm DE ESPESOR, PAPEL CORRUGADO, CARTON PRENSADO DE ALTA DENSIDAD, COLLARES DE CARTON PRENSADO, PARTES DE CARTON PRENSADO LAMINADOS , ESMALTADOS Y BARNICES, RECUBRIMIENTOS ORGANICOS E INORGANICOS PARA LA LAMINACION DEL NUCLEO, PORCELANA, RECUBRIMIENTOS DE POLVO EPOXICO, MADERA DE MAPLE O PINO, FIBRA VULCANIZADA, ALGODÓN EN HILOS O CINTAS, PLASTICOS Y CEMENTOS, TELAS Y CINTAS ADHESIVAS, FIBRAS DE VIDRIO, LIQUIDO DIELECTRICO.

POR LO TANTO EL AISLAMIENTO ES MUCHO MAS QUE UN MEDIO MECANICO PARA CONSERVAR LOS ALAMBRES SEPARADOS.LOS PRIMEROS 14 MATERIALES FORMAN PARTE DEL SISTEMA DE AISLAMIENTO SOLIDO QUE DEBE CUMPLIR CON 4 IMPORTANTES FUNCIONES.

1. CUALIDADES PARA SOPORTAR TENSIONES RELATIVAMENTE ALTAS ENCONTRADAS EN SERVICION NORMAL (“ESFUERZOS DIELECTRICOS DE OPERACIÓN|”). TAMBIEN DEBERA ESTAR PREPARADO PAR SOPORTAR ONDAS DE IMPULSO Y TRANSITORIOS. DEBE TENER CUALIDADES PARA SOPORTAR ESFUERZOS MECANICOS Y TERMICOS QUE SE PRESENTAN DURANTE UN CORTOCIRCUITO.

2. CUALIDAD PARA SOPORTAR EXCESIVOS ACUMULACIONES DE CALOR.

3. CUALIDAD PARA MANTENER SUS CARACTERISTICAS DIELECTRICAS DURANTE UN PERIODO DE VIDA ACEPTABLE DANDO UN ADECUADO MANTENIMIENTO.

4. EL ÚLTIMO MATERIAL ES EL SISTEMA AISLANTE LÍQUIDO QUE BAÑA A LAS BOBINAS, EL NUCLEO Y LOS MATERIALES AISLANTES SOLIDOS. ESTE FLUIDO SIRVE PARA 3 PROPOSITOS PRINCIPALES. PROVEER UNA RIGIDEZ DIELECTRICA. PROPORCIONAR UN ENFRIAMIENTO EFICIENTE. PROTEGER A TODO EL SISTEMA AISLANTE. EL FLUIDO PUEDE SER ACEITE

MINERAL, ACEITE DE SILICONAS O R-TEMP Y DE ESTOS 3 TIPOS EL MAS UTILIZADO ES EL ACEITE MINERAL.

TANQUES Y ACCESORIOSLOS TRANSFORMADORES DEBEN SER CONSTRUIDOS CON UN TANQUE NEUMATICO CUYO OBJETIVO ES PRESERVAR EL ACEITE (YA QUE ESTE TIENE FUNCION DE REFRIGERANTE Y DIELECTRICO) DEL CONJUNTO NUCLEO BOBINAS. EL TRANSFORMADOR DEBE PERMANECER PERFECTAMENTE SELLADO DESDE UNA TEMPERATURA DE 50°C HASTA UN MAXIMO DE 105°C TOMADOS EN LA PARTE SUPERIOR DEL ACEITE. ENTRE LOS ACCESORIOS MAS IMPORTANTES DEL TRANSFORMADOR ESTAN LAS BOQUILLAS DE PORCELANA A ALTA Y BAJA TENSION, CAMBIADOR DE DERIVACIONES o TAP´S, TERMINALES DE COBRE PARA ALTA Y BAJA TENSION (LATON, BRONCE o ALUMINIO) SIEMPRE CUANDO SOPORTEN LA CORRIENTE NOMINAL DEL DEVANADO AL QUE PERTENECEN, VALVULA DE MUESTREO.

ACCESORIOS PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIATERMOMETRO CON CONTACTOO SIN CONTACTO DE ALARMA, NIVELES DE ACEITE CON CONTACTO O SIN CONTACTO DE ALARMA, RELEVADOR BUCHOLLS, VENTILADORES.

PARAMETROS ELECTRICOSA) HABLAR CON TRANSFORMADORES NOS ENCONTRAMOS CON TERMINOS

ELECTRICOS QUE CONVIENE MANEJAR ADECUADAMENTE.

VOLTAJE O TENSIONES LA FUERZA QUE ORIGINA EL FLUJO DE CORRIENTE Y SE EXPRESA EN VOLTS, KV.

CORRIENTESON PARTICULAS ELECTRICAS LIBRES QUE SE MUEVEN EN CIERTO SENTIDO DENTRO DEL CONDUCTOR DE UN DEVANADO, SE EXPRESA EN AMPERES.

CAPACIDAD O POTENCIAES LA ENERGIA NECESARIA PARA MANTENER UN CIERTO FLUJO DE CORRIENTE DEMANDADO POR UNA CARGA Y SE EXPRESA EN, KVA=P

FLUJO MAGNETICOSON LAS LINEAS DE FUERZA INVISIBLES QUE VIAJAN POR EL NUCLEO PROPORCIONANDO EL CAMPO NECESARIO PARA REALIZAR LA INDUCCION Y SE EXPRESA EN GAUSS.

PERDIDAS EN VACIOES LA ENERGIA CONSUMIDA POR EL NUCLEO DEL TRANSFORMADOR AL ESTAR EL PRIMARIO CONECTADO A LA FUENTE DE ALIMENTACION Y EL SECUNDARIO SIN CARGA Y SE EXPRESA EN Wfe>WATTS

CORRIENTE DE EXCITACIÓNES LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL DEVANADO PRIMARIO AL APLICARLE SU TENSION NOMINAL CON EL SECUNDARIO SIN CARGA. ES LA CORRIENTE NECESARIA PARA PRODUCIR EL FLUJO MAGNETICO Y SE EXPRESA IEXT=%In

PERDIDAS CON CARGAES LA ENERGIA CONSUMIDA POR LOS DEVANADOS AL TENER EN EL SECUNDARIO UNA CARGA DEMANDANDO LA CORRIENTE NOMINAL DE ESTE DEVANADO Y SE EXPRESA COMO W Y EL SUBINDICE INDICA EL MATERIAL DEL DEVANADO. WCU } WATTS WAL } WATTS

IMPEDANCIA (TENSION DE IMPEDANCIA)ES LA TENSION APLICADA AL PRIMARIO, CAPAZ DE PRODUCIR LA CORRIENTE NOMINAL EN EL SECUNDARIO Y SE EXPRESA EN %IMPEDANCIA DE LA TENSION NOMINAL DEL PRIMARIO Y REPRESENTA LA OPOSICION DEL TRANSFORMADOR A LA CORRIENTE DURANTE UN CORTOCIRCUITO.

NIVEL BASICO DE IMPULSOES EL NIVEL BASICO DE AISLAMIENTO AL IMPULSO Y REPRESENTA LA CAPACIDAD DE UN TRANSFORMADOR PARA SOPORTAR SOBRE TENSION PRODUCIDA POR UNA DESCARGA ATMOSFERICA O POR APERTURA Y CIERRE DEL CIRCUITO DE ALIMENTACION.INDICA LA TENSION MAXIMA DE LA SOBRETENSION QUE DEBE SOPORTAR EL EQUIPO ( KV=NBAI=BIL=NBI).

EFICIENCIA

ES LA RELACION ENTRE LA POTENICA DE SALIDA Y LA POTENCIA DE ENTRADA.

η= PsPe

X 100

REGULACIONES LA VARIACION DE LA TENSION EN EL SECUNDARIO EXPRESADA EN % DE LA TENSION NOMINAL DEL MISMO, QUE SE PRODUCE AL CONECTAR UNA CARGA Y MANTENIENDO CONSTANTE LA TENSION APLICADA AL PRIMARIO

%Reg=Vθ−V 2V 2

X 100%

NORMAS Y ESPECIFICACIONES APLICABLES A TRANSFORMADORESLOS TRANSFORMADORES FABRICADOS EN MEXICO SON DISEÑADOS Y PROBADOS PARA CUMPLIR LAS SIGUIENTES NORMAS:

NOM-J-116.- TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION TIPO POSTE Y TIPO SUBESTACION

NOM-J-284.- TRANSFORMADORES DE POTENCIA

NOM-J-169.- PRODUCTOS ELECTRICOS, TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION Y DE POTENCIA, METODOS DE PRUEBA

NOM-J-271.- TECNICAS DE PRUEBA EN ALTA TENSION

NOM-J-123.- ACEITE AISLANTE NO INHIBIDO PARA TRANSFORMADORES

NOM-J-153.- CLASIFICACION DE MATERIALES AISLANTES

ESPECIFICACIONES NORMAS DE SEGURIDADK-0000-01.- TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION TIPO POSTEK-0000-02.- METODOS DE INSPECCION PARA MUESTREO DE TRANSFORMADORESK-0000-03.- CRITERIOS DE EVALUACION DE PERDIDAS PARA CONCURSOS Y PENALIZACIONESK-0000-09.- TRANSFORMADORES DE POTENCIA DE 10 MVA Y MENORESK-0000-06.- TRANSFORMADORES DE POTENCIA DE 10 MVA Y MAYORESK-0000-04.- TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION TIPO PEDESTAL MONOFASICOSK-0000-19.- TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION TIPO SUMERGIBLE MONOFASICO

NORMAS ANSIC57.12.00C57.12.00 AC57.12.00 BC57.12.10C57.13C.62.2

FUNDAMENTOS TEORICOS DE LOS TRANSFORMADORESEL TRANSFORMADOR ES UN APARATO ESTATICO QUE SE UITLIZA PARA TRANSFERIR ENERGIA ELECTRICA DE UN CIRCUITO DE CA A OTRO SIN VARIACION DE FRECUENCIA. ESTA TRANSFERENCIA VA ACOMPAÑADA DE UN CAMBIO DE TENSION.UN TRANSFORMADOR PUEDE RECIBIR ENERGIA Y DEVOLVERLA A UNA TENSION MAS ELEVADA EN ESTE CASO SE LE LLAMA TRANSFORMADOR ELEVADOR, O PUEDED DEVOLVERLA A UNA TENSION MAS BAJA SE LE DENOMINA TRANSFORMADOR REDUCTOREN CASO QUE LA ENERGIA SUMINISTRADA TENGA LA MISMA TENSION QUE LA RECIBIDA SE DICE QUE ESTE TRANSFORMADOR TIENE UNA RELACION DE TRANSFORMACION IGUAL A LA UNIDA.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR MONOFASICOEL TRANSFORMADOR BASA SU OPERACIÓN EN LA ACCION MUTUA ENTRE FENOMENOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS Y NO CONTIENE PARTES MOVILES O EXCEPCION DEL CAMBIADOR DE DERIVACIONES. LA TRANSFERENCIA DE ENERGIA ELECTRICA POR INDUCCION ELECTROMAGNETICA DE UN ARROLLAMIENTO A OTRO O DE UN DEVANADO A OTRO DISPUESTOS EN EL MISMO CIRCUITO MAGNETICO SE REALIZA CON EXCELENTE RENDIMIENTO.LAS FUERZAS ELECTROMOTRICES (FEM) SE INDUCE POR LA VARIACION DEL FLUJO MAGNETICO.LAS ESPIRAS Y EL CIRCUITO MAGNETICO ESTAN EN REPOSO UNO CON RESPECTO AL OTRO Y LA FEM SE INDUCE POR LA VARIACION DE LA MAGNITUD DEL FLUJO CON RESPECTO AL TIEMPO.

EN LA FIG. EL NUCLEO SE REPRESENTA EN FORMA RECTANGULAR, ESTA FORMADO POR CHAPAS DE ACERO (LAMINACION) DE GRADO ELECTRICO SUPERPUESTOS Y CON AISLAMIENTOS LAMINAR PROPIO.EN UNO DE LOS LADOS DEL NUCLEO SE ARROLLA UN DEVANADO CONTINUO (PRIMARIO) Y EN EL OPUESTO OTRO DEVANADO CONTINUO (SECUNDARIO) QUE PUEDE TENER EL MISMO NUMERO DE VUELTAS O PUEDE SER DISTINTO. UNA FUENTE SUMINISTRADA CA AL DEVANADO PRIMARIO EN EL QUE AL ESTAR MONTADO SOBRE EL NUCLEO SU FUERZA MAGNETOMOTRIZ (FMN) PRODUCE UN FLUJO ALTERNATIVO θ EN EL MISMO. LAS ESPIRAS DEL DEVANADO SECUNDARIO ABRAZAN ESTE FLUJO QUE AL SER ALTERNATIVO INDUCE EN EL SECUNDARIO UNA FEM DE LA MISMA FRECUENCIA QUE EL FLUJO. DEBIDO A ESTA FEM INDUCIDA EL DEVANADO SECUNDARIOP ES CAPAZ DE SUMINISTRAR CORRIENTE Y ENERGIA ELECTRICA, POR LO TANTO SE TRANSFIERE DEL PRIMARIO AL SECUNDARIO POR MEDIO DE FLUJO MAGNETICO, EL DEVANADO QUE RECIBE LA ENERGIA SE LLAMA PRIMARIO Y EL QUE SUMINISTRA LA ENERGIA SE LLAMA SECUNDARIO. EN UN TRANSFORMADOR CUALQUIERA DE LAS BOBINAS PUEDE HACER LA

?

θ

FUNCION DEL PRIMARIO SOLO DEPENDE CUAL DE LOS DOS RECIBA LA ENERGIA Y SUAL ES LA QUE SUMINISTRA A LA CARGA.CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA TEORIA ELECTROMAGNETICAPARA COMPRENDER EL FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS ES NECESARIO COMPRENDER EL CAMPO ELECTROMAGNETICO YA QUE ESTE PRODUCE FUERZAS O PARES DE FUERZAS.SI UNA CARGA ELECTRICA SE MUEVE CON VELOCIDAD UNIFORME SE PRODUCE UN EFECTO SECUNDARIO QUE ES EL FENOMENO DE MAGNETIZACION.

CIRCUITO MAGNETICOES EL CAMINO SEGUIDO POR LAS LINEAS MAGNETICAS DE UN IMAN. PARA ENTENDER SU FUNCIONAMIENTO ES NECESARIO RECORDAR UN GRUPO DE CANTIDADES Y LOS PRINCIPIOS DE UN CIRCUITO MAGNETICO.

SIMBOLOGIA Y UNIDADES

FLUJO MAGNETICO θ

1Maxwell= 1 línea de fuerza 1Wb= 1x10⁸ Maxwell

DENSIDAD DE FLUJO MAGNETICO β TAMBIEN CONOCIDAD COMO INDUCCION MAGNETICA O CAMPO MAGNETICO.

Wbm ²

*lineas

¿ ² * Maxwellcm ²

* = Gauss * lineasm ²

* = Gauss

DEFINICION DE FLUJO MAGNETICO, ES EL MAGNETISMO TOTAL CON NUMERO DE LINEAS DE FUERZA QUE PASAN POR UNA SECCION TRANSVERSAL TOMADA PERPENDICULARMENTE AL SENTIDO DE LAS LINEAS DE FUERZA.NOTA: SE HA MEDIDO EXPERIMENTALMENTE ELM FLUJO EN 100 MILLONES DE LINEAS DE FUERZA QUE CORTADAS POR UN CONDUCTOR EN 1S SE INDUCE UNA TENSION DE 1V.

DEFINICION DE FEM, ES LA FUERZA DEBIDO A LA CUAL SE PRODUCE EL FLUJO O LINEAS DE FUERZA EN UN CIRCUITO MAGNETICO.EN UN CIRCUITO ELECTRICO DEBE EXISTIR UNA FEM APLICADA IGUALMENTE EN UN CIRCUITO MAGNETICO DEBE EXISTIR UNA FEM ENTES DE HABER UN FLUJO, ESTO ES ANALOGO A LA FEM O TENSION EN UN CIRCUITO ELECTRICO. EXISTEN 2 TIPOS DE FEM EN UN CIRCUITO MAGNETICO.

A. AQUELLAS GENERADAS POR CORRIENTES ELECTRICAS.B. AQUELLAS GENERADAS POR IMANES PERMANENTES.

SISTEMAS DE UNIDADES MAGNETICAS

CGS MKS MKS act fmn=0.4 π∋¿ fmn=4πNI fmn=¿

µr=µo=1 µr=1 x10¯ 7Kg∗m

Coulomb ² µr=4 πx10¯ 7

RELUCTANCIA MAGNETICA, ES LA DIFICULTAD PARA DESARROLLAR FLUJO MAGNETICO O ES LA RESISTENCIA AL PASO DEL FLUJO MAGNETICO Y ES PROPORCIONAL A SU LONGITUD E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA AREA POR SECCION TRANSVERSAL

SI Wb

CGS Maxwell

MKS Wb

DEL NUCLEO Y A LA PERMEABILIDAD DEL MATERIAL CON QUE ESTA CONSTRUIDO EL NUCLEO.

INDUCCION MAGNETICA, ES LA FUERZA POR UNIDAD DE LONGITUD Y POR UNIDAD DE CORRIENTE EJERCIDA SOBRE UN CONDUCTOR RECTO QUE LLEVA CUANDO LA CORRIENTE DEL CONDUCTOR ESTA ORIENTADO DE TAL MANERA QUE LA FUERZA SEA MAXIMA. LA DEMANDA MAGNETICA ES UNA MAGNITUD VECTORIAL Y SU DIRECCION ES LA DEL CAMPO MAGNETICO.

β= FI∗l

SI F=N, I=A, l=m;

β= NA∗m

COMO LA INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO NOS INDICA EL GRADO DE CONCENTRACION DE LAS LINEAS ELECTRICAS DE FUERZA, LA INDUCCION MAGNETICA INDICA EL GRADO DE CONCENTRACION DE LAS LINEAS MAGNETICAS O FLUJO POR ESTA RAZON EN MUCHAS OCACIONES A LA DENSIDAD MAGNETICA β SE LE CONOCE COMO FLUJO MAGNETICO.

SI LA INDUCCION MAGNETICA EN UN PUNTO ES DE 10NA∗m

CONVENIMOS EN

REPRESENTAR EL CAMNINO EN ESTE PUNTO POR 10 LINEAS MAGNETICAS DE FLUJO POR m² DE AREA PERPENDICULAR AL CAMPO.POR CONSIGUIENTE EN EL SISTEMA MKS UNA LINEA MAGNETICA ES IGUAL A 1Wb Y POR LO TANTO 10 LINEAS MAGNETICAS/m² REPRESENTAN UNA INDUCCION MAGNETICA DE 10NA∗m

.

LA DENSIDAD ESTA DADA COMO FUERZA DEFLECTORA POR UNIDAD DE CORRIENTE Y POR UNIDAD DE LONGITUD.

β=10 NA∗m

= 10LINEASm ²

=10Wbm ²

NOTA: CUANDO LAS LINEAS MAGNETICAS SON CONTINUAS Y SE CIERRAN POR SI MISMA, EL NUMERO TOTAL DE LINEAS MAGNETICAS QUE PASAN POR CUALQUIER SUPERFICIE CERRADA ES 0 ESTO ES QUE DEBEN DE ENTRAR TANTAS LINEAS MAGNETICAS POR ESTA SUPERFICIE COMO LAS QUE SALEN DE ELLA.LA DIRECCION DEL CAMPO MAGNETICO ES LA DIRECCION HACIA LA CUAL DEBE APUNTAR LA CORRIENTE DE ELECTRONES EN UN CONDUCTOR PARA QUE ESTE NO EXPERIMENTE FUERZAS SOBRE SI MISMO. ALTERNATIVAMENTE LA DENSIDAD MAGNETICA ES LA MAXIMA FUERZA POR UNIDAD DE CARGA Y POR UNIDAD DE VELOCIDAD QUE OBRA SOBRE PARTICULAS ELECTRICAS CARGADAS EN UN HAZ.EL NÚMERO DE LINEAS MAGNETICAS POR UNIDAD DE AREA PERPENDICULARES AL CAMPO MAGNETICO Y TRAZADAS PARA REPRESENTAR EL CAMPO MAGNETICO EN UN PUNTO ES IGUAL A LA MAGNITUD DE LA DENSIDAD EN ESE PUNTO.

CAMPO MAGNETICOS EN LAS CORRIENTES DE LOS CONDUCTORES

LA FIG. REPRESENTA UN CONDUCTOR QUE LLEVA UNA CORRIENTE, SI CONSIDERAMOS LA CORRIENTE EN UNA PEQUEÑA SECCION DEL ALAMBRE DE A a B ENTONCES ESTARA PASANDO LA MISMA CANTIDAD DE CORRIENTE POR AMBOS PUNTOS EN DISTINTO TIEMPO. SI CONSIDERAMOS EL PUNTO A EN EL INSTANTE QUE PASA DICHA CORRIENTE SE PRODUCIRA UNA CONTRIBUCION AL INCREMENTO DE LA DENSIDAD MAGNETICA SOBRE EL PUNTO C SIENDO ESTA SU ECUACION:

Δ β=K I∗Δl∗Senθr ²

, θ=2π

Δ β=K I∗Δl∗Senθr ²

Sen 90°= 1I=cte en todos los puntosr=cte en todos los puntos

Δ βq=Δ βn1+Δ βn2+…Δβn l = Δl 1+Δl 2+… Δl n

Δ βq=K I∗Senθr ²

[Δl 1+Δl 2+…] l =2πr

Δ βq=K I∗1r ²

[2πr ]

Δ βq=K I∗2πrr ²

=K I∗2πr

𝛽

Δℓ

MAGNETISMO DE UN CONDUCTOR A UN PUNTO

K= µo4π

=µ∗I∗2π4 π∗r

Δ βA=¿ µo∗I2∗r

Δ βq=¿ µo∗N∗I2∗r

EL RADIO DE UN SISTEMA CIRCULAR ES DE 0.5m Y LA CORRIENTE DE 10A ¿CUAL ES LA MAGNITUD DE LA INDUCCION MAGNETICA?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

r=0.5m Δ βa=¿ µo∗I2∗r

Δ βa=¿

(4 πx10¯ 7)(10 A)2∗(0.5)

=(4 πx10¯ 6) Kg∗m∗A

A ² s ²1m

I=10A µr=µo Δ βa=¿ 4 πx 10¯6 NAm

µr=4πx 10¯ 7 1coul=1amp*seg Δ βa=¿ 4 πx 10¯6 Lineasm ²

=4 πx 10¯ 6Gauss

β=?

UN ALAMBRE LLEVA UNA CORRIENTE DE 100A, ¿CUAL SERA SU INDUCCION MAGNETICA EN UN PUNTO SITUADO A UN METRO DEBAJO DEL ALAMBRE?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

r=1m Δ βa=¿ µo∗I2∗r

Δ βa=¿

(4 πx10¯ 7)(100 A)2∗(1)

=(4 πx10¯ 5) Kg∗m∗A

A ² s ²2m

I=100A µr=µo Δ βa=¿ 2πx 10¯5 NAm

µr=4πx 10¯ 7 1coul=1amp*seg Δ βa=¿ 2πx 10¯ 5Gaussβ=?

MAGNETISMO EN UNA ESPIRA

MAGNETISMO EN EL CENTRO DE UNA BOBINA DE N VUELTAS

I=100 A

r=1m

UNA BOBINA TIENE 1m DE LARGO Y 1000 VUELTAS. SI LA CORRIENTE ES DE 20A ¿CUAL ES LA INDUCCION MAGNETICA EN EL CENTRO DE LA BOBINA?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

N=1000 Vueltas Δ βq=¿ µo∗N∗I

l Δ βa=¿

(4 πx10¯ 7)(1000Vueltas)(20 A)1

=8π x10¯ 3(Vueltas

m)( Kg∗m∗A

Coul ²)

2m

I=20A µr=µo Δ βa=¿ 8 πx10¯3 NAm

µr=4πx 10¯ 7 Δ βa=¿ 8 πx10¯ 3Gaussl=1mβ=?

PERMEABILIDAD RELATIVALA PERMEABILIDAD RELATIVA DE UN MATERIAL FERROMAGNETICO ES LA RELACION ENTRE LA INDUCCION MAGNETICA θ DE ESE MATERIAL CUANDO EL METAL OCUPA EL NUCLEO DE UNA ESPIRA O UNA BOBINA ENTRE LA INDUCCION MAGNETICA βo CUANDO EL INTERIOR DE LA BOBINA ES UN ESPACIO VACIO O EL AIRE.

PERMEABILIDAD RELATIVA DENSIDAD DE FLUJO .002 Wb/m²

Aluminio 1Cobre 1Plomo 1Nickel 100Estaño 1Zinc 1Hierro magnético 200

LA PERMEABILIDAD DE LOS MATERIALES FERROMAGNETICOS NO ES CONSTANTE SE REDUCE CONFORME LOS MATERIALES SE HACERCAN A LA SATURACION MAGNETICA.

INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETIZANTE

βo=¿ µoN∗Il

Ho=¿ βoµo

SI LA BOBINA ES DEMASIADO CORTA O UNA ESPIRA ESTA RELACION SE COMPORTA DE ESTA MANERA

Ho≪ βoµo

DEBIDO A LA INTENSIDAD DE LOS POLOS MAGNETICOS EN LOS EXPTREMOS DE LA BOBINA, PERO SI LA BOBINA Y LOS NUCLEOS SON DEMASIADOS LARGOS LOS POLOS EN LOS EXTREMOS NO AFECTARAN EL VALOR EN H EN EL INTERIOR DEL NUCLEO.

ALTERNATIVAMENTE SE PUEDE USAR UNA BOBINA Y UN NUCLEO TOROIDAL EN LOS CUALES NO APARECEN POLOS PORQUE EL NUCLEO ES CONTINUO.PARA LOS NUCLEOS TIPO TOROIDE EN LOS CUALES SE PUEDEN CONSIDERAR QUE NO HAY POLOS, LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETIZANTE ES ESE MATERIAL SERA IGUAL A LA INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO EN EL VACIO.

H=Ho H=¿ βoµo

=¿ N∗Il

H= Amp∗Vueltam

LA CORRIENTE EN UNA BOBINA LARGA DE 300 Vueltas Y UNA LONGITUD DE 1m ES DE 1Amp. EL NUCLEO DE LA BOBINA ES DE HIERRO FORJADO (DE CUYA GRAFICA DE

MATERIAL PARA UN CAMPO MAGNETIZANTE DE 3Amp∗Vuelta

m SE TIENE UNA DENSIDAD

DE 1.7Wb/m²). EL AREA DE LA SECCION TRANSVERSAL ES DE 5x10X⁴ m². ¿CUANTO VALE LA DENSIDAD MAGNETICA EN EL NUCLEO?¿CUAL ES LA PERMEABILIDAD DEL HIERRO PARA ESA INTENSIDAD DE CAMPO?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

N=300 Vueltas H=¿ N∗Il

H=¿ (300Vueltas )∗(1 Amp)

1m =300

Amp∗Vueltam

I=1A H=¿ βoµo

µo=¿ βoH

=1.7Wb/m ²

300Amp∗Vuelta

m=5.6x10X³

Wb∗VueltaAmp∗m

µr=4πx 10¯ 7 l=1mβ=1.7Wb/m²H=?µ=?

UN IMAN ANULAR TIENE LOS ISIGUIENTES DATOS 200 VUELLTAS, UNA CORRIENTE DE 1.5A , UN MATERIAL CON UNA PERMEABILIDAD DE 800, EL AREA DEL IMAN DE 0.5 IN², LA

θ

LONGITUD DEL IMAN ES DE 18 IN Y LA LONGITUD DEL ENTREHIERRO ES DE 3/16 IN, ENCONTRAR LA fmn EN DICHO IMAN, ENCONTRAR EL FLUJO MAGNETICO DEL CIRCUITO Y ENCONTRAR LA DENSIDADDE FLUJO.

DATOS FORMULAS SUSTITUCION N=300 Vueltas K T=¿ K n+K g

I=1A θT=¿ fmn

l 1µ∗A1

+l 2

µ∗A 2 θT=¿

30045.72cm

(800 )(3.22cm²)+

0.47(1 )(3.22)

= 3000.1636

=1833.74 Amp∗Vuelta

cm

µr=4πx 10¯ 7 fmn=¿ θT=1833.74 Gilbertcm

l=1m fmn=θ∗K fmn=(200 )(1.5)=300Amp*Vuelta

β=1.7Wb/m² βo=¿ θTA

βo=¿ 1833.743.22

=569.48Gauss

H=?µ=?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION θT=? fmn=4πNI fmn=(4π ) (200 ) (1.5 )=3769.9 Amp∗Vuelta

l 1=.4572m θT=¿ fmn

l 1µ∗A1

+l 2

µ∗A 2 θT=¿

3769.9.4572

(1x 10¯ 7)(.000322)+

.0047

(1x 10¯ 7)(.000322)

=2.27 X 10¯ 5Wb

l 2=.0047m βo=¿ θTA

β=¿ 2.27 X 10¯ 5

.00032=7.05x 10 0̄ ²

Wbm ²

A=.000322m²fmn=?β=?

FORMULAS SUSTITUCION fmn=4πNI fmn=(0.4 π ) (200 ) (1.5 )=3769.9 Amp∗Vuelta

T=¿ fmn

l 1µ∗A1

+l 2

µ∗A 2 θT=¿

3769.9.4572

(1)(.000322)+

.0047(1)(.000322)

=2279Mx

βo=¿ θTA

β=¿ 22793.22

=706.77 Mxcm ²

LA LONGITUD MEDIA DE UN ANILLO DE HIERRO ES DE 50cm Y TIENE UN AREA DE 4 cm² POR EL CIRCULA UN FLUJO DE 4 X 10¯ 4Wb Y EL MATERIAL DE EL QUE ESTA FORMADO

TIENE UNA µrDE 65 x10¯ 4 Wb

Amp∗m Y TIENE DEMANDADA SOBRE EL UNA BOBINA DE

200 VUELTAS. ¿QUE CORRIENTE SE NECESITARA PARA MANTENER ESTE FLUJO?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

N=200 Vueltas K=¿ l 1

µ∗A1 K=¿

.5m

(65 x10¯ 4Wb / A∗m)(.4 x10¯ 3m ²) =

1.92 x10⁵ A∗mWb

I=? θT=¿ fmnK

fmn=θ∗K=¿ 4 X 10¯ 4Wb¿¿ A∗mWb

)=76.8 Amp*Vuelta

µr=65 x10¯ 4 fmn=¿ I=¿ fmnN

=76.8 Amp∗Vuelta200Vuelta

=0.384Amp

l=.5m

β=1 Wb/m² H=¿ βoµo

H=¿ 1Wb /m ²

65x 10¯ 4Wb /Amp∗m =153.84

Ampm

H=? H=¿ N∗Il

µ=? I=¿ H∗lN

= (153.84 Amp /m )(0.5m)

200Vueltas=0.384

AmpVuelta

fmn=¿?

θ=4 X10¯ 4Wb K=?

SI AHORA CORTAMOS EL ANILLO DANDO UN ENTREHIERRO DE 1mm Y CONSIDERANDO UNA DISPERSION DE FLUJO EN EL ENTREHIERRO DE 5%.¿CUAL SERA LA CORRIENTE QUE SE NECESITA PARA MANTENER EL MISMO FLUJO?

FORMULAS SUSTITUCION

K g=¿ l

Ag∗µ K g=¿

.001m

(4.2x 10¯ 4m ²)(4Π X 10¯ 7) =1894702

AmpWb

K T=¿ K g+K l K T=¿ 192307.692+1894701.703 =2087009.395AmpWb

fmn=θ∗K fmn=(4 X 10¯ 4Wb )(2087009.395 AmpWb

)= 834.804 Amp*Vuelta

I=¿ fmnN

I=¿ 834.804200

=4.17Amp

SE TIENE UNA BOBINA DE 200 Vueltas Y ASUMIENDO QUE LA PERMEABILIDAD RELATIVA DEL MATERIAL ES DE 5000. ¿Cuánto FLUJO PRODUCIRA UNA CORRIENTE DE 1Amp?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION N=200 Vueltas K T=¿ K 1+K 2 K T=¿

1.3( .0225 ) (5000 )(4Π X 10¯ 7)

+ 0.45( .015 ) (5000 )(4 Π X10¯ 7)

I=1 Amp K=¿ l

A∗µ K T=13970.267 Amp

Wb

µr=5000 K T=¿ l 1

A1∗µ1+ l 2A 2∗µ2

30 cm

?

fmn=¿ fmn=(200 ) (1 Amp )=200 Amp∗Vuelta

θ=¿ fmnK

θ=¿ 200

13970.267=0.01432Wb

µ=µr∗µo

SE TIENE UN NUCLEO CON UNA BOBINA DE 400 VUELTAS UNA LONGITUD MEDIA DE 40cm Y UN ENTREHIERRO DE 0.05cm Y UNA AREA DE 12cm², CONSIDERANDO QUE EL AREA DEL ENTREHIERRO AUMENTA UN 5% POR EL EFECTO DEL BORDE, ENCONTRAR LA RELUCTANCIA TOTAL DEL CIRCUITO Y QUE CORRIENTE SE NECESITARA PARA PRODUCIR UNA DENSIDAD DE FLUJO DE 1 Wb/m² .

DATOS FORMULAS SUSTITUCION

N=400 Vueltas K T=¿ K n+K e K n=¿ 0.4

( .0012 ) (4000 )(4Π X10¯ 7)=66314.54

Amp∗VueltaWb

l n=0.4m K n=¿ l n

An∗µ K e=¿ 0.0005

( .00126 )(4Π X10¯ 7)=315783.63

Amp∗VueltaWb

An=0.0012m² fmn=θ∗K K T=¿ 66314.54+315783.63=382098.18 Amp∗Vuelta

Wb

θ=βo ¿ A βo∗A K=¿ , βo∗A∗K

N=I

ℓc = 40cm

A = 12cm² 0.05cm N= 400 V

fmn=¿ I=(1 ) ( .0012 )(382098.18)

400=1.2036 Amp

µ=µr∗µo

LA LONGITUD MEDIA DEL FLUJO EN EL ESTATOR ES DE 60cm Y EL AREA DE LA SECCION TRANSVERSAL ES DE 12cm². LA LONGITUD MEDIA DEL ROTOR ES DE 5cm, CONSIDERANDO QUE EL AREA DEL ROTOR TAMBIEN ES DE 12cm² Y LOS ENTREHIERROS ENTRE EL ROTOR Y EL ESTATOR SON DE 1mm Y EL HIERRO TIENE UNA PERMEABILIDAD RELATIVA DE 4000 Y UNA BOBINA DE 400 VUELTAS SOBRE EL NUCLEO. ¿Cuál SERA LA DENSIDAD DEL FLUJO EN EL ENTREHIERRO SI LA CORRIENTE ES DE 1Amp?

DATOS FORMULAS SUSTITUCION N=400 Vueltas K T=¿ K s+K y1+K r+K s2 K s=¿

0.6( .0012 ) (4000 )(4Π X10¯ 7)

=99471.61 Amp∗Vuelta

Wb

l c=60cm K n=¿ l n

An∗µ K y1=¿

2∗(0.001)( .0012 )(4Π X 10¯ 7)

=1326288.09

Amp∗VueltaWb

l r=5mm K r=¿ 0.05

( .0012 )(4Π X 10¯ 7)=8289.30

Amp∗VueltaWb

A=12cm² K T=¿ 1434049 Amp∗Vuelta

Wb

µr=4000

I=1 A µ=µr∗µo βo=400

( .0012 )∗(1434049)=0.2324

Wbm ²

β=?

K s=? Estator fmnA∗K

=βo

K g=? Entrehierro K r=? Rotor K y2=? Entrehierro

PROYECTO TRANSFORMADOR SUMERGIBLE K 0000-19

TITULO- TRANSFORMADOR MONOFASICO TIPO SUMERGIBLE PARA DISTRIBUCION RESIDENCIAL SUMERGIBLE.VIGENCIACONTENIDOAPENDICEDIAGRAMASOBJETIVONORMAS DE REFERENCIA= NOM-008-SCFI-2002ESPECIFICACIONESALTITUD- 2300 m.s.n.m.TEMP. AMBIENTE T.max=50°C DENTRO DE BOVEDA T.media=40°C EN PERIODO 24hESPECIFICACIONES ELECTRICASTENSIONES= NOMINALES PRIN. (13200YT/7620) V (22860YT/13200) V (33000YT/13200) VCONEXIONES= MEDIA TENSION FASE A TIERRA, BAJATENSION TRIFILARIMPEDANCIA= 75°C TIPO CALIDO U 85°C TRANSF. NORMALESCORRIENTE EXCITACIÓN= NMX –J-287-ANCEPERDIDAS DE VACIO= NMX –J-287-ANCEPERDIDAS TOTALESEFICIENCIA- LA EFICIENCIA A TRANSFORMADORES CUBIERTOS POR ESTA ESPECIFICACION A CARGA NOMINAL Y COSIDERANDO FACTOR DE POTENCIA UNITARIO SE INDICA EN NOM-002-SODE

ELEVACION DE TEM.= DE 55°C CON CAPACIDAD TERMICA DEVANADOS 65°CESPECIFICACIONES DE CONSTRUCCIONESPECIFICACIONES MECANICASACCESORIOPROTECCION DIMENSIONES MAXIMASDIBUJOSPRUEBAS

D T 1 S - 25 - 13200YT / 7620 - 240Y / 120

ESPECIFICACIONES DEL CLIENTE

INFORMACION NECESARIA QUE SE DEBE REUNIR EN PARTE DEL CLIENTE O DE LAS ESPECIFICACIONES.

1. CAPACIDAD DE TRANSFORMADOR2. NUMERO DE FASES3. TENSION Y TIPO DE TENSION EN LOS DEVANADOS DE ALTA Y BAJA TENSION4. IMPEDANCIA5. CAMBIADOR DE DERIVACIONES 6. SOBRE ELEVACION DE TEMPERATURA (CALIDO,NORMAL) (55 o 65)°C

LOS TRANSFORMADORES DE 65°C ESTAN FABRICADOS PARA OPERAR A SU CAPACIDAD NOMINAL MIENTRAS LA TEMPERATURA MAXIMA DEL AMBIENTE NO EXCEDA LOS 40°C Y LA TEMPERATURA PROMEDIO DEL AMBIENTE DURANTE CUALQUIER PERIODO DE 24hr NO EXCEDA LOS 30°C.PARA LOS TRANSFORMADORES A 55°C DEBEN OPERAR A SU CAPACIDAD NOMINAL MIENTRAS LA TEMPERATURA MAXIMA DEL AMBIENTE NO EXCEDA LOS 40°C DURANTE CUALQUIER PERIODO DE 24hr Y LA TEMPERATURA MAXIMA NO SEA SUPERIOR A 50°C.NOTA: LAS CONSIDERACIONES ANTERIORES DETERMINAN QUE LA CLASE TERMICA DE LOS AISLAMIENTOS DEBERA SER COMO MINIMO 105°C.

7. FRECUENCIA DEL SISTEMA

DISTRIBUCION

TERMOMAGNETICO

MONOFASICO

SUMERGIBLE

KVA VOLTAJE DE LINEA

VOLTAJE DE FASE

VOLTAJE EN LINEADE BAJA TENSION

VOLTAJE DE FASEDE BAJA TENSION

CONEXION

8. VALORES GARANTIZADOS, EL CLIENTE INDICARA SI REQUIERE DE GARANTIAS Y LOS VALORES DE ESTAS GARANTIAS. LOS VALORES PEDIDOS SON PERDIDAS EN EL NUCLEO, PERDIDAS DE CARGA, CORRIENTE DE EXCITACIONO IMPEDANCIA.

9. ALTURA DE OPERACIÓN SOBRE EL NIVEL DEL MAR, EL AUMENTO DE LA ALTITUD PRODUCE DISMINUCION EN LA DENSIDAD DEL AIRE Y ESTO PRODUCIRA INCREMENTOS EN LA TEMPERATURA DEL TRANSFORMADOR YA QUE DEPENDE DEL AIRE PARA DISIPAR SU CALOR.

10. LOS TRANSFORMADORES DISEÑADOS PARA TRABAJAR A 1000m SOBRE EL NIVEL DEL MAR PUEDEN OPERAR A ALTURAS MAYORES SIEMPRE QUE LA TEMP. AMBIENTE PROMEDIO NO EXCEDA LOS SIGUIENTES VALORES:

ALTURA (M/NIVEL MAR) TEMP. AMBIENTE PROMEDIO MAX.

1000 30°C2000 28°C3000 25°C4000 23°C

EN CASO DE QUE LA TEMP. AMBIENTE PROMEDIO EXCEDA LOS VALORES INDICADOS DE LA TABLE PUEDE OPERARSE A CAPACIDAD REDUCIDA DE 0,4% DE LA CAPACIDAD NOMINAL POR CADA 100m EN EXCESO SOBRE EL NIVEL DEL MAR.CUANDO NO SE DISPONE DE ALGUNA DE LAS ESPECIFICACIONES SE RECURRE A NORMAS SIMILARES O A LA CAPACIDAD INMEDIATAMENTE SUPERIOR.

CIRCUITO MAGNETICO

V=¿ −Ndθdt

V=¿ 4.4429N∗θ∗f θ=¿ β∗A

An=¿ 37513.1878(V

N)

β=60cps

An=¿ 45015.8253(V

N)

β=50cps

An=¿ 5626.958164(V

N)

β=400cps

Af=¿ Anfa

ANCHOS RECOMENDADOS LAMINAS NULEO “D”DIMENSION “D” MONOFASICO KVA TRIFASICO KVA

152.4 5-15 15-30-500190.5 25-37.5 45-75203.2 50-167 112.5-300304.8 500-1500

Pta=¿ [ (F+G )2E+Π E2 ]0.988D∗7.65 x10¯ 6

Ptb=¿ [ (2 F+G )2E+Π E2 ]0.988D∗7.65 x10¯ 6

FACTOR EMPIRICO=FACTOR AGRUPAMIENTO * FACTOR DE APILAMIENTOFACTOR EMPIRICO=0.95 * 1.04

PESO NUCLEO MONOFASICOS PESO NUCLEO TRIFASICOSPtn=2Pta Ptn=2[Pta+Ptb]

2<GF

<5

1.5E<D<6.5E E=¿ Af2D

F=Etb+Ar G=Ab+Ax

CLASE DE AISLAMIENTO Ax Ar15 4 4.025 11.0 4.0

34.5 15.0 4.0