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INFORME FINAL N°2 TENSION APLICADA Y TENSION INDUCIDA EN TRANSFORMADORES Facultad de Ingenieria Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de ingeniería Gerson Alberto Bustillo Cruz 20152618A Laboratorio de Medidas Eléctricas II EE392-N 2020-1

1.OBJETIVO: Comprobar en forma experimental mediante el ensayo de tensión aplicada el nivel de tensión del aislamiento.

T t=

120∗f n ft

Donde:

2.FUNDAMENTO TEORICO:

T t: tiempo de prueba

Tipos de ensayos:

f n: Frecuencia nominal

a)Ensayo de tensión aplicada: Este ensayo se efectúa para determinar si los niveles de aislamiento de los arrollamientos con respecto las bobinas de alta tensión y baja tensión y masa cumplan con las exigencias señaladas en la norma IEC 60076-3, esta prueba es también conocida como prueba de aislamiento de frecuencia industrial y su duración es de un minuto.

b) Ensayo de tensión inducida: Este en ensayo tiene como finalidad, verificar los esfuerzos dieléctricos producido en los aislamientos entre todos los puntos donde se induce tensión, esto es, entre espiras, entre bobinas, entre capas de las bobinas, entre derivaciones, entre salidas, etc. Con este fin se aplica al enrollamiento de menor tensión, el doble de la tensión nominal, durante un tiempo de prueba establecido. Para que el núcleo no se sature con el doble de la tensión inducida se debe también duplicar la frecuencia, en el caso de utilizar en el ensayo frecuencias mayores ala nominal, el tiempo establecido para la prueba estará dada por:

f t: Frecuencia de prueba 3.NORMA IEC 60076-3 Nos habla que los arrollamientos de los transformadores son identificados por su más alto voltaje para equipamiento, asociado a su nivel de aislamiento. Los transformadores para instalaciones rurales son expuestos a sobre voltajes. En esos casos, más altas pruebas de voltajes u otras pruebas en unidades individuales deben ser acordado para suministrar un servicio continuo y estable.

4.TABLA

N°1(Según

Norma Tensión inducida:

Circuito 3

Europea) 5.CIRCUITOS A UTILIZAR

Tensión aplicada: 6.PROCEDIMIENTO

Circuito 1

Fig1.Datos del equipo POTENCIA TENSION FRECUENCIA AÑO DE FABRICACION

55kVA 0.23/230 kV 60Hz 1948

I.PRUEBA DE TENSIÓN APLICADA EN EL TRANSFORMADOR

Circuito 2

Esta prueba es de rutina usualmente en las pruebas a los Transformadores, y lo que se va a verificar en el Transformador probado es que los niveles de aislamiento de los

arrollamientos con respecto a las bobinas de A.T. y B.T. y masa cumplan con la norma IEC 60076-3. Esta prueba es conocida como prueba de aislamiento de frecuencia industrial y su duración es de un minuto. a) Prueba de alta-masa

b) Prueba de baja-masa Se puentea los borneas de alta tensión y de baja tensión. - Se conecta con un cable el terminal positivo de la fuente de tensión con baja tensión. - Se conecta con un cable el terminal negativo de la fuente de tensión con la masa del transformador. Fig 4

b) Prueba alta baja Fig2 Se puentea los borneas de alta tensión y de baja tensión. - Se conecta con un cable el terminal positivo de la fuente de tensión con alta tensión - Se conecta con un cable el terminal negativo de la fuente de tensión con la masa del transformad

Se puentea los borneas de alta tensión y de baja tensión. -Se conecta con un cable el terminal positivo de la fuente de tensión con Alta tensión -Se conecta con un cable el terminal negativo de la fuente de tensión con la Baja ten

Fig 5

II-PRUEBA DE TENSIÓN INDUCIDA Fig 3

Esta prueba también es de rutina usualmente en las pruebas a los Transformadores, y lo que se va a verificar en el Transformador probado es que los

niveles de aislamiento entre espiras, bobinas, entre capas de boninas cumplan con la norma IEC 60076- 3. Fig 6

8.CUESTIONARIO 8.1¿Cómo se clasifican los transformadores? Datos obtenidos en la prueba: El lado tensión nominal en el lado de B.T. del transformador es 230 V. Según norma IEC la tensión que debemos aplicar es el doble de la tensión del lado de B.T. del transformador También la frecuencia debe ser el doble de la frecuencia nominal Análisis de prueba En la prueba realizada se aplicó el doble de la tensión nominal y el doble de la frecuencia, para evitar la saturación del núcleo (exceso de corriente de magnetización). Se tiempo en que se aplicó el aplicó el doble de la tensión nominal y el doble de la frecuencia, fue de 1 minuto. Si se aplicaba diferente frecuencia, el tiempo de la inyección se calcula por la formula dada por la norma

7.RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA

PRUEBA DE TENSION INDUCIDA PRUEBA DE TENSION APLICADA Tensión 468.4 Vac Tensión de entrada 220 Vac Frecuencia 120.8 Hz Tensión de salida 24-4000Vac Corriente 0.425 mA Frecuencia 60 seg Hz Tiempo 60 Corriente de fuga 0.6 mA Tensión aplicada 10 kV Tabla N°2

Tabla N°3

a) según su uso o aplicación DE POTENCIA Transformador reductor: Un transformador reductor convierte el nivel de voltaje primario a un voltaje más bajo a través de la salida secundaria. Transformador elevador: el transformador elevador es exactamente opuesto al transformador reductor. El transformador elevador aumenta el voltaje primario bajo a un voltaje secundario alto DE DISTRIBUCION Generalmente son reductores de tensión DE AISLAMIENTO Transformador de aislamiento el transformador de aislamiento no convierte ningún nivel de voltaje. El voltaje primario y el voltaje secundario de un transformador de aislamiento siempre permanecen iguales. El transformador de aislamiento se utiliza para aislar el primario y el secundario. DE MEDIDA: Transformadores de tensión y corriente b)Según su sistema de refrigeración: Secos (tipo abierto o sellado) . En líquido (aceite mineral, líquidos de alto punto de ignición, etc.).

Fig 7 C)Según su número de fase: Transformadores Monofásicos Los transformadores monofásicos son empleados para suministrar energía eléctrica para alumbrado residencial, tomacorrientes ,acondicionamiento de aire, y calefacción. Transformadores Trifásicos Es el de más extensa aplicación en los sistemas de transporte y distribución de energía eléctrica. Este tipo de transformadores se construyen para potencias nominales también elevadas. Transformadores Hexafasicos Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. 8.2¿Qué partes componen un transformador? las partes que componen un transformador son: a)Parte activa: los devanados y el núcleo forman la parte activa del transformador Bobina primaria: Encargada de recibir la tensión a transformar y convertirla en un flujo magnético. Núcleo del transformador: Encargado de transportar el flujo magnético a la bobina secundaria. Bobina secundaria: Encargada de transformar el flujo magnético en una diferencia de potencial requerida. b)Accesorios: según sea el uso o aplicación del transformador, los accesorios pueden ser: tanque, aisladores, herrajes, conmutador, indicador de nivel de aceite, termómetros, relés, aceite, tanque de expansión, etc. c)Aditamentos mecánicos: Constituidos por tornillos, ángulos, apoyos y demás piezas que permiten el armado y el ajuste de la parte activa. d)El tanque: lo protege del medio ambiente y debe estar en capacidad de evacuar el calor producido por las pérdidas de energía propias de su funcionamiento.

e)El aceite: el aceite refrigera la parte activa evacuando el calor generado en ella, sirviendo al mismo tiempo como elemento aislante. 8.3¿Cómo se debe especificar un transformador? 1.Uso o aplicación del transformador: residencial o industrial 2.tipo de montaje: Exterior en poste o sobre piso; interior en sótano o pisos superiores. 3. Determinar la CAPACIDAD de tu transformador identificando la carga. 4. Determinar el VOLTAJE y las CONEXIONES para garantizar el correcto funcionamiento de tus equipos. 5. Conocer la FRECUENCIA DE OPERACIÓN y optimizar el funcionamiento del transformador. 6. Conocer la TEMPERATURA AMBIENTE para asegurar la vida de los aislamientos 7. El TIPO DE ENFRIAMIENTO ayuda a sobrecargar el transformador sin riesgo de falla, ni perdida de vida útil. 8. Considerar los beneficios de los LÍQUIDOS AISLANTES disponibles. 9. Especificar el rango de IMPEDANCIA 10. Exigir que tus equipos cumplan con las NORMAS nacionales e internacionales(NTC 2050-RETIE) 11. Conocer la ALTURA y ZONA de operación 12.entre otros. 8.4¿Cómo,cuando y por cuanto tiempo puedo sobrecargar un transformador? Un transformador puede ser sobrecargado si se conoce: La temperatura ambiente promedio del lugar o recinto donde está instalado. La temperatura promedio del aceite en el nivel superior del tanque. La carga que tuvo el transformador las 24 horas precedentes. Con el dato suministrado por el fabricante, se puede determinar qué sobrecarga y por cuánto tiempo se le puede aplicar al transformador. Queda entendido que una sobrecarga puede ocasionar una disminución en la vida útil del transformador.

8.5¿Puedo pedir cualquier capacidad o existen capacidades normalizadas de transformadores? Las normas técnicas de transformadores tienen establecidas capacidades normalizadas para transformadores así: Monofásicos: 5,10,15,25, etc. Trifásicos: 15,30,45,75, etc. Estas deben consultarse, sin embargo, puede hacer a pedido especial otras capacidades no normalizadas.

8.6 Que pasaría si la frecuencia durante la prueba se elevara más de120 HZ Se podría producir exceso de corriente de magnetización durante la prueba por lo que aumentaría el porcentaje de falla .

8.7 Que pasaría si la tensión aplicada es mas de lo que especifica la norma y el tiempo pasaría los 60 segundos?

Se producirá sobrecalentamiento en los arrollamientos que dañaría el aislamiento del equipo ,por lo general el tiempo para esta prueba es de 60 segundos, pasando prolongadamente este tiempo ocurre fallas.

8.8¿Cómo influye el grupo de conexión en la carga para instalar? El grupo de conexión (Dd0, Dy1, Dy5, Dy11, etc.) no tiene incidencia sobre la carga. Incide según sea la necesidad de un neutro en el lado secundario o en el primario por cuestiones de conexión de equipos de medida y protección. 8.9 Ante una caída o elevación de voltaje secundario, ¿Qué puede hacerse en el transformador? En los transformadores monofásicos y trifásicos de ejecución normal disponen de

un sistema de conmutación o cambio, que permiten obtener ajustes pequeños de tensión internos.

8.10 ¿Qué es un autotransformador? Es un transformador que tiene unidos físicamente los dos devanados debido a que esto ocasiona un ahorro en el material a usar en la construcción. 9. Haga sus propias observaciones y conclusiones acerca de las pruebas A y B Prueba A(tensión aplicada a frecuencia): Esta prueba es importante ya que la vida útil del transformador depende de su aislamiento. En la prueba de tensión aplicada se obtuvo un valor pequeño de corriente, en el rango de los miliamperios, lo que se puede indicar que es un aislamiento aceptable. Si se produjera una caída de tensión brusca en el ensayo no sería satisfactorio la prueba. Prueba B(Ensayo de tensión inducida): Esta prueba igualmente es necesaria para verificar los esfuerzos dieléctricos producidos en los aislamientos, esto entre espiras , entre bobinas,capas,etc. Para que el núcleo no se sature con el doble de la tensión inducida se tuvo que duplicar la frecuencia. En esta prueba se obtuvieron corriente del rango del miliamperio(ver tabla 3). Si no se presenta anomalías o variaciones en la intensidad absorbida por el transformador, ni caídas bruscas de tensión ,el ensayo se considera satisfactorio.

10.REFERENCIAS 1.www.transformadores.siemens.com 2.https://pdfs.semanticscholar.org/ 3.ANSI - STD. IEEE C.57- 12.90, 2000. 4. IEC Publicación 76, Parte 2. 1999. 5.Guia de Laboratorio de Medidas Eléctricas II – FIEE UNI