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• Reyniero Huancachoque Quispe

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INGENIERÍA ELÉCTRICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, INFORMÁTICA Y MECÁNICA. “ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA”

PROYECTO DE TESIS: PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION DE 500KVA EN EL DISEÑO MEDIANTE EL SOFTWARE ANSYS EN CUSCO-2020. Presentado por: REYNIERO HUANCACHOQUE QUISPE

Docente:

ING. JOSE WILFREDO CALLASI QUISPE CUSCO – PERÚ 2020

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ÍNDICE MARCO REFERENCIAL................................................................................................................................... 1

1.

1.1 TITULO. .............................................................................................................................................................. 1 1.2

RESPONSABLE. ......................................................................................................................................... 1

1.3

ÁMBITO GEOGRÁFICO. ......................................................................................................................... 1

EL PROBLEMA ................................................................................................................................................... 1

2.

2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ....................................................................................................... 1 2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ............................................................................................................ 2 2.2.1. PROBLEMA GENERAL. ......................................................................................................................... 2 2.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS. ................................................................................................................ 2 FORMULACIÓN DE OBJETIVOS................................................................................................................... 3

3.

3.1. OBJETIVO GENERAL. ................................................................................................................................... 3 3.2. OBJETIVO ESPECÍFICOS. ............................................................................................................................ 3 FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS:................................................................................................................... 3

4.

4.1. HIPÓTESIS GENERAL. .................................................................................................................................. 3 4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICO............................................................................................................................... 3 VARIABLES E INDICADORES ........................................................................................................................ 4

5.

5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES.................................................................................................................. 4 5.2. VARIABLES DEPENDIENTES. ..................................................................................................................... 4 6.

JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................................... 4

7.

METODOLOGÍA ................................................................................................................................................. 5 7.1. TIPO DE INVESTIGACION ........................................................................................................................... 5 7.2. POBLACION Y MUESTRA ............................................................................................................................ 5 ALCANCES Y LIMITACIONES ....................................................................................................................... 5

8.

8.1. ALCANCES DEL ESTUDIO. .......................................................................................................................... 5 8.2.

LIMITACIONES. ........................................................................................................................................ 6

FUNDAMENTO TEORICO ............................................................................................................................... 6

9.

9.1.

ANTECEDENTES. ...................................................................................................................................... 6

9.2. MARCO NORMATIVO. .................................................................................................................................. 7 9.3. ASPECTOS GENERALES. .............................................................................................................................. 8 9.4. BASES TEORICAS. .......................................................................................................................................... 8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................................................................... 11 10.

MATRIZ DE CONSISTENCIA ................................................................................................................... 12

11.

MATRIZ DE OPERACIONALIDAD ......................................................................................................... 13

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PROYECTO DE TESIS

1. MARCO REFERENCIAL 1.1 TITULO. PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION DE 500KVA EN EL DISEÑO MEDIANTE EL SOFTWARE ANSYS EN CUSCO-2020. 1.2 RESPONSABLE.  Estudiante: HUANCACHOQUE QUISPE REYNIERO 1.3 ÁMBITO GEOGRÁFICO. La zona geográfica donde influirá el diseño y las pruebas de pérdidas del núcleo del transformador del presente estudio, está ubicada en la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, laboratorio de la Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica. 2. EL PROBLEMA 2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Los transformadores son equipos eléctricos fundamentales en el sistema eléctrico, estando presente en todos los tramos de recorrido de la electricidad desde su generación en subestaciones elevadoras, hasta su consumo en centros de transformación y estaciones transformadoras de distribución. Esta investigación realizado trata sobre el cálculo de pérdidas en el hierro del núcleo de un transformador (perdidas constantes), haciendo uso del software ANSYS. En concreto se busca aportar un sistema de cálculos al campo de máquinas eléctricas. Dada la alta presencia de transformadores, es necesario hacer un estudio minucioso sobre las pérdidas constantes que en ellos se producen debido al circuito magnético. Generalmente al no poder calcular las pérdidas de potencia en el núcleo del transformador con exactitud antes de tenerlo construido, trae como consecuencia en muchos casos las perdidas obtenidas elevadas, por ende, se tendrá un transformador poco eficiente ya que las pruebas de pérdidas en el núcleo se realizan después de la construcción completa del transformador. Como se sabe las perdidas en el núcleo del transformador se puede hallar realizando el ensayo en vacío en un transformador ya construido, empleando el método de los dos vatímetros (mejor conocido como el método de Aron) con algunos instrumentos como el amperímetro, voltímetro y vatímetro; para y así obtener valores de potencia activa [W].

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Teóricamente se puede hallar valores de las potencias utilizando formulas analíticas como la de pérdidas por histéresis y perdidas por corrientes parasitas, siendo estas no muy exactas, cabe resaltar que para tener valores de perdidas exactas en el núcleo del transformador necesito construir primero y luego recién realizar medidas, y teóricamente puedo obtener valores pero estos no son exactos. Haciendo uso del software ANSYS y teniendo conocimiento sobre los cálculos matemáticos referenciales, específicamente en el tema de los “Elementos Finitos”, será posible hacer un cálculo óptimo de las perdidas en el núcleo del transformador antes de ser construido dado que esto será un gran aporte en la etapa del diseño (simulación) con resultados viables. Este tema en el ámbito industrial será de gran ayuda para las empresas dedicadas a diseñar transformadores, ya que podrán diseñar prototipos de núcleos de transformadores sin la necesidad de construirlos, manteniendo sus características del material B-H. Obteniendo resultados verídicos. El propósito es calcular las pérdidas de potencias en el núcleo del transformador en la etapa de diseño, utilizando el software ANSYS. Para así diseñar un transformador con pocas perdidas y con una gran eficiencia que permita satisfacer a los usuarios y grandes industrias en la utilización de los transformadores óptimos.

2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 2.2.1. PROBLEMA GENERAL. ¿Se podrá calcular las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de 500KVA en el diseño mediante el software ANSYS?

2.2.2. PROBLEMAS ESPECIFICOS. 1. ¿Cuáles serán las perdidas en el núcleo del transformador de 500KVA en el diseño? 2. ¿Se podrá modelar e identificar las pérdidas del transformador de 500 KVA mediante el software ANSYS? 3. ¿Se obtendrá valores factibles de las pérdidas de potencia según la norma ANSI con el uso del software ANSYS en el modelamiento de un transformador de distribución de 500KVA?

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3. FORMULACIÓN DE OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL. Determinar las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de distribución de 500KVA haciendo uso del software ANSYS.

3.2. OBJETIVO ESPECÍFICOS. 1. Identificar las pérdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA en el diseño. 2. Diseñar el modelamiento del transformador de distribución de 500KVA mediante el software ANSYS. 3. Validar los resultados obtenidos del software ANSYS con la norma ANSI (American National Standard Institute) 4. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS: 4.1. HIPÓTESIS GENERAL. Mediante el uso del software ANSYS se podrá calcular las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de distribución de 500KVA en el diseño con exactitud.

4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICO. 1. Se identificará las perdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA en el diseño. 2. Mediante el software ANSYS se modelará e identificará las pérdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA. 3. En el modelamiento de un transformador de distribución de 500KVA las pérdidas de potencia en el núcleo se obtendrán valores viables comparado a las normas ANSI.

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5. VARIABLES E INDICADORES 5.1. VARIABLES INDEPENDIENTES. 5.1.1. Variables.  Perdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA. 5.1.2. Indicadores.  Características B-H del Material Ferromagnético. 5.1.3. Instrumentos.  Tablas datos de cada tipo de material ferromagnético (curva de histéresis). 5.2. VARIABLES DEPENDIENTES. 5.2.1. Variables.  Diseño del núcleo del trasformador de distribución de 500KVA con el software ANSYS. 5.2.2. Indicadores. 

Formas geométricas de cada tipo de transformadores (secos monofásicos, trifásicos, autotransformadores, transformadores de potencia).

5.2.3. Instrumentos. 

Simulación adecuada de cada tipo de núcleo del transformador.

6. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Las condiciones actuales en las grandes industrias dedicadas a diseñar el transformador en cuanto al cálculo de las perdidas en el núcleo, un gran número de transformadores son poco eficientes por lo que se generan más perdidas en el núcleo, esto debido a la no aplicación de algunos softwares (simulaciones) o prototipos antes de construir el núcleo del transformador. Esto permite plantear un estudio para mejorar la eficiencia del transformador, con el objetivo de satisfacer a los usuarios y grandes industrias en su utilización. El presente trabajo con aplicación en la Ingeniería Eléctrica propone que se calculará las pérdidas producidas en el núcleo de un transformador sin necesidad de construirlo y realizar el ensayo en vacío, esto en la etapa de simulación con resultados viables, este tema en el ámbito industrial será de gran ayuda para las empresas dedicadas a diseñar 4

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transformadores ya que podrán diseñar prototipos de núcleos de transformadores sin la necesidad de construirlos. Logrando así mejorar la imagen de la empresa de construcción de transformadores. Con la realización de esta propuesta se busca disminuir las perdidas en el núcleo del transformador y aumentar la eficiencia. 7. METODOLOGÍA 7.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN El siguiente trabajo de investigación planteado tendrá un enfoque cuantitativo ya que se harán dimensiones o, mediciones para responder las hipótesis. Con base a las dimensiones numéricas que se realizarán se harán comparaciones con los resultados a partir de un software, así pudiendo establecer las causas de los eventos y fenómenos que se estudian. 7.2. POBLACIÓN Y MUESTRA 7.2.1. Población Se considera como un ámbito de estudio al conjunto de tipos de transformadores del laboratorio de la escuela profesional de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. 7.2.2. Muestra Transformador trifásico de distribución diseñado por los alumnos egresados de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco de la escuela profesional de Ingeniería Eléctrica. 8. ALCANCES Y LIMITACIONES 8.1. ALCANCES DEL ESTUDIO.  El presente trabajo comprende el hallar las pérdidas de potencia en el diseño del núcleo de un transformador de distribución trifásico, tal estudio se puede aplicar también a: -Transformadores Secos Monofásicos y Trifásicos. -Transformadores de Potencia. -Autotransformadores trifásicos y monofásicos.

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8.2. LIMITACIONES.  Las limitaciones del presente estudio radican en la falta de conocimiento del software ANSYS. 9. FUNDAMENTO TEORICO 9.1. ANTECEDENTES. Para la realización de la presente tesis se tomó como referencia las siguientes tesis que describiremos a continuación. TITULO DE TESIS “DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN TRANSFORMADOR MONOFASICO DE DISTRIBUCION 15 KVA TIPO TNAQUE PARA EL LABORATORIO DE ALTA TENSION DE LA UPS-GYE” PRESENTADO POR: AQUINO CASTRO GUACHICHULCA CRISTHIAN OLIVER.

DIEGO

ADOLFO,

ZUÑIGA

El propósito de este proyecto es detallar el proceso de diseño y construcción del transformador de distribución ya que actualmente existen fabricas nacionales las cuales cuentan con proceso de manufactura calificado para cumplir las normas exigidas por el Instituto Ecuatoriano de Normalización INEM y Ministerio de Electricidad y Energía Renovable MEER para que los trasformadores puedan ser instalados en el sistema de distribución nacional. CONCLUSIONES  Este proyecto de grado contiene el diseño eléctrico y construcción de un transformador monofásico de distribución, se consideran todas las características eléctricas y valores mínimos para que el transformador a construir cumpla con las especificaciones técnicas exigidas en la norma NTM INEN 2120.  El diseño del transformador conmutable fue realizado, probado y medido en laboratorio de tal forma que los indicadores a los protocolos cumplen las normas vigentes a las que se hace referencia en el desarrollo de nuestro proyecto, el transformador puede dar servicio a los dos niveles de tensión planteados. TITULO DE TESIS “ANÁLISIS COMPARATIVO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS CON NÚCLEO CIRCULAR ACORAZADO CON RESPECTO A LOS CONVENCIONALES”

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PRESENTADO POR: HURTADO GONZÁLES VÍCTOR LUIS. CONCLUSIONES  Efectuado el análisis comparativo de los transformadores monofásicos acorazados, se ha establecido que se alcanza una mejora de los costos de hasta el 34 por ciento en éstas máquinas.  Efectuada la comparación se aprecia que, al utilizarse menores longitudes de circuito magnético, y menores longitudes de cobre se logra menores pérdidas por estos motivos en hasta 35% lo que significa igual porcentaje en la reducción de las pérdidas en este tipo de máquinas.  Se ha podido apreciar que, el transformador con núcleo circular acorazado presenta la menor longitud de circuito magnético y comparado con el convencional muestra una longitud menor hasta en 37% por ciento respecto a la muestra.  La comparación muestra que el núcleo circular acorazado tiene una sección de núcleo en plena correspondencia con la forma circular que adoptan las espiras presentando menores costos por este motivo.  Del análisis de la forma de recuperación de los flujos de dispersión, el núcleo circular acorazado presenta mejor recuperación de los flujos de dispersión que los convencionales.  Se aprecia también que los transformadores con núcleo acorazado convencional mejorado y en el transformador de núcleo circular acorazado, con la ayuda de medios informáticos se puede construir aquel cuyas dimensiones guarde correspondencia con sus costos, permitiendo de esta manera construir el más económico para un modelo dado. 7 La comparación nos permitió discernir que el transformador con núcleo circular acorazado se construye con menor cantidad de cobre y hierro, y por tanto se tiene menores pérdidas por esos aspectos que los otros dos modelos.  El desarrollo y generalización del uso del núcleo circular acorazado se avizora para cuando el desarrollo del uso de ferritas se generalice en transformadores de potencia y distribución, pues significaría una enorme facilidad en su construcción, y la reducción al mínimo de materiales de desecho en los procesos de corte de las chapas.  De la comparación se desprende que el transformador con núcleo acorazado mejorado, cuando se hace un diseño más exacto ajustado a sus requerimientos, presenta un importante ahorro en materiales tanto en cobre como en hierro, que llega incluso al 30 Por ciento respecto al modelo, haciéndolo también importante. 9.2. MARCO NORMATIVO.  Norma europea de aceros (EN).  Instituto americano del hierro y acero (AISI). 7

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 Sección americana de la asociación internacional para el ensayo y materiales (ASTM) A 876, 343 y 718.  Asociación estándar Japonés (JIS).  NORMA NTE INEN 2 111:98  Las normas IEC-60044 y ANSI/IEEE C57.13.  IEC – 60044 Instrument transformer  ANSI/IEEE – C 57.13 Standard Requeriments for instrument transformers  IEC-60 High – voltage Test Techniques  ASTM-A 876 Standard Specification for Flat-Rolled, Grain-Oriented, Silicon-Iron,  Electrical Steel, Fully Processed Types 9.3. ASPECTOS GENERALES. El Electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell. El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, liquidas y gaseosas. Se le considera como una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.[1] El funcionamiento tanto de las maquinas estáticas como rotativas se rige en las leyes fundamentales del electromagnetismo y por lo tanto se requiere, antes de proceder al estudio de las maquinas objeto de este proyecto, la exposición y definición de dichas. Por lo tanto, en los siguientes puntos se ha realizado un breve resumen de las leyes más importantes para el electromagnetismo y de la teoría de máquinas eléctricas. 9.4. BASES TEORICAS. a) Núcleo del transformador El núcleo constituye el circuito magnético que transfiere energía de un circuito a otro y su función principal es la de conducir el flujo activo. Está sujeto por el herraje o bastidor, se construye de laminaciones de acero al silicio (4%) y sus gruesos son del orden de 0.014 de pulgadas (0.355 mm) con un aislante de 0.001 de pulgadas (0.0254 mm).[2] b) Transformador 8

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Es un maquina estática exclusiva de corriente alterna, que tiene por propiedad variar las dos variables de la potencia eléctrica como son la tensión y la corriente. c) Perdidas en el Núcleo del Transformador Las pérdidas en el núcleo del transformador generalmente se refieren a las pérdidas del núcleo por el tipo de material y a las perdidas en los devanados del transformador. En el análisis de pérdidas de potencia en el transformador se analizará el circuito magnético y el circuito eléctrico ya que cada uno de estos tipos de circuito presentan perdidas por circunstancias totalmente diferentes. [3] d) Circuito magnético Está relacionado con el núcleo del transformador y con el flujo inducido por el circuito eléctrico. Las pérdidas producidas en el circuito magnético del transformador son las siguientes: e) Flujos dispersos: El flujo de dispersión en su trayecto en un transformador real este se dispersa en pequeñas cantidades dependiendo de la forma del núcleo, produciendo una pérdida de potencia, puesto que el flujo inducido no llega totalmente al segundo devanado si no que una parte de este se pierde en el trayecto. Estas pérdidas generalmente se producen en los bordes del núcleo magnético.[3] Puesto que tendrá mucho que ver las medidas exactas del núcleo ya sea en el entrehierro o en los escalones que se formaran el núcleo. f) Ciclo de histéresis: El material de uso para el núcleo será constante con sus propias características es decir estas no cambian por la carga, por la corriente en el bobinado, por los voltajes o por el número de espiras, puesto que el flujo magnético es constante y depende únicamente del material que obviamente ya está construido y no sufrirá ninguna modificación durante su funcionamiento. g) Corrientes parasitas: Cuando en un transformador se induce un campo magnético, por la ley de Faraday aparece en el material también una fem inducida la cual da lugar a unas corrientes parasitas que circularan por el material.[3] h) Diseño del transformador “… el cálculo de máquinas, pese a lo trabajado que ha sido su racionalización, no es todavía una ciencia exacta y requiere aún la experiencia y el “ojo clínico” del constructor para llegar a resultados óptimos”[4] “Las dimensiones de la Máquina habrán de convenir a las características que se espera obtener de ella. Pero el problema es tan complejo por la variedad de condiciones que pueden plantearse y la abundancia de incógnitas que aparecen, que su resolución matemática directa, al menos en el estado actual del cálculo por 9

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procedimientos manuales, es inabordable. Sin duda en un futuro próximo, la aplicación de los ordenadores electrónicos que ya empieza a introducirse en esta rama, permitirá plantear y resolver rápidamente un gran número de ecuaciones simultaneas entre los datos y las dimensiones, según hemos ido viendo, con el fin de abreviar o suprimir los tanteos y orientaciones empíricas a los cuales es inevitable acudir todavía y que solamente pueden acotarse con un cierto sentido y experiencia del creador de la Máquina”[5] i) Sobre los materiales.-En cuanto a los materiales a emplear, las normas internacionales nos indican respecto al hierro para trasformadores de distribución que: “El material del núcleo deberá ser hierro magnético al silicio de grano orientado laminado en frío, cristales orientados, libre de fatiga por envejecimiento, de alta permeabilidad y pérdidas por histéresis reducidas. Las láminas tendrán por ambos lados un aislante resistente al aceite caliente. El diseño y construcción deberán ser tales que las corrientes circulantes sean mínimas.” [6] En cuanto al prensado del núcleo nos refiere: “El núcleo deberá ser asegurado por una estructura de prensado que permita reducir las vibraciones y el nivel de ruido.” [6] “Los pernos que sostienen juntas las láminas deben aislarse cuidadosamente para evitar pérdidas y puntos calientes.” [6] j) Laminas del transformador Son un conjunto de chapas apiladas que conformara al núcleo del transformador y estas laminas están cortados por distintas medidas con la finalidad de formar un núcleo en forma de escalones para que no haya una mayor perdida y con el propósito de disminuir los flujos de dispersión. k) Aislador de laminas Es un material aislante del paso de la corriente, puede ser papel, esmalte o carlita son los materiales más utilizado en su comercio. Estés aislantes cumplen la función de disminuir las perdidas por corrientes parasitas que se genera en los materiales ferromagnéticos; y estos están aisladas entre chapas con el material aislante, lo más utilizado es el esmalte ya que pude soportar mayores temperaturas. “De la practica constructiva surgen relaciones empíricas entre las distintas Dimensiones del transformador” [7]

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1]Cheng, D. K. (1998). Fundamento de Electromagnetismo para Ingenieria . Mexico: Addison Wesley Publisisng . [2]Luis Zhunio, A. M. (2000). Perdidas de Potencia en el Transformador. [3]Harper, G. E. (2005). Curso de Transformadores y Motores de Induccion. Mexico: Noriega. [4]Corrales, M. J. (1976). Calculo Industrial de Maquinas Electricas Tomo I . Barcelona . [5]Corrales, M. J. (1976). Calculo Industrial de Maquinas Electricas Tomo II . Barcelona .

[6]. IEEE SC18. IEEE Standard Terminology for Power and Distrinution Transformers.; C57 2002. [7]F., S. (s.f.). Tranformadores. Barcelona: MARCOMBO.

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10. MATRIZ DE CONSISTENCIA TITULO: “CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN EN LA ETAPA DEL DISEÑO EN CUSCO-2020.” PROBLEMA

OBJETIVOS

HIPOTESIS

ALCANCES Y LIMITACIONES

VARIABLES

METODOLOGIA

FORMULACION DEL PROBLEMA PROBLEMA GENERAL

OBJETIVO GENERAL

¿Se podrá calcular las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de 500KVA en el diseño mediante el software ANSYS?

Determinar las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de distribución de 500KVA haciendo uso del software ANSYS.

PROBLEMAS ESPECIFICOS  ¿Cuáles serán las pérdidas en el núcleo del transformador de 500KVA en el diseño?  ¿Se podrá modelar e identificar las pérdidas del transformador de 500 KVA mediante el software ANSYS?  ¿Se obtendrá valores factibles de las pérdidas de potencia según la norma ANSI con el uso del software ANSYS en el modelamiento de un transformador de distribución de 500KVA? JUSTIFICACIÓN Las condiciones actuales en las grandes industrias dedicadas a diseñar el transformador en cuanto al cálculo de las perdidas en el núcleo, un gran número de transformadores son poco eficientes por lo que se generan más perdidas en el núcleo, esto debido a la no aplicación de algunos softwares (simulaciones) o prototipos antes de construir el núcleo del transformador. Esto permite plantear un estudio para mejorar la eficiencia del transformador, con el objetivo de satisfacer a los usuarios y grandes industrias en su utilización. El presente trabajo con aplicación en la Ingeniería Eléctrica propone que se calculará las pérdidas producidas en el núcleo de un transformador sin necesidad de construirlo y realizar el ensayo en vacío, esto en la etapa de simulación con resultados viables, este tema en el ámbito industrial será de gran ayuda para las empresas dedicadas a diseñar transformadores ya que podrán diseñar prototipos de núcleos de transformadores sin la necesidad de construirlos. Logrando así mejorar la imagen de la empresa de construcción de transformadores. Con la realización de esta propuesta se busca disminuir las perdidas en el núcleo del transformador y aumentar la eficiencia.

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Identificar las pérdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA en el diseño.

HIPÓTESIS GENERAL Mediante el uso del software ANSYS se podrá calcular las pérdidas de potencia en el núcleo de un transformador de distribución de 500KVA en el diseño con exactitud.

ALCANCE DE ESTUDIO  El presente trabajo comprende el hallar las pérdidas de potencia en el diseño del núcleo de un transformador de distribución trifásico, tal estudio se puede aplicar también a: o

HIPÓTESIS ESPECIFICOS

 Diseñar el modelamiento  Se identificará las del transformador de pérdidas en el núcleo distribución de 500KVA del transformador de mediante el software distribución de ANSYS. 500KVA en el diseño.

INDEPENDIENTES:

o o

Transformadores Secos Monofásicos y Trifásicos. Transformadores Potencia.

de

Autotransformadores trifásicos y monofásicos.

 Validar los resultados  Mediante el software LIMITACIONES obtenidos del software ANSYS se modelará e ANSYS con la norma identificará las  Las limitaciones del presente ANSI (American National estudio radican en la falta de pérdidas en el núcleo Standard Institute) conocimiento del software del transformador de ANSYS. distribución de 500KVA.  En el modelamiento de un transformador de distribución de 500KVA las pérdidas de potencia en el núcleo se obtendrán valores viables comparado a las normas ANSI.

 Perdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA. Indicadores  Características B-H del Material Ferromagnético. Instrumentos

 Tablas datos de cada tipo de material ferromagnético (curva de histéresis). DEPENDIENTES:  Diseño del núcleo del trasformador de distribución de 500KVA con el software ANSYS.

TIPO DE INVESTIGACIÓN El siguiente trabajo de investigación planteado tendrá un enfoque cuantitativo ya que se harán dimensiones o, mediciones para responder las hipótesis. Con base a las dimensiones numéricas que se realizarán se harán comparaciones con los resultados a partir de un software, así pudiendo establecer las causas de los eventos y fenómenos que se estudian. POBLACIÓN Se considera como un ámbito de estudio al conjunto de tipos de transformadores del laboratorio de la escuela profesional de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco.

Indicadores 

MUESTRA Formas geométricas de cada tipo de transformadores (secos monofásicos, trifásicos, autotransformadores, transformadores de potencia).

Transformador trifásico de distribución diseñado por los alumnos egresados de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco de la escuela profesional de Ingeniería Eléctrica.

Instrumentos 

Simulación adecuada de cada tipo de núcleo del transformador.

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11. MATRIZ DE OPERACIONALIDAD “CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN EL NÚCLEO DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN EN LA ETAPA DEL DISEÑO EN CUSCO-2020.” VARIABLES

DEFINICION CONCEPTUAL

INDEPENDIENTES

Perdidas en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA.

DEPENDIENTES

Diseño del núcleo del trasformador de distribución de 500KVA con el software ANSYS.

Perdidas existentes en el núcleo del transformador de distribución de 500KVA por el mal dimensionamiento de los materiales ferromagnéticos

Diseñar un núcleo del transformador de distribución de 500KVA con dimensiones exactas. Por lo tanto, habrá menos perdidas y la eficiencia del transformador será mayor.

DIMENSIONES

INDICADORES

Hacer cálculos  Tener en matemáticos para consideración la determinar las pérdidas curva (B-H). en el núcleo del  Utilizar la fórmula de transformador. corrientes de Foucault. Hacer pruebas de circuito abierto para determinar las pérdidas constantes.

Hacer mediciones exactas para el apilamiento de las chapas para el núcleo del transformador.

FUENTES

EMPRESAS NACIONALES E INTERNACIONALES DE FABRICA DE TRANSFORMADORES (TRAFOPAR)

INSTRUMENTOS

Tablas datos de cada tipo de material ferromagnético (curva de histéresis).

 Medir la potencia en circuito abierto.

 Formas geométricas de cada tipo de transformadores (secos monofásicos, trifásicos, autotransformadores, transformadores de potencia).

EMPRESAS NACIONALES E INTERNACIONALES DE FABRICA DE TRANSFORMADORES (TRAFOPAR)

Simulación adecuada de cada tipo de transformador.

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