TRANSFORMADOR J.M. ARROYO

Transcripción

1 J.M. ARROYO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES UNIERSIDAD DE CASTILLA - LA MANCHA CAMPUS UNIERSITARIO S/N E-307 CIUDAD REAL ESPAÑA MARZO 00

2 CONTENIDOS. INTRODUCCIÓN. ASPECTOS CONSTRUCTIOS. MONOFÁSICO REAL 3. TRIFÁSICO EN RÉGIMEN EQUILIBRADO 4. ES EN PARALELO 5. AUTO 6. CON TOMAS 7. DE MEDIDA (TENSIÓN, INTENSIDAD) 8. MAGNITUDES UNITARIAS

3 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS 3

4 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS 4

5 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS 5

6 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS 6

7 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS A) NÚCLEO CHAPAS DE ACERO AL SILICIO LAMINADAS EN FRÍO (GRANO ORIENTADO) CAPA AISLANTE (0,0 mm) CARLITE COLUMNAS, CULATAS, ENTANAS DEL NÚCLEO, JUNTAS SEGÚN LA POSICIÓN RELATIA NÚCLEO - DEANADO ACORAZADAS (NÚCLEO ABRAZA DEANADO) DE COLUMNAS (DEANADO ABRAZA NÚCLEO) 7

8 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS SECCIÓN TRANSERSAL PEQUEÑA POTENCIA: SECCIÓN CUADRADA GRAN POTENCIA: POLÍGONO ESCALONADO (CRUCIFORME) CANALES DE ENTILACIÓN 8

9 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS FIJACIÓN MECÁNICA DE CHAPA (IBRACIONES) B) DEANADOS HILOS DE COBRE (BARNIZ) PLETINA DE COBRE (FIBRA DE ALGODÓN O CINTA DE PAPEL) SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE LOS ARROLLAMIENTOS: CONCÉNTRICOS ALTERNADOS (DISMINUCIÓN FLUJO DISPERSO) 9

10 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS B.T. A.T. B.T. A.T. A.T. B.T. B.T. C) SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN PÉRDIDAS CALOR TEMPERATURA MÁQUINA PEQUEÑAS POTENCIAS: ES EN SECO 0

11 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS POTENCIAS ELEADAS: ES EN BAÑO DE ACEITE MAYOR CONDUCTIIDAD TÉRMICA QUE EL AIRE MAYOR RIGIDEZ DIELÉCTRICA QUE EL AIRE ENEJECIMIENTO INHIBIDORES DEPÓSITO DE EXPANSIÓN ( 8%) ACEITE MINERAL: INFLAMABLE Y APORES MEZCLAS EXPLOSIAS

12 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS ACEITE SINTÉTICO ( ASKAREL ) IMPACTO ECOLÓGICO ACEITES DE SILICONA ALETAS, ENTILADORES, INTERCAMBIADORES DE CALOR (MA) D) AISLADORES PASANTES Y OTROS ELEMENTOS PASATAPAS

13 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS RELÉ DE BUCHHOLTZ (GAS) SOBRECARGAS, FALLOS DE AISLAMIENTO, ETC. CALENTAMIENTO ANÓMALO APOR DE ACEITE SISTEMA DE DOS FLOTADORES: ALARMA Y DESCONEXIÓN 3

14 PRINCIPALES ASPECTOS CONSTRUCTIOS E) PLACA DE CARACTERÍSTICAS DEL POTENCIA NOMINAL TENSIONES NOMINALES FRECUENCIA IMPEDANCIA EQUIALENTE (%) 4

15 FUNCIONAMIENTO DE UN REAL SENTIDO HORARIO φ φ φ + φ φ φ d d dφ dφ dφd e N N + N dt dt dt 5

16 FUNCIONAMIENTO DE UN REAL dφ dφ dφd e N N N dt dt dt dφ dφd v Ri + e Ri + N + N dt dt dφ dφd e Ri + v N N dt dt SI SE DEFINEN LAS INDUCTANCIAS DE DISPERSIÓN: L L d d dφ d N X L d ω di dφ d N X L d ω di 6

17 FUNCIONAMIENTO DE UN REAL v e + R i + di L d dt e N dφ dt e v + R i + di L d dt e N dφ dt E E 4,44fN 4,44fN φ φ m m E E N N m 7

18 FUNCIONAMIENTO DE UN REAL E + R I + jx I E + R I + jx I CAÍDA TENSIÓN TRAFO INDUSTRIAL A PLENA CARGA: - 0% U NOM E E m (APROXIMADAMENTE) 8

19 CIRCUITO EQUIALENTE REDUCCIÓN AL PRIMARIO: ALORES INSTANTÁNEOS: N i N i Rφ RÉGIMEN SENOIDAL: N I N I Rφ ef ( R + jx ) I + E N N ( R + jx ) I + RI + + N N N N jx I N N I N N I φ R N ef 9

20 CIRCUITO EQUIALENTE REFERIDA AL PRIMARIO I I' I N N CORRIENTE DE ACÍO O DE EXCITACIÓN I N 0 ef φ R POR LO TANTO: ( ) ( ) N N N N I jx R I jx R ( ) ( ) N N N N I N N jx R I jx R

21 CIRCUITO EQUIALENTE N ' N ( R + jx) I + ( R' + jx' ) I' + ' REFERIDA AL PRIMARIO N R R' R N REFERIDA AL PRIMARIO N X X' N X REFERIDA AL PRIMARIO

22 CIRCUITO EQUIALENTE REAL PÉRDIDAS MAGNÉTICAS R FE I 0 I FE PÉRDIDAS EN EL HIERRO Iµ CORRIENTE DE MAGNETIZACIÓN I R X X R I + I 0 + I FE I µ R FE X µ

23 CIRCUITO EQUIALENTE EN LA PRÁCTICA, DEBIDO A QUE I 0 <<< I, I SE SUELE TRABAJAR CON UN CIRCUITO APROXIMADO I R X X R I I R cc X cc I + I I 0 + I FE I µ I FE I µ R FE X µ R FE X µ R cc R + R RESISTENCIA DE CORTOCIRCUITO X cc X + X REACTANCIA DE CORTOCIRCUITO 3

24 ENSAYO DE ACÍO: MONOFÁSICO ~ P I 0 i 0 MEDIDAS: 0, 0, P 0, I 0 I 0 I FE + ϕ 0 0 E 0 0 R FE X µ I µ I 0 I FE I µ φ 4

25 ENSAYO DE ACÍO: MONOFÁSICO P 0 0 RFE R FE I FE R 0 FE I µ I 0 IFE 0 Xµ I µ Cos ϕ 0 P 0 I 0 0 m N 0 5

26 ENSAYO DE CORTOCIRCUITO TENSIÓN ARIABLE DE C.A. cc P cc I cc CORTOCIRCUITO MEDIDAS: cc, P cc, I cc + I cc R cc X cc cc Z cc I cc X cc I cc cc ϕ cc R cc I cc I cc 6

27 ENSAYO DE CORTOCIRCUITO P cc R I cc cc R cc Z cc I cc cc X cc Z cc R cc R R + cc cc X + R' X X' Cos ϕ cc P cc I cc cc 7

28 MONOFÁSICO EN CARGA I 0 ÍNDICE DE CARGA C I I N I' I' N I I N C PLENA CARGA C > SOBRECALENTAMIENTO (ADMITIDO NORMA UNE POCO TIEMPO) MAGNITUDES DE INTERÉS: CAÍDA DE TENSIÓN RENDIMIENTO 8

29 CAÍDA DE TENSIÓN CAÍDA DE TENSIÓN INTERNA 0 0 CAÍDA DE TENSIÓN RELATIA O REGULACIÓN ε c 00 % REFERIDA AL PRIMARIO: 0 ε c N N ' 00 % EN CARGA: ε c ' 00 % 9

30 CAÍDA DE TENSIÓN. APROXIMACIÓN DE KAPP CIRCUITO EQUIALENTE APROXIMADO. FACTOR DE POTENCIA INDUCTIO + N R cc X cc I + N ϕ X cc I O ϕ P Q Z L R cc I M T S R ϕ N N + (R cc + jx cc )I N ' OS OP PS N ' PS PR 30

31 CAÍDA DE TENSIÓN. APROXIMACIÓN DE KAPP PR PQ + QR PQ + MN PR R cc I Cos(ϕ ) + X cc I Sen(ϕ ) N ' R cc I Cos(ϕ ) + X cc I Sen(ϕ ) N ' C R cc I N Cos(ϕ ) + C X cc I N Sen(ϕ ) APROXIMACIÓN DE KAPP: ε c C ε Rcc Cos(ϕ ) + C ε Xcc Sen(ϕ ) 3

32 CAÍDA DE TENSIÓN ε cc ZccI N N 00 ε Rcc RccI N N 00 RccI' N N 00 ε Xcc XccI N N 00 IMPEDANCIA DE CORTOCIRCUITO EN p.u.: EFECTO FERRANTI: XccI' N Z N cc p.u. 00 CON F.D.P. CAPACITIO ε c PUEDE SER NEGATIA ε c C ε Rcc Cos(ϕ ) C ε Xcc Sen(ϕ ) ε Rcc + jε Xcc 3

33 PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO RENDIMIENTO η η P P P P PERD P P + P PERD PERD PÉRDIDAS ) HIERRO: P FE P 0 ) COBRE: P CU I' R cc C I' NR cc C P cc P0 + η P + P C Pcc 0 + C P cc 33

34 PÉRDIDAS Y RENDIMIENTO POTENCIA DEL SECUNDARIO ( P ) POR LO TANTO: P I Cos(ϕ ) C I N Cos(ϕ ) η C I N P0 Cos( + ϕ C Pcc ) + P 0 + C Pcc C I N CINCos( ϕ Cos( ϕ ) + P 0 ) + C Pcc RENDIMIENTO MÁXIMO: P 0 C OPT Pcc C OPT P P 0 cc 34

35 BANCOS TRIFÁSICOS ES TRIFÁSICOS φ A A i A i a a φ B B i B i b b φ C C i C i c c 35

36 ES TRIFÁSICOS CONDICIONES EQUILIBRADAS: LAS TRES MÁQUINAS IDÉNTICAS TRABAJANDO EN IDÉNTICAS CONDICIONES DESFASE ENTRE MAGNITUDES DE 0º 36

37 ES TRIFÁSICOS PROPIEDADES EN RÉGIMEN EQUILIBRADO: ) TRAFOS TRIFÁSICOS UNIÓN DE 3 MÁQUINAS ) φ A + φ B + φ C 0 AHORRO DE MATERIAL DE 3 COLUMNAS (CORE - TYPE) FASES LATERALES (a, c) MAYOR LONGITUD FASE CENTRAL (b) DESEQUILIBRIOS INTENSIDADES MAGNETIZANTES POCA IMPORTANCIA FORMA CONSTRUCTIA MUY EXTENDIDA 37

38 ES TRIFÁSICOS OTRAS FORMAS CONSTRUCTIAS: ) ES DE 5 COLUMNAS ARROLLAMIENTOS EN LAS COLUMNAS CENTRALES EL FLUJO SE CIERRA POR LAS LATERALES MENOR SECCIÓN CULATA (MENOR ALTURA TOTAL) ) ES ACORAZADOS (SHELL - TYPE) 38

39 ES TRIFÁSICOS CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE CIRCUITO MAGNÉTICO A) FLUJOS LIBRES HAY MALLAS DONDE SÓLO ACTÚA I DE UNA FASE B) FLUJOS LIGADOS EN CADA MALLA ACTÚAN I DE ARIAS FASES BANCO TRIFÁSICO TRES COLUMNAS CINCO COLUMNAS ACORAZADOS 39

40 ES TRIFÁSICOS COMPARACIÓN BANCOS TRIFÁSICOS S. ES TRIFÁSICOS COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO IDÉNTICO ES TRIFÁSICOS: MENOR PESO MENORES PÉRDIDAS MENOR OLUMEN DE MÁQUINA Y PARQUE AERÍA: OTRO TRIFÁSICO 40

41 ES TRIFÁSICOS BANCOS TRIFÁSICOS: AERÍA: RESERA DEL 33% MEJORES CONDICIONES DE TRANSPORTE UTILIZACIÓN TÍPICA: ES TRIFÁSICOS SALO CENTROS DE TRANSFORMACIÓN DE GRANDES POTENCIAS 4

42 ES TRIFÁSICOS MAGNITUDES NOMINALES Y PARÁMETROS POTENCIA NOMINAL, S N (ka), TRIFÁSICA TENSIÓN NOMINAL PRIMARIA ( N ) (TENSIÓN COMPUESTA) TENSIÓN NOMINAL SECUNDARIA ( N ) (TENSIÓN COMPUESTA) INTENSIDAD NOMINAL: I N S N 3 U N 4

43 ES TRIFÁSICOS RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN (k) RELACIÓN NÚMERO DE ESPIRAS GRUPO DE CONEXIÓN Dd, Yy Dy Yd Dz Yz RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN (k) N N N 3 N N 3 N N 3 N N 3 N 43

44 ÍNDICE HORARIO DISTINTOS TIPOS DE CONEXIÓN ORIGINAN DIFERENCIAS DE FASE ENTRE TENSIONES COMPUESTAS DE PRIMARIO Y SECUNDARIO ÍNDICE HORARIO RETRASO DEL LADO DE MENOR TENSIÓN (R ) RESPECTO AL DE TENSIÓN MÁS ELEADA (R) MEDIDO EN MÚLTIPLOS DE 30º AGUJA GRANDE (ALTA TENSIÓN) AGUJA PEQUEÑA (BAJA TENSIÓN) HORA CORRESPONDIENTE R R R R R R YNd YNd YNyn0 44

45 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA R R + U + U U ' U S S + U + U ' N N T T + U + W U ' W 45

46 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA U U U ' U R R S U N N U ' S T U W U ' W T HIPÓTESIS: SISTEMA EQUILIBRADO, SECUENCIA DIRECTA U u U 0 U v U -0 U w U 0 U u U 0 U v U -0 U w U 0 46

47 IDEAL: ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA U RS U U' U N N' u U U' RS U' u U' U U' RS RS ( 0 0) ( 0 0) U U' U U' 0 N N' 0 47

48 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA DESFASE 0º CONEXIÓN YNyn0 U W U T U' U W ' T U' U' U ' S U U ' R U U U R U U S 48

49 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO R R + U + U U ' U S S + U + U ' N T T + U + W U ' W 49

50 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO U U U ' U R R S U N U ' S T U W U ' W T HIPÓTESIS: IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO, SECUENCIA DIRECTA 50

51 ÍNDICE HORARIO. CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO U RS U U U U' U RS ' U U' RS RS ( 0 0) ( ) U U' 3U 30 U' 60 3 N N' 30 U W U T CONEXIÓN YNd U' U' U W ' TS U U ' T ' SR U' R N U ' S 30º U' U U ' RT U U U R U U S 5

52 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO U U U ' U R R S U N U ' S T U W U ' W T HIPÓTESIS: IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO, SECUENCIA DIRECTA 5

53 ÍNDICE HORARIO. CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO U RS U U U U' U RS ' U U U' RS RS ( 0 0) U U' 0 3U 30 U' 0 3 N N' 30 U W U T CONEXIÓN YNd U' U' U W ' TR U ' ST U ' T U' U ' S N U 30º ' R U U ' RS U U U R U U S 53

54 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN TRIÁNGULO-ESTRELLA U U U ' U R R U U ' S N S T U W U ' W T HIPÓTESIS: IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO, SECUENCIA DIRECTA 54

55 ÍNDICE HORARIO. CONEXIÓN TRIÁNGULO-ESTRELLA U RS U U U' RS U' U U' U U' RS RS U' U 0 ( 0 0) U 0 3U' 30 N 30 3N' CONEXIÓN Dyn U W U TR U' U W ' T U' U U' ' S U U ST U T U U ' R U N 30º S U R U U U RS 55

56 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO R U U U ' U R U U ' S S T U W U ' W T HIPÓTESIS: SECUENCIA DIRECTA, IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO 56

57 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO U RS U U U' U RS ' U U U' RS RS U 0 U' 0 N N' 0 T CONEXIÓN Dd0 U U ST U W U TR U' U ' ST T U' U W ' TR S U U U RS R S U' U U ' RS R 57

58 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO R U U U ' U R U U ' S S T U W U ' W T HIPÓTESIS: SECUENCIA DIRECTA, IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO 58

59 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN TRIÁNGULO-TRIÁNGULO U RS U U U' U RS ' U U' RS RS U 0 U' 80 0 N N' 60 CONEXIÓN Dd0 U U ST S T U W U TR U U U RS R 30º U' U' U U ' RT T 30º U W ' TS S U' R U ' SR 59

60 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ZIGZAG R U U U' U U' U R S U N ' U N ' U S T U W ' U W ' U W T HIPÓTESIS: SECUENCIA DIRECTA, IDEAL, SISTEMA EQUILIBRADO 60

61 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ZIGZAG U RS U U U U' RS U' U U' + U' W U' + 3 U' U U' RS RS ( 0 0) U 3 U' 0 3 N' 3N N N' 50 CONEXIÓN YNzn5 6

62 ÍNDICE HORARIO CONEXIÓN ESTRELLA-ZIGZAG U W U T U' U ' S U ' R U' U U' W U U S U' N 50º U' U U ' T U' W U U U R 6

63 ESQUEMA EQUIALENTE ESQUEMA EQUIALENTE POR FASE REFERIDO A UN LADO TRIFÁSICO: ESTRELLA DE IMPEDANCIAS Z Z I ' I ' + + Z 0 ' I 0 I, ', I ', I0 TENSIONES SIMPLES INTENSIDADES SIMPLES 63

64 ENSAYO DE ACÍO CONEXIÓN: TENSIÓN NOMINAL DEANADO DE MENOR TENSIÓN ABIERTO DEANADO DE MAYOR TENSIÓN LECTURAS: POTENCIA TOTAL ABSORBIDA (TRIFÁSICA) P 0 INTENSIDAD DE FASE I 0A, I 0B, I 0C POR DESEQUILIBRIO EN EL CIRCUITO MAGNÉTICO: I + 3 ( I + I ) 0 0A 0B I0C 64

65 ENSAYO DE ACÍO: TRIFÁSICO P RFEIFE RFE R FE 0 SIMPLE LÍNEA 3 LÍNEA CONEXIÓNEN ESTRELLA CONEXIÓNEN TRIÁNGULO 0 I FE R FE I µ I 0 IFE 0 Xµ I µ I 0 I SIMPLE I I LÍNEA LÍNEA 3 CONEXIÓNEN ESTRELLA CONEXIÓNEN TRIÁNGULO 65

66 ENSAYO DE CORTOCIRCUITO CONEXIÓN: INTENSIDADES NOMINALES TENSIÓN REDUCIDA DEANADO DE MAYOR TENSIÓN CORTOCIRCUITO DEANADO DE MENOR TENSIÓN LECTURAS: TENSIÓN DE CORTOCIRCUITO, cc, COMPUESTA POTENCIA TOTAL ABSORBIDA, P cc, TRIFÁSICA 66

67 ENSAYO DE CORTOCIRCUITO P cc 3R I cc cc R cc I cc I SIMPLE I I LÍNEA LÍNEA 3 CONEXIÓNEN ESTRELLA CONEXIÓNEN TRIÁNGULO cc Z cc IN X cc Z cc R cc cc SIMPLE LÍNEA 3 LÍNEA CONEXIÓNEN ESTRELLA CONEXIÓNEN TRIÁNGULO R + cc R R' X cc X + X' 67

68 CIRCUITO MONOFÁSICO EQUIALENTE ESTRELLA-ESTRELLA R A a Z L I L Z T S C C A B B t c a b' c' c s b Z Z I ' Z ' L I ' + + Z 0 ' I 0 I ' L Z ' 68

69 CIRCUITO MONOFÁSICO EQUIALENTE TRIÁNGULO-TRIÁNGULO R T S C A C A B I 0 B Z Z I ' 3Z' L I ' + + Z 0 ' a a t c b' c' b s Z L I L I Z ' ab Z ' 69

70 CIRCUITO MONOFÁSICO EQUIALENTE TRIÁNGULO-ESTRELLA / ESTRELLA-TRIÁNGULO RECOMENDACIÓN: CONERTIR LA CARGA A LA CONEXIÓN DEL DEANADO DEL DOS POSIBILIDADES: CONERSIÓN DEL TRIÁNGULO A ESTRELLA CONERSIÓN DE LA ESTRELLA A TRIÁNGULO 70

71 ES EN PARALELO SITUACIONES PRÁCTICAS: ) AMPLIACIÓN DE INSTALACIONES (SOLUCIÓN MÁS ECONÓMICA) ) FLEXIBILIDAD DE OPERACIÓN ÚNICO PÉRDIDA DE SUMINISTRO EN AERÍA O REISIÓN ES LIMITACIÓN DE POTENCIA 3) POTENCIAS ELEADAS FIABILIDAD (SALIDA DE GENERADORES) TAMAÑO (TRANSPORTE) 7

72 ES EN PARALELO CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO CONDICIONES CONENIENTES: IGUAL RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN CORRECTO FUNCIONAMIENTO EN ACÍO IGUAL TENSIÓN DE CORTOCIRCUITO EN p.u. cc N Z cc N εcc EQUILIBRIO DE LA CARGA (C I C II ) I N IGUAL POTENCIA DE CORTOCIRCUITO EN p.u. P S cc N R I cc N cc N εrcc SI ε cci ε ccii Z cc CON IGUAL ARGUMENTO I N N R I N 7

73 ES EN PARALELO CONDICIONES OBLIGATORIAS TRAFOS MONOFÁSICOS: CONEXIÓN BORNAS HOMÓLOGAS ENTRE SÍ TRAFOS TRIFÁSICOS: CONEXIÓN BORNAS HOMÓLOGAS ENTRE SÍ IGUAL ÍNDICE HORARIO IGUAL SECUENCIA DE FASES INCONENIENTES: AUMENTA LA INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO AUMENTA COSTE DEL APARELLAJE ELÉCTRICO 73

74 ES EN PARALELO INCUMPLIMIENTO DE CONDICIONES CONDICIONES CONENIENTES: FUNCIONAMIENTO POSIBLE (NO ÓPTIMO) CONDICIONES OBLIGATORIAS: IMPOSIBILIDAD DE FUNCIONAMIENTO (CORTOCIRCUITO) + A' I A I A' II A II I I I II I II Z cci Z ccii + ' a' I a I I a' II a II CARGA 74

75 ES EN PARALELO Z cci I Z ccii I I I I IN ZccII N IN 00 I I II IIN ZccIII N IIN 00 C I ε cci C II ε ccii C C I II ε ε ccii cci R S T I C B A c b a II C B A c b a 75

76 AUTO DIISOR DE TENSIÓN ÚNICO ARROLLAMIENTO PRIMARIO Y SECUNDARIO UNIDOS GALÁNICAMENTE 76

77 AUTO ARROLLAMIENTO SERIE: CIRCULA I (MENOS LONGITUD POR TRAFO) ARROLLAMIENTO COMÚN: CIRCULA I - I (MENOS SECCIÓN POR TRAFO) MENOR CANTIDAD DE COBRE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN: N N + N s c k N Nc U U HIPÓTESIS IDEAL DESPRECIANDO R m LA ECUACIÓN MAGNÉTICA: N s I - N c (I - I ) 0 77

78 AUTO I I N s + N N c c N N COMPORTAMIENTO COMO EL DEL ARROLLAMIENTOS DE FORMA INDIIDUALIZADA: U s Ns I s Nc Uc Nc Ic Ns EL AUTO PUEDE ENTENDERSE COMO UNA FORMA ESPECIAL DE CONECTAR UN COINCIDE CON SUS CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIAS 78

79 AUTO COMPARACIÓN ENTRE Y AUTO BASES: DOS MÁQUINAS CON: ) IGUALES CARACTERÍSTICAS NOMINALES (TENSIÓN, POTENCIA) ) IGUALES PÉRDIDAS POR UNIDAD DE PESO (B max ) 3) IGUAL DENSIDAD DE CORRIENTE PARÁMETROS DE CORTOCIRCUITO: TRAFO P T I R + I R I cc R cc AUTOTRAFO cc IR s ( I I ) Rc P A + 79

80 AUTO + U I N I + N U + U N S I N N I I I + N C N U R N R N N N R s Rs N k I I I I I I k 80

81 8 AUTO c k R I I I R R (BASE 3) + k P k R k I k R I P T A cc cc BASE MISMA POTENCIA NOMINAL k % p % p T cc A cc ε ε k RccT Rcc A

82 AUTO MENOR NECESIDAD DE COBRE REACTANCIA DE DISPERSIÓN EN GENERAL: MENORES ENTANAS MENORES BOBINAS (DIMENSIÓN) X X cc A cc T k u cc % A ucc % T ε cc ε A cct k k 8

83 AUTO PARÁMETROS DE ACÍO IGUAL B (BASE ) ACÍO IGUAL TENSIÓN MISMO FLUJO MISMA SECCIÓN CIRCUITO MAGNÉTICO LA MISMA H AUNQUE TRABAJEN CON LAS MISMAS PÉRDIDAS ESPECÍFICAS MENOR SECCIÓN LA ENTANA: AL SER 83

84 AUTO MENOR LONGITUD MAGNÉTICA INTENSIDAD MAGNETIZANTE MENOR PESO PÉRDIDAS TOTALES NECESARIO CONOCER LAS DIMENSIONES DEL CIRCUITO EN GENERAL: i < 0 % A i0% T p < 0 % A p0% T PESO DE COBRE IGUAL DENSIDAD CORRIENTE (BASE 3) IGUALES PÉRDIDAS POR UNIDAD DE PESO 84

85 AUTO FACTOR DE REDUCCIÓN DE PÉRDIDAS EN EL COBRE SE PUEDE APLICAR AL PESO DE COBRE k PESO CU,A PESO CU, T k ENTAJAS DE LOS AUTOES MENORES PÉRDIDAS (COBRE, HIERRO) MEJOR RENDIMIENTO 85

86 AUTO MENORES CAÍDAS DE TENSIÓN MENOR INTENSIDAD DE ACÍO MENOR COSTE: COBRE, HIERRO MENOR TAMAÑO (ESPACIO EN SUBESTACIONES) INCONENIENTES DE LOS AUTOES MAYOR INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO COSTE APARELLAJE NO EXISTE AISLAMIENTO GALÁNICO ENTRE PRIMARIO Y SECUNDARIO APARICIÓN DE TENSIONES PRIMARIAS EN EL SECUNDARIO 86

87 AUTO AERÍA: 5 k E [500 ] R t - N [0 ] FUNCIONAMIENTO NORMAL 87

88 AUTO CORTOCIRCUITO A TIERRA EN ALTA TENSIÓN: [0 ] E [4,5 k] R t [5 k] N - [5 k] 88

89 AUTO AERÍA: [0 ] E I [0 ] - BORNA COMÚN: CONEXIÓN RÍGIDA A TIERRA 89

90 AUTO [5 k] E Z s [5 k] - CAÍDA TENSIÓN Z s A.T. RUPTURA DEL CABLE [0 ] REGLAMENTACIÓN: k <,5 CON POTENCIALES POR DEBAJO DE 50, NO REGULADO ACONSEJABLE (GENERAL) < k < 90

91 AUTO POTENCIA EN LOS AUTOES POTENCIA NOMINAL: POTENCIA MÁXIMA QUE PUEDE TRANSFERIR DEL PRIMARIO AL SECUNDARIO POTENCIA CEDIDA AL SECUNDARIO: S c POTENCIA DE CIRCULACIÓN S I I + (I - I ) } S c S i POTENCIA INTERNA (TRANSFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA) S i 9

92 AUTO S i (I - I ) I S p k k S p POTENCIA DE PASO AUTOTRAFO SOLO TRANSFORMA EL TRANSFERIDA AL SECUNDARIO 00 % DE LA POTENCIA TOTAL k EJEMPLO: TRAFO 00 ka, k, TRANSF. ELECTROMAGNÉTICA 00 ka AUTOTRAFO 00 ka, k, TRANSF. ELECTROMAGNÉTICA 50 ka 9

93 ES CON TOMAS CONTROL DE LA TENSIÓN REGULAR TENSIÓN SERIDA DENTRO LÍMITES LEGALES CONTROLAR FLUJOS DE P Y Q EN LA RED AJUSTE TENSIÓN FRENTE A INCREMENTO EN LA CARGA MONOFÁSICO TRIFÁSICO 93

94 ES CON TOMAS CONMUTACIÓN A ALTA TENSIÓN ECONÓMICO: EN BAJA TENSIÓN CONMUTADORES DE ALTA INTENSIDAD TÉCNICO: EN ALTA TENSIÓN MAYOR NÚMERO DE ESPIRAS MAYOR CAPACIDAD DE REGULACIÓN SI AMBOS ARROLLAMIENTOS ESTÁN A ALTA TENSIÓN LA REGULACIÓN EN EL ARROLLAMIENTO QUE AYA A TENER TENSIÓN ARIABLE (B CTE.) TRANSFORMACIÓN A I CTE. ERSUS TRANSFORMACIÓN A P CTE. CONMUTACIÓN EN ACÍO ERSUS CONMUTACIÓN EN CARGA 94

95 ES DE MEDIDA DE TENSIÓN FUNCIONA CASI EN ACÍO CAÍDA DE TENSIÓN INTERNA MUY PEQUEÑA BORNE DE SECUNDARIO A TIERRA PELIGRO CONTACTO PRIMARIO Y SECUNDARIO RED DE TENSIÓN OLTÍMETRO 95

96 ES DE MEDIDA - R cc I Cos(ϕ cc ) + X cc I Sen(ϕ cc ) IDEALMENTE: ERROR DE RELACIÓN O DE TENSIÓN K ε K K 00 96

97 ES DE MEDIDA ERROR DE FASE O DE ÁNGULO DIFERENCIA DE FASE ENTRE Y (MIN) CLASES DE PRECISIÓN: 0,, 0,, 0,5,, 3 ALOR MÁXIMO DE ε A POTENCIA NOMINAL Y F.D.P. 0,8 INDUCTIO APARATO CONSUMO (A) OLTÍMETROS -8 BOBINA OLTIMÉTRICA ATÍMETRO -8 BOBINA OLTIMÉTRICA CONTADOR -6 FASÍMETROS - SINCRONOSCOPIOS 5-5 RELÉS

98 ES DE MEDIDA DE CORRIENTE FUNCIONA CASI EN CORTOCIRCUITO EN A.T. BORNE DE SECUNDARIO A TIERRA PELIGRO CONTACTO PRIMARIO Y SECUNDARIO RED RED DE INTENSIDAD A DE INTENSIDAD A AMPERÍMETRO AMPERÍMETRO 98

99 ES DE MEDIDA I I + I 0 I I' m IDEALMENTE: I I K i I B.T. DE TENAZA O PINZAS (NO SE CORTA LA LÍNEA) 99

100 ES DE MEDIDA SI SE DEJA EN CIRCUITO ABIERTO EL SECUNDARIO I I 0 I ES CTE. (RED) Y MUY ELEADA FLUJO CRECE PELIGROSAMENTE P FE Y PELIGRO EN LA IDA DE LOS AISLANTES Y LA SEGURIDAD DEL PERSONAL SOLUCIONES: INTERRUMPIR EL SERICIO DE LA LÍNEA CORTOCIRCUITAR PREIAMENTE EL SECUNDARIO 00

101 ES DE MEDIDA ERROR DE RELACIÓN O DE INTENSIDAD ε i I I K I K i i 00 ERROR DE FASE DIFERENCIA DE FASE ENTRE I E I (MIN) CLASES DE PRECISIÓN: IGUAL QUE LOS ES DE TENSIÓN APARATO CONSUMO (A) AMPERÍMETRO -4 BOBINA AMPERIMÉTRICA ATÍMETRO -8 BOBINA AMPERIMÉTRICA CONTADOR - FASÍMETROS - RELÉS 5-0 0

102 MAGNITUDES UNITARIAS MÉTODO DE CÁLCULO DE SISTEMAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA RELACIÓN DE POTENCIAS, TENSIONES, INTENSIDADES E IMPEDANCIAS RESPECTO A UNAS BASES PRINCIPALES ENTAJAS: ) LOS ES IDEALES DESAPARECEN ) LOS MÓDULOS DE LAS TENSIONES SON PRÓXIMOS A 3) SE TRABAJA SOBRE EL MONOFÁSICO EQUIALENTE APROPIADO PARA SISTEMAS CON MÚLTIPLES ES 0

103 MODO DE EMPLEO. CONERSIÓN DEL CIRCUITO MONOFÁSICO EQUIALENTE A MAGNITUDES UNITARIAS (IMPEDANCIAS) BASES. APLICACIÓN DE LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN (EN p.u.) 3. RESOLUCIÓN DEL CIRCUITO (EN p.u.) 4. CONERSIÓN DE LOS RESULTADOS A MAGNITUDES REALES Y TRIFÁSICAS (TENSIONES DE LÍNEA, POTENCIAS TRIFÁSICAS, DESFASES) 03

104 TRANSFORMACIÓN A MAGNITUDES UNITARIAS MAGNITUDES MONOFÁSICAS FILOSOFÍA: RESOLUCIÓN DE UN CIRCUITO EN EL QUE TODO ESTÁ CONECTADO EN ESTRELLA CARGAS EN ESTRELLA ) ELEGIR UNA POTENCIA BASE ÚNICA PARA TODAS LAS ZONAS TÍPICAMENTE LA POTENCIA MONOFÁSICA NOMINAL DEL COMPONENTE DE MAYOR POTENCIA NOMINAL, COMPONENTE K: S 3 B S NK ) FIJAR COMO TENSIÓN BASE DE UNA ZONA i LA TENSIÓN FASE-NEUTRO DE UN COMPONENTE CUALQUIERA DE ESTA ZONA, COMPONENTE J: Bi NJ 3 04

105 TRANSFORMACIÓN A MAGNITUDES UNITARIAS 3) DETERMINAR LAS TENSIONES BASE DEL RESTO DE ZONAS SE APLICA LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN DE LOS ES TENIENDO EN CUENTA SU CONEXIÓN (TRAFO ELEADOR, TRAFO REDUCTOR): + i ÍNDICE DE ZONAS Ti+ Bi Bi Ti 4) DETERMINAR LA INTENSIDAD E IMPEDANCIA BASE (ESTRELLA) PARA CADA ZONA: I Bi S B Bi Z Bi S Bi B 5) DETERMINAR LOS DESFASES ANGULARES ENTRE ZONAS ORIGINADOS POR ES (TRAFO ELEADOR, REDUCTOR) 05

106 CÁLCULO DE LAS BASES EMPLEANDO MAGNITUDES MONOFÁSICAS S B Bi i,,..., n S B I Bi i,,..., n Bi Bi Z Bi i,,..., n S B NOTA: LAS BASES SON ESCALARES 06

107 EJEMPLO Z T Z L Z T 60 MA k z G 60 MA 3/ k YNd z T 60 MA 3 k z L 60 MA 7/6 k YNd5 z T 60 MA 6 k z C 30º +50º + e +330º G 50º z G +30º Z C 30º 50º ZONA A B C S B [A] B [] α [º] α + 80 α + 50 α 07

108 IMPEDANCIA DEL EN p.u. Z Tp.u. Z Tp.u. S NT NT / NT z T ZONA S B S B S B NT B B B B NT z T ε cc IMPEDANCIA EN p.u. RESPECTO A BASE DEL 08

109 IMPEDANCIA DEL EN p.u. PASO ) IMPEDANCIA DEL EN Ω OPCIONES: a) CON RESPECTO AL PRIMARIO NT Z 3 T ztzbt z Ω T S 3 b) CON RESPECTO AL SECUNDARIO NT z T S NT NT NT Z 3 T ztzbt z Ω T S NT 3 z T S NT NT 09

110 IMPEDANCIA DEL EN p.u. PASO ) IMPEDANCIA EN p.u. RESPECTO A BASE DEL SISTEMA ( OPCIONES): a) CON RESPECTO AL PRIMARIO z TΩ Z Tp.u. Z B z T S NT S NT B B b) CON RESPECTO AL SECUNDARIO z TΩ Z Tp.u. Z B z T NT S S NT B B 0

111 IMPEDANCIA DEL EN p.u. TENIENDO EN CUENTA QUE: B B NT NT NT B NT NT NT B NT B NT SNT S SNT Z Tp.u. zt z T zt B B S S S B Z Tp.u. LA IMPEDANCIA DEL EN p.u. ES ÚNICA

112 EJEMPLO G 00 MA 6 k Yd Yy0 T L T 00 MA 3/8 k z j p.u j3.767 Ω/fase 00 MA 3/6 k z j p.u. L j Ω/fase 50 MA 6 k Y CARGA M C j0.4 Ω/fase CONSIDÉRESE EL CIRCUITO TRIFÁSICO DE LA FIGURA. EN ELLA SE MUESTRAN LOS ALORES NOMINALES DE SUS COMPONENTES. EL MOTOR M ESTÁ FUNCIONANDO A UNA TENSIÓN 0% SUPERIOR A SU NOMINAL Y 00 CONSUME 0 MW Y 40 MA. CONSIDERAR UNA POTENCIA BASE DE 3 MA Y LA TENSIÓN BASE EN LA ZONA DEL GENERADOR IGUAL A LA NOMINAL DE ÉSTE. EN ESTAS CONDICIONES SE PIDE:

113 EJEMPLO a) DIBUJAR EL ESQUEMA MONOFÁSICO EQUIALENTE EN MAGNITUDES UNITARIAS INDICANDO SOBRE EL MISMO LOS ALORES NUMÉRICOS DE LAS IMPEDANCIAS b) CALCULAR LAS POTENCIAS ACTIA Y REACTIA CONSUMIDAS POR LA CARGA C c) CALCULAR LAS POTENCIAS ACTIA Y REACTIA SUMINISTRADAS POR EL GENERADOR G d) CALCULAR LA REGULACIÓN Y EL RENDIMIENTO DE LA LÍNEA L 3

114 EJEMPLO G T L T M L C + + A

115 u EJEMPLO m 3 s m 0. + j0.4 p.u. A.375 p.u xt p.u. Ω L p.u. Ω 5

116 EJEMPLO Ω 0.p.u x 3 6 L Ω 0.05 p.u x t Ω 0. p.u x 3 6 L 6

117 EJEMPLO Ω p.u c Ω 0.5 p.u x 3 6 c 7

118 EJEMPLO a) + + u g 0.05j j 0.05j i i c 0.j i m + u u u s m + u c + 0.5j u m.375 0º s m j 8

119 EJEMPLO b) s u i i c z u c L 0.68 um + z i * c c c + c z c c j p.u. A P c 68. MW Q c 7.05 Ma i i m s u * m * m i c + i m 9

120 EJEMPLO c) u g u m + i ( z + z + z ) t * sg ug i L t j p.u. A P g MW Q g Ma 0

121 EJEMPLO d) u um + i z t ε u s u s u m u u + s i ( z + z ) t L 00 7,057% u i p Re( s ) * s u i s s p s Re( s s ) * η p p s 00 95,79%

122 FALLOS MÁS FRECUENTES LAS IMPEDANCIAS NO SE REFIEREN A NINGÚN DEANADO DE LOS ES. SIMPLEMENTE SE PASAN A UNITARIAS DIIDIENDO SU ALOR REAL POR LA IMPEDANCIA BASE DE LA ZONA EN LA QUE SE ENCUENTRAN LAS IMPEDANCIAS EN TRIÁNGULO SE CONIERTEN A ESTRELLA (INCLUSO LAS DEL ) LA POTENCIA BASE MONOFÁSICA NO HAY QUE DIIDIRLA POR 3 TODAS LAS TENSIONES DE LÍNEA SE CONIERTEN A SIMPLES

123 FALLOS MÁS FRECUENTES CÁLCULO ERRÓNEO DE LA IMPEDANCIA DEL (COMPROBACIÓN SIMPLE) LA POTENCIA APARENTE DE UN ELEMENTO SÓLO ES SU ALOR NOMINAL CUANDO FUNCIONA EN CONDICIONES NOMINALES (S 3I 3 N I N ) LAS TENSIONES BASE SE OBTIENEN A PARTIR DE LAS RELACIONES DE TENSIONES DE LÍNEA (NO SIMPLES) DE LOS ES TODOS LOS DATOS DEL PROBLEMA DEBEN SER PASADOS A MAGNITUDES UNITARIAS 3