DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

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1 Tecnun - Escuela Superior de Ingenieros DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Introducción Esquema Básico B de Transformador Núcleo Bobinado AT Carrete Aislamiento Bobinado BT

2 Introducción Chapas y NúcleoN E/ E/ E E/ E/ D 3E/ 3E E/ E/ A c = E D A p = A c A A v v 3E = 4 Datos Datos de Partida Potencia Nominal S N Tensiones Nominales V N y V N Tensión de Vacío V o Calentamiento Permitido Δθ

3 Objetivos Objetivos del Trabajo Diseñar y Fabricar un transformador monofásico Máximo rendimiento para α= y cosϕ= Mínimo peso Mínimo coste Realizar Ensayos Contrastar Resultados Parámetros de Bobinados () Dimensiones Geométricas a: altura de la bobina Fondo: d a 0.98(3E/-f) b: espesor de la bobina b y b dos bobinados d (D): profundidad del núcleo Número de chapas e (E): anchura del núcleo Tipo de chapa magnética e f: espesor del carrete c: espesor del aislamiento entre bobinados f b c b b f a f

4 Parámetros de Bobinados () Coeficientes () Llenado de ventana 0.4 kv 0.6 k v k v 0.9 k v Parámetros de Bobinados (3) Coeficientes () Llenado de ventana 0.4 kv 0.6 k v k = k 0.4 k v k k v v v v3 0.6

5 Parámetros de Bobinados (4) Coeficientes (y 3) Apilado de Núcleo 0.95 kh 0.98 Parámetros de Bobinados (5) Relaciones entre Parámetros () N Ek a D condk Dcond a (+ N Dcondk bk b k NC + k 3 D condk Dcond ) ( + N ) E ( + (N ) 3 ) Ck E Con k=, y siendo Nck: número de capas de cada bobina Nek: número de espiras por capa de cada bobina Nk: número de espiras de cada bobina Dconk: diámetro exterior del conductor de cada bobina

6 Parámetros de Bobinados (6) Relaciones entre Parámetros () l l media l media media = (d + f) + (e + f) + πb = MLT = (d + f) + (e + f) + πb = MLT = l media + π(b + b + c) = MLT siendo LMTk=lmediak longitud media espira de bobina k Resistencia (R) siendo R Ck l = ρ mediak s cuk N k R Fk 0.0 R ρcu: Ω m Scuk: sección transversal del conductor k bobina única bobina int erior bobina exterior k Parámetros de Bobinados (y 7) Relaciones entre Parámetros (y 3) Inductancia de dispersión de Flujo (Ld) L p siendo. MLT N = a b + b c (H) - Lp: Inductancia equivalente en el primario

7 Bobinado Procedimiento de Bobinado () Bobinado Procedimiento de Bobinado ()

8 Bobinado Procedimiento de Bobinado (3) Bobinado Procedimiento de Bobinado (y 4)

9 Diseño Proceso de Diseño Cálculo () Área Producto S N AP = 4,44( x (x + ) ) kh k v kj f Bmax siendo: Ap: área producto Sn: potencia nominal f: frecuencia Bmax: valor de pico de la inducción kh: factor de apilamiento kv: factor de relleno x: coeficiente de J kj: constante de calentamiento Diseño Proceso de Diseño Cálculo () Elección n tipo de chapa D E Elección n y características del NúcleoN Valor de D real (de acuerdo con carrete) Chapa normal o de bajas pérdidas MLT de la chapa Volumen y peso del núcleo Pérdidas en el hierro gc e Ic Imy Lm bm (tablas o cálculo en CM)

10 Diseño Proceso de Diseño Cálculo (3) Bobinados () Densidad de Corriente J = k A 8 J J siendo: Ap: área producto x: coeficiente de J kj: constante de calentamiento 366 para 5 ºC 534 para 50 ºC 603 para 60 ºC J P = x J = J Diseño Proceso de Diseño Cálculo (4) Bobinados (y ) Densidades de Corriente: J y J Secciones conductores: scu Números de espiras (Nc y Ne): N con VN N con Vo LMT y LMT R y R Ld en secundario Comprobación n ventana

11 Diseño Proceso de Diseño Cálculo (y 5) Cálculos Analíticos del transformador Magnitudes características: ΔV, r, PhN, PcuN, Ensayos Vacío, cortocircuito, carga nominal Cálculo de valores objetivo Rendimiento Peso y coste Comprobación n rendimiento Si no es bueno modificar entradas e iterar Fabricación Proceso de Fabricación n () Tomar carrete Bobinar BT Según presentación y Jose Aislamiento entre capas (?) Sacar terminales al exterior Aislamiento entre bobinados Bobinar AT Según presentación y Jose Aislamiento entre capas (?) Sacar terminales al exterior

12 Fabricación Proceso de Fabricación n (y ) Poner Núcleo N apilado Rellenar con más chapas si es posible Ph Colocar estructura Varilla roscada, bridas, pletinas, tornillos, arandelas, tuercas, terminales, Ensayos Ensayos Reales del Transformador Vacío Cortocircuito Carga Nominal Calentamiento Nominal Rendimiento Nominal Comparativa y Conclusiones