Sistema hidráulico y de potencia

1. INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE
LAS CHOAPAS
DOCENTE:
ISMAEL MUÑOZ PEREA
MATERIA:
SUBESTACIONES ELECTRICAS
NOMBRES DE LOS ALUMNOS:
• ALEXIS HUMBERTO CONTRERAS RAMIREZ
• DANIEL JIMENEZ RAMIREZ
• JUAN PABLO RAMIREZ GUZMAN
• GABRIEL VILLEGAS FLORES

2. TRANSFORMADORES
ELECTRICOS DE
POTENCIA

3. INTRODUCCIÓN
• Los transformadores eléctricos de
potencia sirven para variar los valores de
tensión de un circuito de corriente
alterna, manteniendo su potencia. Su
funcionamiento se basa en el fenómeno
de la inducción electromagnética.

4. • Aplicaciones de los transformadores
• Los transformadores son elementos muy utilizados en la red eléctrica. Una vez generada la
electricidad en el generador de las centrales, y antes de enviarla a la red, se utilizan los
transformadores elevadores para elevar la tensión y reducir así las pérdidas en el transporte
producidas por el efecto Joule. Una vez transportada se utilizan los transformadores
reductores para darle a esta electricidad unos valores con los que podamos trabajar.
• Además, los transformadores forman parte de un elemento clave en la seguridad eléctrica
de los hogares: el diferencial. Este dispositivo utiliza transformadores para comparar la
intensidad que entra con la que sale del hogar. Si la diferencia entre estos es mayor a 10 mA
desconecta el circuito evitando que podamos sufrir lesiones.

6. Tipos de transformadores eléctricos
• Transformadores eléctricos elevadores.
Tienen la capacidad de aumentar el voltaje de salida en relación al
voltaje de entrada. En estos transformadores el número de espiras del
devanado secundario es mayor a las del devanado primario.
• Transformadores eléctricos reductores.
Los transformadores eléctricos reductores tienen la capacidad de
disminuir el voltaje de salida en relación al voltaje de entrada. En estos
transformadores el número de espiras del devanado primario es mayor al
secundario.
• Cualquier transformador elevador puede actuar como reductor, si lo
conectamos al revés, del mismo modo que un transformador reductor
puede convertirse en elevador.
• Autotransformadores
Se utilizan cuando es necesario cambiar el valor de un voltaje, pero en
cantidades muy pequeñas. La solución consiste en montar las bobinas de
manera sumatoria. La tensión, en este caso, no se introduciría en el
devanado primario para salir por el secundario, sino que entra por un
punto intermedio de la única bobina existente.

7. Tipos de transformadores eléctricos
• Transformadores eléctricos de medida
Sirven para variar los valores de grandes tensiones o intensidades para poderlas
medir sin peligro.
• Transformadores eléctricos de intensidad
Toma una muestra de la corriente de la línea a través del devanado primario y lo
reduce hasta un nivel seguro para medirlo. Su devanado secundario está
enrollado alrededor de un anillo de material ferromagnético y su primario está
formado por un único conductor, que pasa por dentro del anillo.
El anillo recoge una pequeña muestra del flujo magnético de la línea primaria,
que induce una tensión y hace circular una corriente por la bobina secundaria.
• Transformador eléctrico potencial
Se trata de una máquina con un devanado primario de alta tensión y uno
secundario de baja tensión. Su única misión es facilitar una muestra del primero
que pueda ser medida por los diferentes aparatos.
• Transformadores trifásicos
Puesto que el transporte y la generación de electricidad se realiza de forma
trifásica, se desarrollaron transformadores de estas características.
Pueden crearse transformadores trifásicos de dos maneras: una es mediante tres
transformadores monofásicos y la otra con tres bobinas sobre un núcleo común.
Esta última opción es la más recomendable, debido a que el resultado es un
transformador más pequeño, más ligero, más económico y algo más eficiente.

8. COMPONENTES DE UN
TRANSFORMADOR

9. • TANQUE DEL TRANSFORMADOR-ºsirve para diversas cosas por ejemplo
sirve para proteger mecánicamente al núcleo y a las bobinas contiene también el
líquido refrigerante
• APARTA RAYOS-º Se encuentra conectado permanentemente en el sistema,
descarga la corriente a tierra cuando se presenta una sobretensión de
determinada magnitud. Su operación se basa en la formación de un arco
eléctrico entre dos explosores cuando se alcanza el valor para el cual está
calibrado o dimensionado.
• CUCHILLAS O FUSIBLES-º Es un interruptor de aceite con sus tres
contactos dentro de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas
bajas. Los restauradores están construidos para funcionar con tres operaciones
de recierre y cuatro aperturas con un intervalo entre una y otra; en la última
apertura el cierre debe ser manual, ya que indica que la falla es permanente.
• BOQUILLAS-º Dispositivo de protección usado para conducir una
determinada corriente desde el devanado secundario del transformador
proporcionando un aislamiento eficaz al exterior.
• RESTAURADOR-º Es un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro
de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas bajas. Los
restauradores están construidos para funcionar con tres operaciones de recierre
y cuatro aperturas con un intervalo entre una y otra; en la última apertura el
cierre debe ser manual, ya que indica que la falla es permanente.
• RELE BUCHHOLZ-º Es un dispositivo de seguridad que se monta en
algunos transformadores en baño de aceite que van equipados con un depósito
externo de expansión en su parte superior

10. • 1) NUCLEO: formado de material ferromagnético, mantiene el flujo
electromagnético.
• 2) BOBINA: es el alambre generalmente de cobre enrollado en las
piernas del núcleo. Entonces la variante consiste en el número de vueltas
en el primario contra la del secundario en un transformador trifásico el
número de vueltas del primario y secundario deberían ser iguales para
todas las bases. Están recubiertos por una capa aislante, que suele ser
barniz en los pequeños transformadores.
• 3) CAMBIADOR DE TAPS O DERIVACIONES: cambiador de tapas o
de derivaciones es un dispositivo generalmente mecánico que puede
manipularse para cambiar la razón de transformación de un transformador.
Con esto se puede subir o bajar el voltaje en el secundario en razón de un
5%
• 4) VENTILACIÓN: el sistema de ventilación disipa el calor generado
mientras menos calor genere un transformador más eficiente es. Para
potencias pequeñas, la superficie externa de la máquina es suficiente para
lograr la evacuación de calor necesaria, lo que da a lugar a los
transformadores en seco.

11. Todos los transformadores comparten varias características sin
importar su tipo:
• La frecuencia de energía de entrada y salida es la misma.
• Todos se rigen por las leyes de la inducción electromagnética.
• Las bobinas primarias y secundarias no cuentan con conexión
eléctrica (excepto por los transformadores automáticos). La
transferencia de energía se lleva a cabo por el flujo magnético.
• Las partes móviles no son requeridas para transferir energía, por lo
que no existe fricción o pérdidas en el devanado como en otros
dispositivos eléctricos.
• La intensidad de la pérdida de energía determina la eficiencia de un
transformador eléctrico, representada en términos de pérdida de
energía entre los devanados primarios y secundarios. La eficiencia
resultante se calcula en términos de la tasa de salida de energía en el
devanado secundario hacia la entrada de energía del primario.
Idealmente, la eficiencia de un transformador eléctrico debe estar entre
el 94 y 96 %.

12. Sistemas de refrigeración para
transformadores
• El funcionamiento de un transformador
con carga genera pérdidas de energía en el
circuito magnético y los devanados, esto
produce un incremento en la temperatura
del equipo que puede resultar perjudicial
para el aislamiento, es por ello la
importancia de conocer los sistemas de
refrigeración para transformadores

13. Qué pasa cuando el transformador se sobrecalienta?
• Los transformadores están diseñados para trabajar a cierta potencia y
la perdida generada por esa potencia esta calculada y controlada. El
incremento de potencia, fallas de equipos, cortocircuitos incrementan la
carga, la perdida y por lo tanto la temperatura.
• El incremento de la temperatura por encima de lo diseñado puede
provocar un desencadenamiento de sucesos que lleve a la destrucción
del equipo, la cual puede ser evitado conociendo a fondo los sistemas
de refrigeración para transformadores.
• Las altas temperaturas generan gases que se acumulan en el equipo,
también hace que el aislamiento del devanado se funde y provoca un
corto circuito, lo cual junto con los gases emitidos puede causar una
explosión violenta. Sin embargo, existen disyuntores que desconectaran
el equipo evitando un incendio mayor.
¿Cómo se clasifican los sistemas de refrigeración del
transformador?
• Los transformadores pequeños se enfrían mediante aire natural por
dentro y por fuera, mientras aumenta la potencia los sistemas se
vuelven más complejos que pueden ser con agua, gas, liquido sintético
y aceite mineral (lo más comunes).
• En la norma internacional (IEC 60076) de diseño, fabricación y
pruebas de transformadores de aislamiento, distribución y potencia;
Están categorizados (9 categorías) y codificado por cuatro letras, de la
siguiente manera.

15. • Sistemas de refrigeración TIPO AN:
Se utiliza para enfriar los transformadores de hasta 1.5 MVA de potencia nominal, en este
método, Air Natural, el calor generado por el transformador es regulado por la circulación natural
de aire. También se conoce como un método de auto-enfriamiento.
• Sistemas de refrigeración TIPO AF:
El método de circulación de aire forzado, se apoya en ventiladores para circular el aire a
velocidad por el núcleo y los debandados del transformador para regular su temperatura. Siempre
que la temperatura interior supera el estándar normal, mediante sensores estos ventiladores son
activados para enfriar el transformador. Método utilizado en transformadores de hasta 15MVA.
• Sistemas de refrigeración TIPO ANAN y ANAF:
Estos métodos basan su ventilación en los métodos mencionados anteriormente, pero son
envueltos en material metálico para su protección.
El transformador de tipo sumergido en aceite se enfría mediante el método de enfriamiento de
aire por aceite y el método de enfriamiento de agua por aceite.
• Sistemas de refrigeración TIPO ONAN:
Mediante proceso de convección natural, este método regula la temperatura del transformador
mediante el movimiento del aceite hacia arriba, esto provocado por la subida de la temperatura
del núcleo y devanado que calienta el aceite y provoca su subida, el aceite empieza a
transportarse por el tanque, donde se enfría y vuelve a bajar a las aletas y al núcleo.
Este tipo de sistema se emplea en transformadores menores a 30 MVA.

16. • Sistemas de refrigeración TIPO ONAF:
Al igual que en el método ONAN, este enfriamiento se basa en la convección del aceite para
disipar el calor mediante un movimiento natural, pero ese enfriamiento se ve apoyado por
ventiladores de aire externos para el enfriamiento en las aletas del trasformador.
El costo se eleva debido a la adición de estos ventiladores adicionales que se le agrega a este
método.
• Sistemas de refrigeración TIPO OFAF:
Aceite forzado Aire Forzado, como su nombre lo indica, tanto en el aire como el aceite el
enfriamiento es forzado por una bomba que hace circular el aceite caliente por un intercambiador
de calor, así mismo mediante los ventiladores lleva el aire a alta velocidad hacia el
intercambiador de calor.
Este sistema funciona con un sistema ONAN, pero cuando la temperatura sube por un aumento
de potencia, los sensores se disparan activando las bombas y ventiladores que llevan tanto al
aceite como al aire hacia el intercambiador y encienda el sistema OFAF.
• Sistemas de refrigeración TIPO ONWF:
Método de aceite natural y agua forzada, en este método el núcleo del transformador esta
sumergido en el aceite y mediante la convención de este el aceite se traslada hacia un radiador de
agua instalado a un lado del equipo y es enfriado por el agua circulante en este.
• Sistemas de refrigeración TIPO OFWF:
Se instala un intercambiador de calor, que mediante el uso de bombas tanto el agua como el
aceite son trasladados hasta este punto, el aceite pasa por encima del agua, para evitar que el agua
se filtre hacia el aceite.
Este tipo de sistemas se utiliza principalmente en centrales hidroeléctricas con transformadores
de alta capacidad o en banco de transformadores.