Calculo y diseño de maquinas electricas

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CAPITULO 13
ESFUERZOS DE CORTOCIRCUITO EN TRANSFORMADORES
Por: Ings. Jorge N. L. Sacchi – Alfredo Rifaldi
Introducción
Cuando ocurre un cortocircuito en una red, las corrientes de cortocircuito que circulan por los arrollamientos de un transformador los someten a esfuerzos.
Esta situación también se presenta cuando en un laboratorio de pruebas se reproducen las mismas condicionesde funcionamiento.
Los esfuerzos que se presentan se distinguen en térmicos y electrodinámicos.
Los efectos térmicos pueden evaluarse por medio de cálculo. Las normas fijan criterios para determinar la temperatura máxima que alcanza el conductor.
Los esfuerzos electrodinámicos son consecuencia de la coexistencia de las elevadas corrientes, con el campo magnético de dispersión y alcanzan valoreselevados que pueden llevar el transformador al colapso, su rotura.
La importancia del problema, por sus consecuencias crece con la potencia de la máquina. Debe destacarse que la reducción de la tensión de cortocircuito es un factor que incrementa también la importancia de estos fenómenos.
Los ensayos de transformadores pueden ser ejecutados en laboratorios muy especializados cuyo número sereduce a medida que la potencia nominal del transformador crece.
La dificultad de hacer ensayos y el costo que estos tienen, ha impulsado el desarrollo de métodos de cálculo para juzgar el comportamiento de los transformadores bajo esfuerzos electrodinámicos.
Determinación de la corriente de cortocircuito
Para observar los efectos de la corriente de cortocircuito es necesario encontrar el valorrepresentativo, se considera que este debe ser el valor máximo que puede presentarse.
Este valor surge de la tensión de alimentación, de la impedancia de la red y de las características del transformador.
La norma IEC 76-5 fija los valores de impedancia para distintos rangos de potencia de un transformador; si se trata de un transformador calculado el valor de la impedancia es conocido.
Tabla I -Valores característicos de la impedancia de cortocircuito para transformadores de dos arrollamientos
|Potencia (KVA) |Impedancia (%) |
|Hasta 630 |4.0 |
|631 a 1250 |5.0 |
|1251 a 3150 |6.25 |
|3151 a 6300 |7.15|
|6301 a 12500 |8.35 |
|12501 a 25000 |10.0 |
|25001 a 200000 |12.5 |

También fija para la tensión más alta del sistema la potencia de cortocircuito en el punto de alimentación del transformador.
Tabla II - Potencia de cortocircuito aparente de unsistema
|Tensión máxima del sistema (KV) |Potencia aparente de cortocircuito (MVA) |
|7.2, 12, 17.5 y 24 |500 |
|36 |1000 |
|52 y 72.5|3000 |
|100 y 123 |6000 |
|145 y 170 |10000 |
|245 |20000 ||300 |30000 |
|420 |40000 |

En base a la tensión máxima del transformador se determina la potencia de cortocircuito de la red suponiendo que se lo alimenta desde este lado.
Se debe calcular la...
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