Ingeniero

INTRODUCCIÓN

El calculo o diseño de transformadores se puede decir que es un aspecto suficientemente tratado, en el que intervienen algunas variantes dependiendo del tipo de transformador y de los materiales empleados, en la actualidad los fabricantes de transformadores a gran escala, disponen por lo general de programas para computadora para diseño y de laboratorios apropiados de prueba ydesarrollo.

No obstante los conceptos básicos del cálculo de transformadores se deben conocer por las personas relacionadas con las maquinas eléctricas, ya que esto no solo permite una mejor compresión de su funcionamiento, sino también se está en posibilidad de entender mejor las posibles fallas que tienen y su reparación.

TRANSFORMADOR 45KVA

Características Principales del TransformadorTrifásico

Potencia Nominal | 45KVA |
Frecuencia | 60Hz |
Tensión Nominal Primaria | 13,800v Regulación de ±5% |
Tensión Nominal Secundaria | 220v - 127v |
Conexión del devanado Primario | Delta |
Conexión del devanado Secundario | Estrella con Neutro Aterrizado |

CALCULO DEL TRANSFORMADOR A 45KVA

Determinación de los valores de tenciones y corrientes

Tensión en el primarioVp fase = 13,800v

Tensión en el secundario

Vs fase = 220 / √3 = 127v

Corriente en el primario

Ip fase = 45,000VA / 13,800v * 3 = 1.086 A

Corriente en el secundario

Is fase = 45,000VA / 220 * √3 = 1183094 A

Flujo por columna y sección de la columna

ɸM = 10-2 C √Pn

La constante C para el cálculo del flujo para Transformadores trifásicos tipo columnas.

C = = 0.16ɸM = 10-2 * 0.16 √45KVA = 0.010733 Weber
La sección de la columna, si se selecciona de la tabla de densidad de flujo de valor.

Bm = 1.30 weber / m2
Sn = ɸM / Bm = 0.010733 / 1.25 = 0.008586 m2

Considerando el factor de empaquetamiento de 0.9, la sección geométrica de la columna es:
Factor de empaquetamiento para laminaciones aisladas en barniz = 0.92

Sg = 0.008586 / 0.92 = 0.00933 m2El diámetro correspondiente es:

d = (0.00933*4)/3.1416 = 0.109 m = 10.9 cm

a1
a

a = 0.85d = 0.85 * 10.9 cm = 9.265 cm
a1 = 0.526d = 0.526 * 10.9 cm = 5.733 cm

Sección de los Yugos

Comúnmente tal sección se hace tanto mayor como se pueda de aquella de la columna. Si se considera una amplificación del 20% y considerando un coeficiente de empacamiento igual al usado para la columnase tiene:

Sy = 1.2 * 0.00933 m2 = 0.011196 m2 = 111.96 cm2

Tal sección será rectangular y su ancho similar a aquel de las columnas, es decir:

Sy / a = 111.96 cm2 / 9.265 cm = 12.084 cm

Altura de la columna y ancho de la ventana

Tomando en consideración las relaciones de la figura siguiente como medida de orientación:
h/a = 3 » h = 3 * 9.265 cm = 27.7985 cm
d/a = 1.5 » d = 1.5*9.265 cm = 13.8975 cm
c/a = 4 » c = 4 * 9.265 cm = 37.06 cm

En forma similar, si se selecciona el ancho de la ventana alrededor de

b = 1.5 * 9.265 cm = 13.8975 cm
g = 1.2 a = 1.2 * 9.265 cm = 11.118 cm

Numero de espiras

Devanado Primario en Delta

E= 4.44 ɸM Np f

Donde:
f = 60hz , E = 13,800v , ɸM = 0.010733 weber

Np = 13,800 / (4.44 * 0.010733 * 60) = 4,826.40 » 4,827espiras

13,800 / 4827 = 2.85 volts / espira (Aceptable dentro de los límites establecidos)

Devanado Secundario en Y

Vs = 220 / √3 = 127 v

Ns = 127 / (4.44 * 0.010733 * 60) = 44.42 » 45 espiras

Valores de las corrientes y sección de los conductores primario y secundario

Ip fase = 45,000v / 13,800 * 3 = 1.086 A

Is fase = 45,000v / 220 * √3 = 118.094 A

Densidad decorriente en Transformador enfriado por Aceite con enfriamiento natural = 2.8 A/mm2

Secciones para los devanados

Para el primario

1.086 A / 2.8 A /mm2 = 0.3879 mm2

Para el secundario

118.094 A / 2.8 A / mm2 = 42.176 mm2

Ampere – Espira / cm y verificación de la altura de la columna

Ampere por Espira de una columna es:

1.086 * 4,827 = 5,242.122 A-Espira

Y la relación...