POTENCIACION



UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL



Facultad Regional Bs As






GUIA PARA EL CALCULO DEL DIMENSIONAMIENTO

DE UN TRANSFORMADOR DE POTENCIA









Departamento de Ingeniera Eléctrica












Curso: Máquinas Eléctricas I

Docente: Ing Lemozi Norberto

Autores: Ing. Pionetti Osvaldo
Ing. Refusta Rodolfo

CÁLCULO DETRANSFORMADORES DE POTENCIA


En la presente guía se describe un cálculo simplificado de los pasos a seguir para el dimensionamiento de un transformador de potencia trifásico de media tensión (13.2 kV y 33 kV) entre 25kVA a 5 MVA. Las distintas partes a desarrollar son: bobinados, núcleo, aislaciones y cuba de disipación, conformando los circuitos eléctrico, magnético, dieléctrico y térmico.

Losdatos principales para el cálculo son:

Potencia trifásica S [kVA]
Tensión de línea primaria U1 [kV]
Tensión de línea secundaria U2 [kV]
Frecuencia f [Hz]
Tensión de corto circuito Ucc [%]
Perdidas en el cobre Pcu [W]
Perdidas en el hierro Pfe [W]
Grupo de conexión
Tomas de regulación: 0%; +/- 2.5%; +/- 5%
Tipo de refrigeración
Clase de aislación
Núcleo de 3 columnascoplanares

Normas IRAM a aplicar:

Nº 2099 Condiciones generales.
Nº 2106 Ensayo en vacío y corto circuito.
Nº 2105 Ensayo dieléctricos.
Nº 2018 Ensayo de calentamiento.
Nº 2069 Ensayo de impulso.


1- Determinación del valor de inducción B [T] y densidad de corriente δ [A/mm2]

Entrando por el dato de potencia S del transformador se obtiene en el gráfico Nº 1 parte inferior ladensidad de corriente δi [A/mm2] y en la superior la inducción Bi [T], valores provisorios e iniciales ( i ) de cálculo.
















Gráfico Nº 1





































2- Determinación de la carga lineal específica Afc .

Entrando con el dato de potencia S del transformador en abscisa se obtiene en el gráfico Nº 2, el valorde Afc en ordenada. Este valor puede seleccionarse en base a dos posibles criterios; el primero por el criterio de altura de columna de núcleo (parte inferior del gráfico, Liwschtz) y el otro por el criterio de altura de bobinado (parte superior del gráfico, Someda), obteniéndose en ambos casos el Afc.

Este parámetro interviene en forma directa en el dimensionamiento del transformadorrepresentando la densidad lineal de corriente por columna.

Afc = N1 . I1 / h = N2 . I2 / h [A esp/cm]




Gráfico Nº 2





































3- Determinación de la relación b/h de la bobina.

Con el producto de los valores Afc y δ determinados anteriormente se calcula Afc . δ y se ingresa al gráfico Nº 3, para obtener según el saltotérmico definido (de 10 a 15ºC) entre el cobre y el aceite el valor de la relación b/h de la bobina.











Gráfico Nº 3

































4- Obtención del flujo magnético Ф [Wb]

Del gráfico 4 que tiene como variables la potencia S (dato inicial en kVA en el eje y), el flujo útil Ф (dato incógnita) y varias rectas querepresentan distintas relaciones Pcu/Pfe (a seleccionar, dada por la Norma); con la S y esta relaciones se obtiene el flujo Ф útil en el eje de las abscisas.
Al flujo hallado en el gráfico se lo incrementa con el 10% compensando el flujo disperso.










Gráfico Nº 4






















































5-Dimensionamiento de la sección del núcleo.

Con el valor del flujo e inducción ya obtenidos se calcula la sección neta del núcleo que dividido por el factor de apilado resulta la sección real, si bien el flujo Ф contiene al flujo disperso.

y siendo fap = factor de apilado


Se eligen los escalones de la laminación del núcleo en base a la potencia del...