Cabe aclarar que en este post se darán por conocidos algunos conceptos que, no obstante, serán brevemente explicados si es necesario.
EL TRANSFORMADOR TRIFÁSICO
Como mucho de ustedes saben en Argentina, y muchos otros países, se utiliza una red eléctrica de 380v - 220v de 50hz de frecuencia para la Industria y el Hogar respectivamente.
Obviando el proceso de Generación de la Corriente Eléctrica Alterna, pasaremos a hablar del proceso de Transporte y Distribución de la energía eléctrica, en donde se tiene la mas amplia aplicación de los Transformadores en su presentación Trifásica.
Animación flash que resume las características del proceso de Generación, Transporte y Distribución de CA Trifásica.
link: http://www.ree.es/sala_prensa/web/inc/fichero.aspx?ruta=infografias/swf&fichero=vlifrq5y2nvk.swf
Pues bien, luego de ser generada en una planta, la electricidad es elevada en su valor de tensión para ser Transportada a través de largas distancias digamos unos 220.000 Voltios [ALTA TENSIÓN], luego se debe disminuir dicho valor para abastecer ciertos sectores diferentes como ser La Industria y El Hogar, se alcanzan valores de 12.500 Voltios [MEDIA TENSIÓN] y finalmente llegamos a la Distribución de la energía con valores de 220 y 380 Voltios [BAJA TENSIÓN] con los cuales ya se puede abastecer a las casa particulares, edificios pequeños, industrias, etc.
Recordemos que la red eléctrica se compone de cuatro conductores 3 Fases y un Neutro.
Y antes de continuar, los invito a visitar el post en donde explico el funcionamiento de un transformador eléctrico:
La razón por la cual los envío al post anterior es porque se puede afirmar que un Transformador Trifásico está compuesto de tres Monofásicos, así que los principios teóricos son aplicables a los primeros.
CONSTRUCCIÓN
Los transformadores de 3 fases se componen de 6 bobinados: 3 primarios y 3 secundarios, es decir uno por cada fase, dichos devanados se enrollan en un Núcleo común de 3 columnas. Dicho núcleo esta hecho de chapas magnéticas de grano orientado apiladas una al lado de la otra.
EL NÚCLEO
A continuación se muestran las formas que poseen las chapas del núcleo.
Como se dijo, los bobinados primarios y secundarios (de Alta y Baja tensión) se encuentran arrollados en cada columna, ello en virtud de evitar dispersión el el flujo magnético. En cada columna se coloca primero el bobinado de Baja Tensión y encima de este el de Alta Tensión.
Esquema del núcleo con sus respectivos arrollamientos primario y secundario y el flujo magnético en cada columna.
LAS BOBINAS DE BAJA TENSIÓN
Se emplean planchuelas de cobre para formar los arrollamientos de Baja Tensión, la razón de ello es que en esta bobina habrá baja voltaje pero la corriente será mas elevada que en el de Alta Tensión, por lo tanto se aumenta la sección de elemento conductor y se emplean planchuelas de sección rectangular porque su manipulación es mas sencilla que si fueran elementos se sección redonda o cuadrada.
Para aislar entre si cada planchuela conductora se emplea papel Nomex, un tipo papel altamente aislante de electricidad y resistente a temperaturas elevadas, ademas de ignífugo. Asimismo, las distintas capas del bobinado se separan mediante papel Kraft.
LAS BOBINAS DE ALTA TENSIÓN
Se emplean elementos conductores de cobre de sección circular para formar los arrollamientos de Alta Tensión, la razón de ello es que en esta bobina habrá alto voltaje pero la corriente será mas reducida que en el de Baja Tensión, por lo tanto se disminuye la sección de elemento conductor. Estos conductores se encuentran aislados entre sí mediante esmalte. Y de nuevo entre las distintas capas de la bobina se emplea papel Nomex, Kraft y Tela Aislante.
Las aislaciones, tienen mucha importancia puesto que lo menos que se quiere es que se produzca un corto circuito entre los conductores de cada bobinado o de los bobinados entre sí.
NOMEX
KRAFT
TELA
MONTAJE FINAL DEL NÚCLEO MAS LOS BOBINADOS
LA CUBA
La Cuba es un depósito en donde se coloca el núcleo con los bobinados, es la parte externa y visible del aparato.
Posee numerosas partes externas y en su interior se coloca Aceite Mineral en donde se sumergen los bobinados, la misión del aceite es servir como aislante y refrigerante.
Como se observa en la imagen, la cuba es el deposito inferior y es la que posee las aletas disipadoras que permiten enfriar su contenido gracias al viento de medio ambiente.
En la parte superior encontramos La Tapa donde se montan los aisladores de los bornes de conexión de alta y baja tensión y el tanque de expansión que cumple la función de recibir el aceite cuando este se expande a causa del calor.
Bornes de conexión: los 3 que poseen un aislante cerámico largo son los de Alta Tensión, los 4 mas pequeños con un aislante de menor tamaño son los de Baja Tensión.
Cabe aclarar que dichos bornes son varillas que atraviesan la tapa de la cuba para poder ser conectados a los respectivos bobinados. Obviamente poseen juntas que hacen que la hermeticidad de la cuba no se vea vulnerada.
Como habrán notado tenemos 3 bornes Primarios o de entrada pero tenemos 4 bornes de salida o secundarios mas adelante veremos por qué.
Puede observarse en las imágenes las aletas disipadoras
Tanque de expansión
ANIMACIÓN QUE RESUME GRAN PARTE DE LO DESCRITO HASTA AQUÍ
link:
CONEXIÓN DE LOS BOBINADOS
Esta parte del post tiene como finalidad la de despejar la duda que quizás algunos tengan de por qué si tenemos 3 bornes de entrada para la Alta Tensión y luego 4 bornes para la Baja tensión.
Pues bien, existen dos tipos de esquemas de conexión Estrella y Triángulo
El primero es Estrella y el segundo es Triángulo
El primero es Estrella y el segundo es Triángulo
Obviando el análisis usando las leyes de Kirchoff y los Fasores, decimos que en la conexión Tipo Estrella tenemos en cada bobinado lo que se denomina tensión simple (igual a 220v) y que la sumatoria de dos tensiones simples es igual a la tensión compuesta que es (Raiz de 3) veces mayor que la tensión simple (es decir 380v) . En una conexión Tipo Triángulo la corriente que circula en cada línea es (Raiz de 3) veces mayor que la que circula en cada bobinado.
En general la tensión entre cada fase del sistema trifásico es de 380V u 400V (esas son la tensiones compuestas). La conexión estrella permite la existencia de un cuarto polo que recibe el nombre de Neutro, por lo tanto si medimos la tensión entre cada fase y el neutro, obtenemos 220V u 240V (esas son las tensiones simples).
En conclusión el esquema estrella es Bi - Tensión y se emplea a la salida de los transformadores para la baja tensión, por eso tenemos 4 bornes de conexión, o sea, 3 Fases y un Neutro con lo cual podemos abastecer a numerosos inmuebles domiciliarios e industriales.
Por otro lado en la conexión Triangulo o Delta, solo tenemos una Tensión, la tensión de linea , sobre cada bobina, este esquema es mono - tensión y se emplea a la entrada del aparato para la alta tensión
Por ende en la practica se emplea un esquema de conexión Triángulo - Estrella para los transformadores de potencia.
ESQUEMA TRIÁNGULO-ESTRELLA
Diferentes esquemas que ejemplifican los esquemas Delta-Estrella o Triángulo - Estrella (como prefieran llamarlo). En el último, la letra " a " es el valor de la Relación de Transformación
TODO POR AHORA, GRACIAS POR LEER, EN UN PRÓXIMO POST CONTINÚO CON EL RESTO DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS Y CON MAS DATOS ÚTILES.
Este transformador si que es grande ¿no?
Fuente: Escencialmente el libro Electrotecnia de Pablo Alcalde San Miguel publicado por editorial PARANINFO 4ª edición, 2ª reimpresión, 2004.