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Transformadores secos ZaragozaAplicación de tracción


El producto

Transformadores de tracción

Transformadores especiales

Sobrecargas

Efecto de los armónicos en los transformadores

Diseño especial

Índice


El producto

Desde 250 kVA hasta 40 MVA.

Alta tensión: hasta 72.5 kV.

Clases: E2, C2, F1.

Descargas parciales: <10 pC.

Aislamiento clase F ó H.

Sobrecargas según el servicio a aplicar.

6,12 pulsos ó seudo 24 pulsos.

Cambio de fase ( +7,5º +15º…).


El producto

Vacuum cast coil dry type distribution transformer


Transformadores usados en convertidores de frecuencia, que alimentarán sistemas de tracción tales como:

Trenes.

Metros.

Tranvías.

Transformadores de tracción I


Aplicaciones

AC

Transformadores que alimentan sistemas alternativos de intensidad.

DC

Transformadores que alimentan sistemas directos de intensidad.

Transformadores de tracción II


Transformadores especiales

Los transformadores para aplicaciones de tracción son transformadores no estándar debido a:

1. Sobrecargas debidas a demandas de servicio.

2. Armónicos de los rectificadores.


Sobrecargas

Según la EN 50329. Cada clase de servicio, se corresponde con un ciclo de sobrecarga.


Ciclo de sobrecarga I


Clase de servicio de acuerdo a UNE EN 50329

Ejemplo de clase de servicio VI (potencia nominal en kVA) e incremento de temperatura admisible en las bobinas.

Potencia nominal SN: 1000 kVA.

(1) Cada potencia a cada condición de sobrecarga, es referido al componente fundamental de la potencia nominal. El test de calentamiento se debe realizar en la potencia nominal (incluidos los armónicos habituales).

(2) De acuerdo a la norma IEC 60905 el crecimiento de la temperatura de las bobinas durante las sobrecargas, no debe superar 120 K.

Power Heating

p.u of Ib p.u of In Duration kVA (K)

1.215 1 2400 100

a 1 0.823 Cont 1975.2 80

b 1.5 1.234 2h 2961.6 120

c 3 2.468 60s 5923.2 120


Efectos de los armónicos en los transformadores I

Los armónicos son distorsiones en la red eléctrica que aparecen en los múltiplos de la frecuencia de suministro. Cualquier equipo que utiliza la electrónica para cambiar de una frecuencia y/o tensión a otra, generará corrientes armónicas y en consecuencia, una distorsión de

la tensión.


Efectos de los armónicos en los transformadores II Fuentes de corrientes armónicas

Rectificar la forma de onda de la corriente, a su frecuencia nominal o alguno de sus múltiplos, por medio de dispositivos electrónicos.

No-linear impedance:

Resistencias dependientes de la intensidad: lámparas fluorescentes, maquinas de soldar, hornos de arco eléctrico.

Inductancias dependientes de tensión: transformadores y reactores.

Conectar inductancias saturables tales como motores de inducción o transformadores.

Cargas no lineales generan armónicos


Efectos de los armónicos en los transformadores III

Fuentes de tensiones armónicas

Caídas de tensión en impedancias del circuito debidas a las corrientes armónicas.

La forma de onda de tensión generada, no es del todo sinusoidal dependiendo del tamaño del generador, del número de polos, etc.

Efecto de las tensiones armónicas

Aumento de las pérdidas en vacío.

Aumento del nivel de ruido level.

Efecto de las corrientes armónicas

Aumento de las pérdidas en carga.

Sobrecalentamientos locales debidos a la distribución irregular de las pérdidas de Foucault.

Sobre tensiones de resonancia.


Efectos de los armónicos en los transformadores IV

Evaluación de contenido de armónicos

Factor de la distorsión total de armónicos (THD):

Es el cociente entre el valor de la media cuadrática de la suma de todas las componentes armónicas hasta un determinado orden, y la media cuadrática de la componente fundamental.

La limitación del factor de distorsión total de armónicos tiene como objetivo prevenir la presencia simultanea de varias componentes armónicas con gran amplitud.

Hh

h Q

QhTHD2

2

1


Efectos de los armónicos en los transformadores V

Niveles de compatibilidad para armónicos de tensión.

De acuerdo a la IEC 61000-2-4 para ambientes de clase 3.

THD 10%

También hay limitaciones para el valor individual:

Ordenes impares excluyendo los múltiplos de tres (3,9,15…)

Ordenes pares.

Ordenes impares múltiplos de tres.

Inter armónicos.


Diseños especiales I

Debido al flujo de las corrientes armónicas en ambos devanados, alta tensión y baja tensión, aparecen pérdidas adicionales y sobrecalentamientos, de modo que el transformador se debe sobredimensionar de acuerdo a una mayor potencia equivalente.

Debido al flujo de corrientes armónicas a través de la red y de la impedancia del transformador, existe una distorsión de tensión (armónicos de tensión) en el núcleo magnético del transformador, que podría saturarlo. Para evitar la saturación del núcleo magnético, éste se debe sobredimensionar.


Diseños especiales II

Para evitar el acoplamiento capacitivo entre la alta tensión y la baja tensión, y para evitar sobretensiones en los dispositivos electrónicos de potencia situados en el lado de baja tensión, se recomienda colocar una pantalla electrostática entre las bobinas del transformador.

En algunos casos debido a los sistemas de flotador o alta du/dt, se necesitarían unos mayores niveles de aislamiento en la baja tensión.


El número de espiras de las dos bobinas de baja tensión se debe modificar, para alcanzar la relación de transformación entre estos dos devanados.

La impedancia entre las dos bobinas de baja tensión, se debe ajustar calculando y fabricando cuidadosamente las dimensiones de las bobinas.

Diseños especiales IV


El factor espaciado, es peor debido al hueco de aislamiento entre los devanados, y debido al tamaño más grande del transformador.

Para garantizar el buen funcionamiento, la alta tensión se lleva a cabo mediante dos circuitos paralelos con dos conmutadores, en lugar de un solo circuito.

Diseños especiales V

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