guia slab tra fos

8/11/2019 Guia Slab Tra Fos

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GUIAS LABORATORIO DE TRANSFORMADORES

Grupo de Investigación en Alta Tensión – Univalle 1

GUIAS PRUEBAS DE

LABORATORIO

LABORATORIO DE

TRANSFORMADORES

ÁREA DE SISTEMAS DE POTENCIA

UNIVERSIDAD DEL VALLE

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y

ELECTRÓNICA

Enero 2014





TABLA DE CONTENIDO

1. PLAN de 5´s __________________________________________________________________ 4

OBJETIVO _____________________________________________________________________ 4

2. RECOMENDACIONES SOBRE NORMAS DE SEGURIDAD Y DESARROLLO DE PRÁCTICAS

EN EL LABORATORIO DE TRANSFORMADORES ______________________________________ 5

2.1. NORMAS DE SEGURIDAD PARA DESARROLLO DE LAS PRACTICAS EN EL

LABORATORIO ________________________________________________________________ 5

2.2. DESARROLLO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO: _________________________ 5

3.

GENERALIDADES ____________________________________________________________ 8

3.1. OBJETIVO GENERAL. ______________________________________________________ 8

3.1.1. Objetivos específicos. ____________________________________________________ 8

4. RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE _____________________________________________ 9

4.1. NORMAS RELACIONADAS: _________________________________________________ 9

4.2. OBJETIVO GENERAL. ______________________________________________________ 9

4.2.1. Objetivos específicos. ____________________________________________________ 9

5. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO _______________________________________________ 10

5.1.

NORMA RELACIONADA: ___________________________________________________ 10

5.2. OBJETIVO GENERAL. _____________________________________________________ 10

5.2.1. Objetivos específicos. ___________________________________________________ 10

6. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS PARA TRANSFORMADORES

MONOFÁSICOS _________________________________________________________________ 11

6.1. NORMAS RELACIONADAS: ________________________________________________ 11


6.2.1. Objetivos específicos. ___________________________________________________ 11

7.

DETERMINACIÓN DE LAS MARCAS DE POLARIDAD PARA TRANSFORMADORES

MONOFÁSICOS _________________________________________________________________ 12



7.2.1. Objetivos específicos ___________________________________________________ 12





8. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN PARA TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS ______ 13

8.1. NORMA RELACIONADA: ___________________________________________________ 13


8.2.1.

Objetivos específicos. ___________________________________________________ 13

9. DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS Y CORRIENTE SIN CARGA PARA

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS _____________________________________________ 14



9.2.1. Objetivos específicos ___________________________________________________ 14

10. DETERMINACIÓN DE LAS PERDIDAS Y tensión DE CORTOCIRCUITO PARA

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS _____________________________________________ 15

10.1.

NORMAS RELACIONADAS: _______________________________________________ 15

10.2. OBJETIVO GENERAL. ____________________________________________________ 15

10.2.1. Objetivos específicos. __________________________________________________ 15

11. PRUEBA DE TENSIÓN APLICADA Y TENSIÓN DE IMPULSO TIPO DESCARGA

ATMOSFÉRICA (OPCIONAL) ______________________________________________________ 16

11.1. NORMAS RELACIONADAS: _______________________________________________ 16



12. PRUEBAS DE RUTINA EN TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS _____________________ 17

12.1. NORMAS RELACIONADAS: _______________________________________________ 17







1. PLAN DE 5´s

OBJETIVO

Con el propósito de mantener el laboratorio de acuerdo con el sistema de calidad se debe cumplir losiguiente:

1) Clasificar: se eliminaran los elementos innecesarios como cables eléctricos con terminales sin unao dos puntas; además, se deben separar los conectores eléctricos en 3 grupos (terminal tipocaimán, terminal tipo "U", terminal tipo "pin" )

2) Ordenar: Todos los elementos se deben organizar como de costumbre en su lugar.

3) Limpiar: El laboratorio permanecerá aseado y organizado

4) Estandarizar: se establecerán hábitos para conservar el lugar de trabajo en perfectas condicionesde trabajo; se deben generar hábitos para la estandarización de todos los procesos, los cualesdeben ser revisados permanentemente.

5) Disciplinar: Se debe mantener una actitud adecuada para que el proceso de enseñanza-aprendizaje sea eficaz. Este punto depende del profesor que dicta la clase y de los estudiantesque reciben las instrucciones o del personal que emplea el laboratorio. Se debe procurar que elaprendizaje sea activo, con la participación de los estudiantes en todas las actividades planeadas.





2. RECOMENDACIONES SOBRE NORMAS DE SEGURIDAD Y

DESARROLLO DE PRÁCTICAS EN EL LABORATORIO DE

TRANSFORMADORES

2.1. NORMAS DE SEGURIDAD PARA EL DESARROLLO DE LAS PRACTICAS EN EL

LABORATORIO

• SIGA LAS INSTRUCCIONES QUE LOS DOCENTES IMPARTAN SOBRE SEGURIDAD

Y RIESGO ELÉCTRICO.

• RESPETE LA SEÑALIZACION DE SEGURIDAD DE LOS EQUIPOS Y DE LAS AREAS

DE TRABAJO.

• UTILICE LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN CORRESPONDIENTES PARA EL

TRABAJOS ELÉCTRICOS.

• UTILICE CALZADO DIELÉCTRICO Y CERRADO DURANTE LAS PRÁCTICAS DE

LABORATORIO (O CUANDO SE LE SOLICITE).

• NO UTILICE PULCERAS, ANILLOS, CADENAS, RELOJES U OTROS ELEMENTOS

METALICOS DURANTE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO.

2.2. DESARROLLO DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

1. Iniciar puntualmente, a la hora programada, la práctica de laboratorio.

2. Recibir en su puesto de trabajo los equipos requeridos para la práctica programada.

3. Asegúrese del estado operativo del equipo. Siempre que se revise el equipo eléctrico, éste

debe estar apagado y desconectado.

4. No use las manos para probar la presencia de tensión.

5. Use medidores y dispositivos de indicación que sean los correctos y convenientes –por

su capacidad máxima, su sensibilidad y por sus escalas– para comprobar la presencia de

tensión o corriente.

6. En caso de presentarse ausencia de tensión o disparo de protecciones, por ningún motivo

restaurar o realizar cambio de fusibles. Solicitar el apoyo del asistente del laboratorio.

7. En caso de duda, solicitar el apoyo del docente o del asistente del laboratorio.





8. Nunca trabaje en una mesa llena de herramientas desorganizadas – recuerde el plan de

las 5 s.

9. Desarrolle hábitos y procedimientos sistemáticos que le permitan organizar el trabajo.

10. Nunca hable mientras trabaja a menos que se trate de la práctica de laboratorio o paraimpartir instrucciones al respecto.

11. Los transformadores podrían almacenar energía; aún después de estar desconectados

pueden producir una descarga eléctrica. Tenga cuidado.

12. No introduzca destornilladores en salidas eléctricas de tomacorrientes y/o terminales de los

transformadores.

13. No infrinja reglas de seguridad de la instalación, no haga trampas como colocar un fusible de

mayor amperaje o colocar un hilo conductor en su lugar para continuar la práctica. Esto puede

conducir a un accidente.14. La selección inadecuada de una herramienta para el trabajo, puede producir daños al equipo y

lesiones personales.

15. En caso de un choque eléctrico

• Cortar la alimentación de potencia del conductor o terminal con el cual la víctima se

encuentra en contacto.

• Si lo anterior no es posible, rompa el contacto de la víctima con la fuente eléctrica sin

ponerse en peligro. Hágalo a través de un objeto aislador (madera seca, lazos, ropa

o cuero) para halar o separar la víctima del conductor vivo.• Bajo ninguna circunstancia entre en contacto con la víctima con las manos desnudas si

continua electrizada.

• Se debe tener en cuenta las posibles caídas.

• Si la ropa del accidentado ardiera, se apagaría mediante sofocación (echando

encima mantas, prendas de lana, nunca acrílicas). Nunca se utilizará agua.

• Llamar inmediatamente al servicio de emergencias médicas, solicite ayuda.

• Al despejar el contacto eléctrico, verificar si la víctima se encuentra o no consciente.

• En caso de no estarlo, aplicar los primeros auxilios.• Para cualquiera de los casos (consciente o no), enviar la víctima finalmente para

observación.

16. Evite pelar cable con los dientes, Use la herramienta adecuada.

17. NO beber, comer, fumar o maquillarse en el laboratorio.





18. NO correr en los laboratorios.

19. NO bloquear la salida o pasillos con máquinas o cualquier elemento que dificulte la

circulación.

20. Entregar en el puesto de trabajo los equipos utilizados, debidamente organizados, dentro delhorario estipulado para la realización de la práctica.

21. No utilice agua para combatir incendios de origen eléctrico. Use extintores de incendio

apropiados preferiblemente de anhídrido carbónico.

22. Recuerde que los equipos eléctricos empleados (aún los de medición), tienen un límite

superior de voltaje y de corriente. Se invita a los usuarios a que, antes de efectuar cualquier

manipulación o medición, tomen el tiempo necesario para estudiar los manuales de

uso, diagramas de cableado del sistema o circuito, para asegurarse que dichos límites no

sean superados.23. Los dispositivos de protección de los equipos o de las instalaciones, tales como:

fusibles, cuchillas, relevadores e interruptores (breakers) de sobre-corriente NO deben ser

bloqueados, o sea, limitados en su operación de protección, puenteados o retirados, excepto

para sustituirlos. Además, tampoco deben intercambiarse o modificarse los fusibles, salvo una

autorización.

24. Los fusibles deben removerse y reemplazarse solamente después de haber

desconectado el circuito, equipo o instalación donde estén tales fusibles. Cuando se

queme un fusible, al remplazarlo, el nuevo debe ser del mismo tipo y tener los mismos

valores límites de voltaje y corriente que el que se retiró.





3. GENERALIDADES

3.1. OBJETIVO GENERAL.

Al finalizar la práctica, los estudiantes serán capaces de identificar el principio de funcionamiento delos transformadores, su utilidad, las diferentes partes constructivas que lo conforman y las pruebaspara verificar su diseño y construcción.

3.1.1. Objetivos específicos.

Al finalizar la práctica, el estudiante será capaz de:

• Explicar la historia del transformador, incluyendo una línea de tiempo para cada elemento deltransformador.

• Explicar el principio de funcionamiento del transformador.• Identificar los elementos estructurales del transformador (de acuerdo a lo solicitado en clase):

• Elementos magnéticos: Material del núcleo, tipos de circuito magnético, tecnologíasconstructivas, etc.

• Elementos eléctricos: Tipos de devanados, indicando las características térmicas,eléctricas y mecánicas que deben tener los devanados, así como los materialesempleados y tecnologías constructivas más usuales.

• Elementos mecánicos: Describir los elementos de sujeción mecánica que se emplean enlos transformadores y su función.

•

Elementos de refrigeración: Describir los esquemas de refrigeración y la clasificación delos transformadores según el esquema empleado.• Elementos dieléctricos: Nombrar los diferentes materiales aislantes empleados en la

construcción de los transformadores, mencionando la función que desempeñan según laspropiedades que presenten y describir sus propiedades térmicas, mecánicas, de rigidez,impermeabilidad, etc.

• Accesorios: Describir los diferentes accesorios que se utilizan en los transformadores.• Tipos de transformadores según su finalidad: Clasificación y descripción.• Placa de características

• Catalogar las pruebas que se realizan a los transformadores• Establecer la finalidad de cada uno de estos grupos de pruebas• Indicar las pruebas que se exigen en Colombia para transformadores de distribución.• Identificar las fábricas de transformadores en Colombia y donde están ubicadas.• Indicar las fábricas de los elementos principales de los transformadores y donde están

ubicadas.• Reconocer las normas actualizadas que se aplican a los transformadores.• Investigar los nuevos materiales y elementos de los transformadores que se están utilizando.

Esta práctica se complementara con visita a fábricas (Si hay disponibilidad)





4. RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE

4.1. NORMAS RELACIONADAS:

• ASTM D 877

• NTC 3218


El estudiante conocerá el método de realización de las pruebas de rigidez dieléctrica así como su

fundamentación teórica.


Al final de la práctica el estudiante estará en capacidad de:

• Identificar los requerimientos técnicos del equipo empleado para la medición de la rigidez

dieléctrica de una muestra de aceite.

• Diferenciar los dos tipos de ensayo, contemplados en la norma, para la medición de la rigidez

dieléctrica de una muestra de aceite.

• Medir la rigidez dieléctrica de una muestra de aceite para transformador aplicandocorrectamente el criterio estadístico.

• Distinguir el concepto de la rigidez dieléctrica de un material.

• Explicar las razones para verificar la rigidez dieléctrica del aceite en un transformador.

• Establecer qué valores de rigidez dieléctrica son aceptables

• Justificar la razón de aplicación del método que se emplea en el laboratorio.

• Establecer el alcance de la prueba según la norma

• Explicar la finalidad de aplicar el criterio estadístico





5. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

5.1. NORMA RELACIONADA:

• IEEE STD C57.12.90 • IEEE STD C57.12.91


• IEC 60076


Los estudiantes, al final de la práctica estarán en capacidad de realizar la medición de la resistencia

de aislamiento de un transformador, siguiendo el procedimiento de norma.


Con la realización de esta práctica los estudiantes estarán en capacidad de:

• Explicar la fundamentación teórica en la cual está basada la prueba

• Adquirir criterios para la evaluación inicial del aislamiento del transformador

• Identificar el procedimiento para la medición de la resistencia de aislamiento en

transformadores

•

Determinar las características del equipo requerido• Comprender lo qué se está midiendo.

• Entender por qué la medida de la resistencia de aislamiento se realiza en DC y no en AC.

• Elaborar el circuito eléctrico equivalente del aislamiento.

• Conocer que otras pruebas para medir la calidad del aislamiento en transformadores existen.

• Entender la influencia de la temperatura, la presión atmosférica y la humedad en la prueba.

• Identificar el valor de referencia para comparar los datos obtenidos.

• Determinar si existen o no fallas en el aislamiento.





6. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS PARA

TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS




• IEC 60076

•


Mediante esta práctica los estudiantes adquirirán los habilidades para realizar determinar la

resistencia de los devanados de transformadores monofásicos y su fundamentación teórica.


Con el desarrollo de la práctica el estudiante estará en la capacidad de:

• Explicar las bases teóricas en las cuales se basan los diferentes métodos para medir la

resistencia de los devanados en el transformador.

• Determinar la importancia y aplicación práctica de la prueba.

• Determinar cual de los diferentes métodos contemplados en la norma es el más adecuado

para ser implementado en el laboratorio.

• Realizar experimentalmente la medición de resistencia de los devanados de un transformador

monofásico de acuerdo a los requerimientos de norma.

• Referenciar los valores de resistencia obtenidos a una temperatura diferente a la de prueba.

• Explicar la razón de la medición de resistencia de los devanados es una prueba DC y no de

AC.

• Establecer las especificaciones necesarias en el equipo de medida.

• Explicar la influencia de la temperatura, la presión atmosférica y la humedad en la prueba.

• Identificar los factores de corrección por temperatura durante la prueba.





7. DETERMINACIÓN DE LAS MARCAS DE POLARIDAD PARA





• IEC 60076


Al final de esta práctica de laboratorio el estudiante estará en capacidad de determinar de forma

experimental las marcas de polaridad de un transformador, siguiendo el procedimiento indicado en la

norma.

7.2.1. Objetivos específicos

El estudiante estará en capacidad de:

• Reconocer la importancia de las marcas de polaridad en los devanados de los

transformadores y su utilización práctica.

• Realizar experimentalmente la medición mediante la utilización de los métodos normalizados.• Implementar la conexión de los devanados de un transformador en polaridad aditiva y

sustractiva y determinar las diferencias que se presentan.

• Reconocer los métodos alternativos utilizados para determinar las marcas de polaridad en los

transformadores y aplicarlos de manera práctica.

• Realizar la medición de relación de transformación.

• Explicar la fundamentación teórica de cada uno de los métodos normalizados.





8. RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN PARA TRANSFORMADORES

MONOFÁSICOS

8.1. NORMA RELACIONADA:



• IEC 60076


Con esta práctica, el estudiante será capaz de determinar, de forma experimental, la relación detransformación existente entre los devanados del transformador, mediante procedimientos

normalizados.


El estudiante a través del desarrollo de la práctica, estará en capacidad:

• Conocer y aplicar los diferentes métodos existentes para la determinación de la relación de

transformación y su fundamentación teórica.

• Realizar experimentalmente la medición mediante la utilización de los métodos normalizados

• Describir los montajes necesarios para desarrollar cada uno de los métodos de medición.

• Explicar la fundamentación teórica acerca de cada método.





9. DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS Y CORRIENTE SIN CARGA PARA





• IEC 60076


Al final de la práctica el estudiante podrá determinar, mediante la aplicación del método indicado en

las normas, las pérdidas y la magnitud de la corriente sin carga de un transformador monofásico.

9.2.1. Objetivos específicos

Con la realización de la práctica el estudiante estará en capacidad de:

• Explicar la fundamentación teórica en la cual se basa este ensayo

• Establecer la importancia y aplicación práctica de la prueba.

• Adelantar los ensayos sobre el transformador bajo estudio.

• Referir los datos obtenidos a una temperatura diferente a la de realización del ensayo.

• Verificar la información obtenida durante la realización de esta prueba.

• Reconocer que magnitudes características del transformador se determinan con este ensayo

• Describir detalladamente las diferentes pérdidas que surgen durante el funcionamiento en

vacío del transformador.

• Identificar la forma de onda de la corriente de vacío y por qué esta no es sinusoidal.

• Explicar:

o Porqué es necesario utilizar para esta prueba un voltímetro de valor promedio.

o El tipo de corrección que se aplica a los datos tomados

o Cuando se debe y cuando no realizar correcciones por temperatura

o A que se debe el cambio de temperatura en el núcleo





10. DETERMINACIÓN DE LAS PERDIDAS Y TENSIÓN DE

CORTOCIRCUITO PARA TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS




• IEC 60076


Una vez culminada la práctica el estudiante será capaz de determinar experimentalmente las

pérdidas eléctricas, así como la tensión de cortocircuito de un transformador monofásico, la

impedancia de secuencia cero, siguiendo los procedimientos de norma.


El estudiante al final de la práctica deberá:

• Determinar la importancia de la prueba de cortocircuito a tensión reducida

• Adelantar los ensayos sobre un transformador en particular y realizar los cálculos

concernientes para determinar los diferentes parámetros del diagrama equivalente deltransformador.

• Reconocer la importancia de referenciar los datos de pérdidas del transformador a parámetros

estándar y aplicar los métodos utilizados para tal fin.

• Explicar por qué en la realización de este ensayo, las perdidas en el acero del núcleo pueden

ser despreciadas.

• Identificar las fuentes de las pérdidas adicionales y las pérdidas por efecto Joule que se

afectan de forma diferente con la temperatura.

• Saber que hacer cuando no se puede realizar la prueba llegando a los valores nominales de

corriente.





11. PRUEBA DE TENSIÓN APLICADA Y TENSIÓN DE IMPULSO TIPO

DESCARGA ATMOSFÉRICA (OPCIONAL)




• IEC 60076


El estudiante estará en capacidad de establecer los niveles de aislamiento de los devanados para los

transformadores de distribución y potencia; además, el estudiante determinará, mediante algunas de

las pruebas contempladas en las normas, el estado del dieléctrico de un transformador.


El estudiante con el desarrollo de esta práctica deberá:

• Conocer las diferentes pruebas contempladas en la norma para verificar el estado del

dieléctrico del transformador.

• Adelantar los ensayos sobre un transformador en particular.

• Distinguir el objetivo de cada una de las pruebas.

• Aplicar el procedimiento para la realización de cada una de estas pruebas.

• Conocer a qué nivel de tensión se realizan cuando se realizan ensayos dieléctricos sobre

transformadores usados.





12. PRUEBAS DE RUTINA EN TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS

Para estas prácticas se utilizará el concepto de las prácticas realizadas antes pero para

transformadores trifásicos.




• IEC 60076


El estudiante adquirirá los conocimientos necesarios para realizar las siguientes pruebas sobre un

transformador trifásico:

• Medición de la resistencia de aislamiento

• Medición de la resistencia de los devanados

• Determinación de la relación de transformación

• Determinación del desplazamiento de fase

•

Determinación de perdidas y tensión en cortocircuito• Determinación de las perdidas y corriente en vacío

• Determinación de la impedancia secuencia zero


Con el desarrollo de la práctica, los estudiantes estarán en capacidad de:

• Establecer las diferencias respecto de las pruebas en transformadores monofásicos

•

Desarrollar cada una de las pruebas de rutina sobre transformadores trifásicos• Aplicar los cálculos requeridos para hallar las magnitudes relevantes.

• Distinguir el objetivo de cada una de las pruebas.

• Conocer qué es el desplazamiento de fase en un transformador trifásico





• Saber cómo se mide la resistencia de los devanados en un transformador conectado en delta

y uno conectado en Y

• Conocer por qué no es recomendable realizar la prueba para la determinación de las perdidas

y corriente en vacío empleando el método de los dos vatímetros.• Determinar la impedancia de cortocircuito del transformador trifásico a la temperatura de

referencia, a partir de las pruebas de rutina.

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