Foto: Parte activa de un transformador ABB para rectificación de 12 pulsos
A diferencia de un transformador de dos arrollamientos (primario y secundario) donde ambos tienen la misma potencia (kVA) y la misma reactancia de cortocircuito, en un transformador de tres arrollamientos la potencia de cada uno de ellos es distinta y por tanto también lo serán sus impedancias de cortocircuito. Lo normal de este tipo de transformadores es que la alimentación sea con cargas independientes de distinta tensión a partir de una misma alimentación.
El caso que se propone (alimentación de un rectificado exafásico) no es así, ya que alimenta cargas iguales con las mismas tensiones por lo que las potencias del segundo y tercer arrollamiento serán iguales en potencia y tensiones pero no lo serán sus reactancias de cortocircuito ya que al ser arrollamientos concéntricos no pueden ocupar el mismo espacio en la parte activa, siendo por tanto, el de mayor impedancia el que más alejado se encuentre del núcleo magnético.
Analizamos el problema, en principio, desde el punto de vista general, para adaptarlo posteriormente al caso que nos ocupa.
Sea un transformador de 5000 kVA, 20 kV (arrollamiento primario de alimentación al transformador) y dos secundarios (arrollamiento segundo y tercero) con la mismas potencias y tensiones, por lo que obtendremos 2500 kVA y 420 V en cada uno de ellos, pero al desconocer sus impedancias será lo que primero nos propondremos calcular.
Figura 1: Transformador de tres arrollamientos y circuito equivalente
NOTA: En los transformadores las resistencias de cortocircuito R son despreciables frente a las inductancias X, por lo que Z = X (Impedancias de cortocircuito = reactancias de cortocircuito).
El fabricante nos da los resultados de las tensiones de cortocircuito en la placa de características (proporcionales a las impedancias de cortocircuito), obtenidas en los ensayos correspondientes de la siguiente forma:
Z12: Impedancia de cortocircuito medida en el primario (1) y el arrollamiento (2) en cortocircuito y el arrollamiento (3) en circuito abierto (sea = 10 %).
Z13: Impedancia de cortocircuito medida en el primario (1) y el arrollamiento (3) en cortocircuito y el arrollamiento (2) en circuito abierto (sea 12 %).
Z23: Impedancia de cortocircuito medida en el arrollamiento (2) y el arrollamiento (3) en cortocircuito y el arrollamiento (1) en circuito abierto (sea = 9 %)
La corriente de cortocircuito dependerá del tipo de cortocircuito: monofásico, bifásico a tierra, trifásico, etc., por lo que la corriente tendrá componentes directa, inversa y homopolar excepto en el caso de cortocircuito trifásico donde solo existe el sistema directo y será el que apliquemos para simplificar los cálculos.
Dicha corriente dependerá de la impedancia del arrollamiento donde se produce el cortocircuito más la impedancia de la red (dependiente de la distancia del cable hasta los bornes del transformador), en nuestro caso para simplificar consideraremos que se produce en los mismos bornes del arrollamiento (3).
Con estos datos dados por el fabricante, se parte de las fórmulas siguientes para calcular las impedancias de cada arrollamiento:
De donde se deducen:
Como el cortocircuito se produce en el arrollamiento (3) cuya impedancia de cortocircuito es 5,5 %, tendremos:
Siendo la intensidad nominal del arrollamiento (3):
La Intensidad de cortocircuito será:
Que es lo que queríamos obtener.
POST EN PDF EN LA SIGUIENTE URL:
No hay comentarios:
Publicar un comentario