3º ESCENARIO: NIVELES DE ARMÓNICOS
Un transformador viene definido por su potencia nominal, la cual
es función de la frecuencia de la red. Por ello, una red con armónicos
modificaría notablemente las características del transformador:
PÉRDIDAS POR EFECTO JOULE:
Si no se tienen en cuenta las corrientes armónicas, la potencia
que deberá suministrar el transformador será superior a su potencia nominal,
entrañando un aumento de pérdidas por efecto Joule (RI^2), y en consecuencia un
riesgo de degradación de las cualidades dieléctricas del transformador por
sobrecalentamiento.
CORRIENTES DE FOUCAULT:
Estas corrientes de Foucault son proporcionales al cuadrado de
la frecuencia. Una corriente armónica de frecuencia elevada puede producir en
el transformador pérdidas suplementarias considerables.
EL CIRCUITO MAGNÉTICO:
A las corrientes armónicas de frecuencia elevada corresponden
flujos armónicos que se superponen al flujo fundamental. Estos flujos aumentan
el valor de cresta del flujo resultante, lo que se traduce en una inducción que
altera el codo de saturación del núcleo magnético, convirtiendo así al
transformador en un generador de armónicos.
Para evitar el sobrecalentamiento de los arrollamientos. Habrá
que desclasificar, o lo que es lo mismo, limitar la carga de nuestro
transformador.
Tomando la fórmula simplificada de desclasificación del CENELEC
tendríamos:
K = [ 1 + 0,1 * (Hi^1,6 * Ti^2)] ^- 0,5
Siendo:
Hi =
Rango del armónico.
Ti =
Tasa del armónico expresado en % de la intensidad nominal del transformador.
El
factor K de desclasificación se debe utilizar para reducir la potencia del
transformador cuando la medida está hecha justo en la salida de su
secundario.
En
nuestro ejemplo, hemos medido y analizado los armónicos obteniendo las
siguientes tasas:
H5
= 35%; H7 = 21%; H11 = 16%; H13 = 9%
K = [1 + 0,1 · (5^1,6 · 0,35^2 + 7^1,6 ·
0,21^2 + 11^1,6 · 0,16^2 + 13^1,6 · 0,9^2)] ^- 0,5
El
cálculo da K = 0,837, factor que deberá desclasificarse sobre la potencia total
de 1000 kVA, es decir, nuestro transformador no podrá superar los 837 kVA con
esta tasa de armónicos, o lo que es lo mismo, hemos perdido por este motivo 163
kVA, que sumados a los 300 kVA por ventilación deficiente y los 77 kVA por bajo
factor de potencia, nos dan un total de 540 kVA perdidos, el transformador solo
puede dar en estas condiciones: 1000 – 540 = 460 kVA.
Como la carga a la que está trabajando el transformador es de 700 kVA significa
que la sobrecarga es de: 700 – 460 = 240 kVA., es decir, aproximadamente el 24%
más de su potencia nominal.
Podríamos
continuar exponiendo más problemas que repercuten en el rendimiento del
transformador, como pueden ser: las caídas de tensión, las pérdidas en el
hierro por saturación magnética, efecto Joule, Foucault o histéresis,
desequilibrios, etc., todos ellos motivados por los fenómenos ya indicados,
pero creo que es suficiente con los ejemplos expuestos para concienciarnos del
verdadero problema y dar soluciones oportunas una vez que sabemos cuáles son
las consecuencias.
Con
estos antecedentes, el transformador ya ha disparado las protecciones y parado
la producción en varias ocasiones a pesar de que el Jefe de Mto. ha dispuesto
grandes ventiladores apuntando al transformador y dejado abiertas las puertas
del CT (con el peligro que ello conlleva) , piensa que el transformador tiene
algún problema, ha llamado al fabricante y le manifiesta su desesperación
alegando que no es lógico que un transformador con un año de vida se caliente
tanto cuando trabaja sólo al 70% de carga y aún más cuando sabe que un
transformador puede sobrecargarse siempre y cuando existan otros periodos que
se equilibren con baja carga, lo cual es cierto hasta un cierto punto que vamos
a evaluar en el 4º y último escenario: CAPACIDAD DE SOBRECARGA EN
TRANSFORMADORES.
VER EN EL SIGUIENTE LINK:
http://imseingenieria.blogspot.com.es/2015/06/mi-transformador-se-calienta-mucho_56.html
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