transformadores 2011

8/3/2019 transformadores 2011

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Como se de f in i6 en e l pr imer M6dulo, un Sis temaconsta d t r e s p a r t ~ s f urid amen t a l e s :y Dis t r i buc i6n . Por razones t c ~ i c a s , c o m o e l a

Tazo nes ec on 6m ica s y por l a c l a se de eq uipo nea Generaci6n debe r e a l i z a r s e a medianos \ ' 01 t a j es s i n eo lo s c en tro s de consumo genen:i'lmen.te se encuent ran ae lo s cen t ro s de gene rac i6n , por lo que se vuelve necna t r ans fo rmac i6n de vo l t j e de modo que l a Transmis i

se r e a l i c e a vo l t a j e s ms elev2os gue e l de Gpues de lo con t r a r i o se pe re r i a demasiada ene rc ie s conducto res u t i l i z ados para e l l o , c l - : e ~ _ s de

de ca ida de vo l t a j e en e l t end ido . Por o t roos apa ra to s que u t i l i z a n la e l ec t r i c idad lo hacen a ves muy baj os (12 O V, 240 V, e t c . ) c ornper ados con lo s de

por lo que debe r e a l i z a r s e una D ~ e v a t rans forme vo l t a j e de l Sistem a; po r razones predominantementeas y de0f tegur idad l a s l i n ea s pr imar ia s u s a d ~ s para l a

de ene rg ia no pueden t e ne r e l mismo vo l t a j e ,ue e l vo l t a j e de Dis t r i buc i6n es de un rango i n t e r ~ e d r e lo s vo l t a j e s de T:-ansmisi6n y consumo.

Como puede aprec i a r se a lo l a rgo de un Sis tema des necesa r io ~ a r n b i a r lo s n ive l e s de vo l t a j e a ll a ~ n e r g I a e l c t r i c a , por lo-menos t r e s veces ,

Generacin a Transmis in"': "'!- Transmisin a Dis t r i buc in

D i s ~ r i b u c i 6 n a ConsumoEl ~ a s r a ~ a de l a FiS- 3 .1 muestra un esquema t

un con la denominacin de l a s s


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22 _________ l iENi- l , \C lor l_________ SUBESTAC10 N ::LEVA DORA_________ rRJ\NSMI;1ON

--------- SU 8EST t,CION DE P01ENCA___________ S.U8TRANSMISION..-----------SUBESTACION DE D1STRIBU

.... ;

vv . JVW SUBESTAC ION DE SER \t": (: ' ( l,......,.......rrln - . - -ACOME: ,DASDE SERVICie

Fig. 3.1: Esquema Tpico de un Sis tema de Potenc iaPara r e a l i z a r e s t a s convers iones de vo l t a j e , se i n

la en e l Sistema equipo t a l como t r ans formadores , in te r ruo.r e s , pro tecc iones , e t c . que en conjunto rec iben e l nombre

.1- s u ; : ) e s , - a c ~ o n e s .Las subes ta cion es e le vador a, de potenc ia y de dis t rcin constan de un solo t ransformador t r i f s i co .con sus rpec t ivos equipos de medic in, protecc in y secc iona l i zac ie l es tudio de es t a s subes tac iones es t fuera de l marco dete manual, e l cua l es t l imi tado a l an l i s i s de la s s u b e s ciones de se rv i c io .


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E x i S t ~ d i s t i ~ t c s c r i t e r i o s para c l a s i f i c a r la s Eu~ 2 c i G n e s e x i s t e n t e s en un s i s t ema de po t e n c i a , a s ! se t i e n1) Por e l nmero ce f a s e s :

a) 1 ' ~ 0 n o f s Lc a .bl ~ r i f s i c a : - con t r a n s f o rmado r e s m o n o f ~ s i c o s .

con t r a n s f o rmado r t r i f ~ s i e o .2) Por l a p o s i c ~ 6 r i e r i . e l ' s i s t ema de pc t e n c i a :

a) E l e vado r ' .b) de Po t enc i a .c) de Di s t r i bu c i n .d) de Se rv i c i o .

3) dPor l a f unc in que r e a l i z a n :a) Ele\ 'CiOora.b) Reduc to ra .e ) de 3 \,'i t e h e 0 *

4) Por su ub i cac in :.) en uro. po s t e .,b) en marcos ...c) e e l p i s o .d) en in . ter iorese) subterrneasPueden existir o t ~ o s c r i t e r i o s de , . .c . . .,C.LaSl..l..leaClCn, p

se conS l c e ra que lo s mencionaQos an t e r i o rmen t e son lo s mpo r t.an t.e s ,-; ')-.'"-

El t r an s fo rmado r es e l componente ms impor t an te dur.a v s ube s t.a c i.n , su p r nc i.pe ; func in e s cambiar e l n i v e l~ E . : : t a ~ sube s t scLones solo d r .g.er; E:l f lu jo dE; energa e lc t r ica en


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vo l t a j e a l cua l se t r anspor t a la ene rg a e l c t r i c a .Un t ransformador e s un di spoSi t ivo que r ea l i za la s

gu ien tes funciones:a) Transf iere energ a e l c t r i c a de un c i rcu i to a o

s in a l t e r a r l a f recuencia de s t a ; dicha t.r an s frenc ia la hace bajo e l pr in ip io de Induccin et romagnt ica .

b) Usualmente r ea l i za un cambio de vo l t a j e , aunqueto no s-e d necesar iamente .

Los componentes pr inc ipa les de un t ransfomador son1- Un nGcleo magntico.2- Las bobinas o ar ro l l amien tos .3- Un tanque en e l que se s-umergen e l nGcleo y la s bob4- - Los bushing (Pasa tapas ) , a t r avs de lo s cua les se

giza e l t ransformador .5- Sustancia a i s l an te y r e f r i g e r an t e .Clas i f i cac in de lo s Transformadores

Estos pueden c l a s i f i c a r s e de d i ~ t i n t a s formas, a sa) Por l forma de su nGcleo:

1- Tipo CoLumna s2- Tipo Acorazado3- Tipo Envolvente4- Tipo-Radia l

b) Por e l nmero de fases :1- Monofsicos2-- Tr i fs icos

c) Por eL nmero de devanados:1- Dos devanados2- Tres devanados

d) Por e l medio r e f r i ge ran t e :1- Aire2- Acei te


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Tabla 3 . 1 : Capacidades Nominales de Transformadores en KV

Monofs icos5

lO152537.55075

10015017250333500

T r i f s i c o s304575

112150225300500

En l a T a b l a 3 . 2 s e p r e s e n t a una t a b l a d e l conductrecomendado 'para l a b a j a d a s e c u n d a ri a de l o s t r a n s f o r m a d omonofsicos de d i s t r i b u c i n , cuando e l Sis tema s e c u n d a r i ot a de 3 h i l o s , con v o l t a j e 12/240V.

Nota: Los t r a s formadores de 3 KVA y 7 . 5 KVA ac tua lmente et e n d i e n d o a d e s a p a r e c e r .


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? ')..... I .{ . C a l i b r e d e l Conduc to r Recomendado p a r a L : L a

Capacidad( } ~ V A )

51015253 7 5075

100150167250

500

Ccrri e n t e aPlena C a r g a{amp}20.8341. 676 2 . 5 0 .

104.20156.30208.30312.50416.70625.00696.00

1042.001388.002082 .00

Cal Lr.re 1': s:. n i:TIO(c e.b l P o ~ C o ~ ' ~ P " ' ~ - e ~ ' 7 J..J..l _ _ __ .L _ .J.... . ...l ....] ~ 1 ~ G

666442

2/03 / 0

750 " j C ~ 12>:35 O t1Cj *2x7 50 !'lCt:*

* 2 h i l o s por f a s e ..3 P o l a r i d a d de l o s Trans formadores .

Las rcrrnas de a r r o l l a r l o s devanados de un t r a n s f onr S m u e s ~ r a n en l a f i a . 1 . 2 :


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La pola r idad de un t ransformador ind ica C _ " O es tnc i on ado s en t r e s lo s vo l t a j e s pr imar io y seC".:::dario ;

depende de l sen t ido en que se a r r o l l e ~ ~ a pobs en la Fig . 3 .2 , e l devanado A es t a r ro l l ado e n s e n ; .on t r a r io a l devanado B y por con s igu ien te c u a r.d o e 1 t..'a l Xl de A sea pos i t i vo , e l t e rmina l Xl de B s e ~ i n e g a t ~ ,o que i nd i ca que son de pola r idad d i f e r en t e .

De acuerdo con l a s normas i ndu s t r i a l e s , t : J o s 1o r mado r e s (de d i s t r i buc in ) monofs icos de ria s t a 200 KVA

con vo l t a j e s pr imar ios de has t a 8660 ' : . t ienenad i t i va . El r e s to de lo s tr an sfo rma do re s monof

'lenen pola r idad sus t r a c t i va .Para i n t e r conec t a r dos o ms t r a n s f o r m a d c ~ e s es neconocer les la po l a r i dad para ev i t a r que se produzca

en e l l o s , provocados por e l hecho que e l ven lo s t e rmina les de cada t ransformador no -:iene la

e adecuada, lo cua l p ued e com pro ba rse en la FiS- 3 .2 ; oque puede s u s c i t a ~ s e es que , au.nque no se produz

e l vo l t a j e de sa l ida de lo s t r a ~ s f o r m a d o o es e l v o l ~ a j e que se espe ra s ino uno d i f e r e n t ~ , mayor

La des ignac in de lo s t e rmina le s de lo s t ~ a n s f o r m es monof!s icos e s t normal izada de la s igu i en t e manera:

H, H 2

..X:3 T XI

X2ADITiVO

X2S USTRACTIVQ

F ig . 3 .3 : Des ignac in de lo s Termina le s 2 ; \ '='rans :o rdores ( los t e rmina le s marcados "H" c o r r e


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Si e l ~ r ' n s f o r ~ a o r posee rns terrrinales E : e l EeCa r i o , ~ le s ind icados en l a FiS . 3 .3 , l a e n c ~ i n a c i 6 n ele s ~ i s ~ c 2 e b e r ea l i za r sE cono s igue :a) Pa=a t ransformadores con polar idad ad i t i va ; en orde

ascenden te de derecha a i zqu i e rda , comenzando conb) :?2.::..-a t.r a n s f c.r.rr.ador e s con po la r idad su s t r a c t i v a ; en

i.en e.s c e nderrte de .i zqu i e rc a a derecha" c omenz a ndo c

S i por a lguna razn no se c o n ~ c e 12 po l a r i dad de ut r er.s f o rrne dc r ~ , . . .mOnO.i.aSlCO, s t a se puede conocer r ea l i z andol a s igu i en t e prueba :.l.- Ene:::.--giz.ar e l pr imar io con ba jo vo l t a j e (220 V, por e

p lo ) ; no se recomienda usa r vo l t a j e s menores por lf i cu l t ad en r e a l i z a r l e c t u r a s con p rec i s i n .

2. .Tomar la le c tu ra de vol t2 . je en lo s termin2.1es secunr i o s ex t remos (para e l ejemplo se asuririr que es 22Rea l i za r l a conexi6n en t re El y e l te rm in al se cu ndr io i zqui . tdo .

~ Tomar una l e c t u r a de vol t a le en t re B2 y e l t e rmina lcnnda r io aerecho .

5. La l e c t u r a d e l pase 4 Duede s e r :a) 242V lo q ue in dic eue l a po la r idad de l t r a n s f o

mador es ad i t i v a .b) 198 V i nd i c a r an ' que l a p ola r id ad d el t r a n s f o rm

dor es s u s ~ r 2 c t i v ~ .


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Fig . 3 .4 : De t e rminac in (1, 1, 1 Po la r Ldad de un Trans f oEs de hace r no t a r que P)I. ro a Li.z a r l a prueba an t

se ne c e s i t a ningn equ ipo e ~ ; I H ' i . l l ya que pa r a ene rg i zpuede u t i l i z a r s e 1.1 i n s t a Le c i. n t r f La r de

u o f i c i n a (220 vo l t i o s ) y ' ' ' l . , e f e t u a r l a medic ines s u f i c i e n t e un t.e s t o . ' : " l l ln.


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'""1_ :- ? ; ( ) ~ E C C : I C : I ' \ f


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Los d i spos i t i vo s ms u t i l i z ados en l a protecc i6n dson lo s ;>ararrayos y lo s fu s ib l es pr imar

os cua le s se deta l lan. a con t inuac in :- Para r rayos : Para que s te proporc ione una protecc

e f i caz , es necesar io que e l vo l t a j e de .arqueo* de lr a r rayo sea lo ms.bjo pos ib l e , de modo de ev i t ae s f u e r ~ o s e l ~ c t r i c o s i nnecesa r ios en lo s devanadode l t ransformador .El ?ara r rayos debe montarse lo ms cerca pos ib le

que va a pro t ege r para ev i t a r que l a separla e fe ct iv id ad de l mismo; l a pues ta a t i e r r a del pdebe e s t a r in te rconec tada con e l neu tro de l secund

con e l tanque de l t ransformador , con es to se previenea ca da de vo l t a j e en l a bajada a t i e r r a de l parar rayoa a sobre tens in a l devanado pr imar io de l t ransrormadc

$e muestra en la Fig . 3 .5 . Para r educ i r la pos ib i ,se funda e l fu s ib l e de l tr an sf ormador dura nte l ;de l p a r a r r a y o s , e l fu s ib l e debe c on ec ta rs e e ntre

yel t r ans fo rmador , de manera que l a cor r i en teque pasa a t r avs de l para r rayos no pase por e l

---1'-----:----..,....,--- N_ - - ! - - - - - = - - ~ - ~ + - - ' - - - A

z 1Fig . 3 .5 : In te r conex in Recomendada de l Neutro, la Baa t i e r r a y e l Tanque de l Transformador.


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t.e s f uric i orie s :- ?ro tecen a l t r a n s f o r ~ 2 o r :a) Contra Cor toc i r cu i to s en e l secundar iob) Contra sobrecargas pe l ig rosa s

Simpl i f i can l a l oca l i zac in e av e r La s a l e i.s Le r la f a l l aPara que un fu s ib l e proporc ione una pro tecc in a d e ca se debe tomar en cue:1ta l o s s i gu i e n t e s l i a c t o r e s :a) L2 capac idad de l rus ib le cebe s e r :

Lo suf ic ien temente pequefia para pro tege r a l t r a n s f o r m ar ~ p i d a r n e n t e en caso de co r t oc i r cu i t o en e l secundar io .Lo suf ic ienteme:1te grande para ev i t a r la pos ib i l idadS ~ e l fu s ib l e se queme por co r r i en t e s de arranque deto res o por descargas e l c t r i c 2 s .Adecuada para conducir sobrecargas ae co r t a d ~ r a c i 6 n ,mis ib les desde e l punto de v i s t a de la capacidad de l tf orrr.a do r ,

b) El fus ib le debe te:1er un tubo aux i l iar para 2 ~ ' u ~ a r a lt a c i r cu i t o s a desne l a r peaueas co r r i en t e s de co r t oc i r. .... -' . - -

*te s in quemar e l po r t a u s ib l e n i e l co r t a c i r cu i t o .La Tabla 3 .3 con aux i l io de l a Fig . 3 .6 , presen ta

capacidades de f u s i b l e s recomendados que pueden u t i l i z a r s~ l o s r a r una adecuada se l ecc i6n de ~ s t o s , d e p e ~ d i e n d o d evel ce vo l t a j e , t ipo de S i s t ~ m a y t ipo de c on ex i n, meciaun equ i l i b r io e n t ~ e lo s fac tores mencionados a n t e r ~ o r m e n t( l i t e r a l e s a y b) .


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N N L.".tGUR A


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"Tabla 3 .3 .3"2400/4160' y.

Capacidad d ~ Figura D, 2 Y FTran s fo r raado r

enKV.-\.

Corriente aplena carga( : \ ~ " ! . P )

Capacidad d ~ fus ib le(A}!.P )

35

10152537.55075

100167

1. 25 22.08 ').J

4.17 6,- ' ) 8O . _ ~

10.42 1215.63 2020.8

') -... . )

31.25 40.4l.7 5069.68 80

"Tabla 3 .. 3 .. C"- - - - - - - - - - - ~ - -72U/13200 y

Capacidad delrusible

(ANP)

F i ' ~ : 1 : - 2 D, E


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flTcl::1a. 3.3.1)" - - ~ - - - - - - -

Fi ,2:.ur2S A y 1)- ' - - - - - -enKVA

Ccrr ien te aplena carga

(PJ'P)Capacidad de Lfus ible(AYP) p l e na tc a r ga( . t . ~ : P )----------------------------_._-_.

3s10152537.550

100167

0.416 1*0.694 1*1. 389 22.083 33.47 55.21 66 Q 8

10.42 12]3.89 15' ) ' ; le 25:--1 .... ;/

"T'abla 3.3"E"13200 L

0.7221.2012.43.615.949.01

11.0118.0524.040.17

1*15581215253050

Capa c dac delTransformador

enKVA

Ccr r Le n t e a Capacidad delplena carga fus ibleEP2'!.P ) (AHP)

F,uraCorriente ap lena carga

(AY1P)

CCapacidadfusible

(AJ'1P)

5lO

2537.55075

100167

0.2; ;

0.757

1 RQ. '--:.' . Si.

5.687.57'12.25

1*1*1*'J-'

668] 5

0.39.4 1*O. 656 1*1 .312 '), 0-; 3. -' I3.28 51; e ' 66.56 89. 84 12, -: 12 15L_'..

21 c ' 25' .1.


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"Tabla 3 .3 .?"14400/24900 2 0 0 0 0 / 3 4 0 0 0 ' ~

Capacidad de l Figuras D,E Y F Figuras D,E Y FTransformador

enKVA

Corr ien te aplena arga

Capacidad de lru s ib le

Corr ien te aplena carga

Capacidad dfu s ib l e

J5

1015

37.S5075

100167

0.208 1*0.374 1*0.694 1* 0.50 1*l .04 1 0.75 1*l . 74 2 1. 25 . 2.61 3 1. 87S 2.3.47 5 2.50 35.21 6 3.75 56.94 8 5.00 611.60 15 8.35 10

* En es tos casos es recomendable una p ro te c cin s ecunda ria , ya que efu s ib le no logra proporc ionar una pro tecc in adecuada.

Aver as :ocal izacin de S i se Droduce frecuentemente rU. . ,ro. de fu s ib l e s , s in que ocurran dafios aparen tes en e l t r anformador, es pos ib l e que se deba a la s s igu ien tes causas :a) La pues ta a t i e r ~ a d el pararrayo no e s t a conectada

neutro de l secundar io .b) El pararrayo e s t a conectado en t re e l fus ib le prima

y e l t r ans formador .c) Los nive les de impulso de l t r ans formador no puedent ege r sedeb ido a: a i s l ado re s dafiados que permitensa l to de a rcos ; bajo n ive l de ace i t e en e l tanque;ductores demasiado cerca de l tanque o de la cu bie re tc . .

1) Descargas en t re lo s conductores de l nea y . e l tanqu


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r r , - 1,....'., .!..;. e........ ..J...c...


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4 - CALCULO DE T R . l : . N S F O R . ! ' ~ l ' I . D O R E S S E G U ~ LA CF.RG_l'I. A SERVIR

Para una se lecc in cor rec ta de lo s t ransformadoresdebe i n s t a l a r s e en una subes tac in , es necesar io conocer anos f ac to res dete rminantes , t a l e s como: .,.,1- Tipo de s ub e sta ci n r eq u er id a ; es dec i r , s i s ta e

e levadora , de po tenc ia , de dis t r ibuc in o de s e rv i c2- El vo l t a j e pi imar io de l a zona y e l vo l t a j e ~ e c u n d

requer ido .3- El t ipo de Sistema a te r r i zado o a i s l ado .4- Tipo de carga a s e rv i r ; monofsica (2 3 h i lo s ) o tr

fs ica (3 4 hi los ) .5- Var ia c in de l a carga con e l t iempo; se debe tomarcuenta s i l a subes tac in s e rv i r energ a a una urb

zacin o a una i ndus t r i a , ya que l a var iac in de lcarga en e l t iempo es d i fe ren t e en cada caso .De lo s f ac to r e s an t e r i o r e s , e l Gnic9 que amer i ta un

es tud io ms de ta l l ado es e l l t imo, ya que lo s dems son df in idos ..inmediantamente cuando se e t errn i na e l lugar dondei n s t a l a r l a subes tae in , a s , por ejemplo: Se t i ene quebe i n s t a l a r se en la pe r i f e r i a de San Salvador una subes tapara una nueva urbanizac in : e l t ipo ce subestacin es devic io , e l vo l t a j e ' pr imar io y e l t ipo de s is tema lo determila compaa d i s t r i bu i do r a , .en es te caso es 23 KV e s t r e l l at i a t e r r i z ado , la . carga es monofsica 3 h i lo s , e l vol t a j e s edar io 120/240V por ot ro l ado , no se sabe cmo v a ri ar , l aga que manejar e l t rans fo rmador , S lD embargo s t e ' no debecogerse de t a l forma que pueda s e r V l ~ a t a d a carga ins ta laya que entonces tendr que se r de una enorme capacidad, s tdebe a que no toda la carga i n s t a l ada se conecta simultnet e ; s i se conoce cua l es l a mx i.ma carga que debe l le v a rt ransformador , puede escogerse una capacidad adecuada para


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para lo cua l es necesar io determinar dos f ac to re s quean una idea ms c l a r a de l a forma en que var a la carga conl t iempo, que son:

- Fac tor de d ive r s idad- Fac tor de demandaLos cua les son qe f in idos a cont inuac in .

.1 Fac tor de Divers idad .

2 I I ; ; ; l t f i r ~ I i e como la suma de la s mximas demandas ' i nd i v i!(de cada viv ienda , de cada sec to r de una fbr ica , e tc

en t re l a demanda mxima t o t a l de todo e l Sis tema ( ll a fb r ic a , e tc ... ) , a s :

Fac tor de Divers idad (F. d i.v , ) Suma de la s demandas mx. i nd i= - ' - - : D : : ' - e - ' - - m : ' ; ' a ' = ' n - d ~ a ; ' ; : m ~ ; - ' : x : ' ; ' l - o : . m ~ a : ' = : d : ; ' e - = l = - = S " : ; : l : ' = " :...s:...t-=e::.:m:.=.,-=a.::::fac to r siempre es mayor o i gua l a uno.Para e l dise.o de subes tac iones de s e rv i c io , para urb

que es tn por cons t ru r se se u t i l i z an v alo re s es tque dependen. de l nmero de viviendas que la subestaci

es tos va lores s muestran en la Tabla 3 .5 .3 .5 : Valores Estndares de Fac tor de Divers idad .

Nmero de Factor de Nmero de Factor deViviendas Qiversidad Viviendas Diversidad1 a 4 1 25 a 29 2.17S a 9 1.28 JO a 34 2.27

10 a 14 1. 58 35 a 39 2.J815 a 19 1. 88 40 a 49 2.4420 a 24 2.04 v" 50 a m5:s 2.50


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4 .2 Fector de DeI112f lca , .----------- . ~ Es la r e l ac i6n en t r e l a demanda mxima de un s i s tem

y la carga t o t a l conectada a l mismo, as :Factor de deman"da ( f .d . ) == Demanda mximacarga conectadaEste f ac to r s iempre es menor o i gua l a uno.A cont inuac in se presen tan lo s fac to res de demand

que se nan medido en e l pa s .Vivienda Factor de Demand"Vivienda mnima 0.35 a 0.50Vivienda media

s in coc ina e l c t r i c a 0.50 a 0.75con cocina e l c t r i c a 0.40 a 0.70

Vivienda r e s idenc i a ls in cocina e l c t r i c a 0.40 a 0.65con c oc i-na e l c t r i c a 0.35 a 0.60

Oficinas 0.60 a 0.80Tiendas pequeas 0.40 a 0.60J..lrr,ccenes 0.70 a 0.90Fbr icas pequenas 0.35 a 0.65Fbr icas grandes 0.50 a 0.80Hote les 0.35 a 0.60

En El Salvador para que un diseo e l c t r i co sea apba do por l a Direcc i6n de Energa y Recursos Mineros , debner un fac to r de oemanda de a l menos 0.7 s i es una urbancin, no ex is t iendo ningn t ipo de r e s t r i c c i6n para l a a p rcin de diseos de s e rv i c io i ndu s t r i a l .


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.3 Determinacin de la CapiJ.cicJu.d de l Transforme::tdor.Se pueden dar var ios casos dependiendo de 1 t ipo de s

de que se t r a t e , s in embargo se co ns ide ra a la subcons t i t u ida por t r ans formadores monof&sicos.Subestac in de Serv ic io I ndus t r i a l .En e s t e caso ex i s t en dos pos ib i l i dades , s i l a subes

slo s i rve carga t r i f s i c a o s i s i rve ca rga t r i f s i c a

a) Carga t r i f s i c a : La carga puede de te rminarse cociendo e l t i po de m quinas i n s t a l adas y la s ac t idades que con e l l a s se desa r ro l l an , a s ! como lacuenc ia de l a s mismas :bo es to es pos ib le dete rnar l a carga que en todo momento t i enen que l l evlo s tra ns fo rma do re s. Para ca l cu l a r l a capacidadlo s t ransformadores de l banco, se d iv ide la cargt o t a l en t r e t r e s y se le suma un 20 % para prevun fu tu ro c rec imien to de l a carga :Capacidad de un t r ans formador = 1 .2 (carga t

30talKVA

*b) Carga t r i f s i c y m O R o f ~ i c a : En e s t e caso la cnexin ms usada es la d e l ta secundar i a con un dnado a te r r i zado en su punto medio como se m uestrl a s Lqu .en t e f igu ra :

CARGA10


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La carga t o t a l , tan to mcno f s i.c a c crno t r i : ~ s i c 2 se ccula como se ind ica en e l l i t e r a l (a ) . Al tener la cargadisefio d i s t r i bu ida en monofsica y t r i f s i c a , lo s t ransformdores se ca lcu lan como s igue:

TI = (1 / 3) (KV . 3 0) + (2 / 3) (KVA 1 0)T 2 = T 3 = (1/3) (KVA 3 0) + (1/3) (KVA 1 0)

Es dec i r :Cada t ransformador de fuerza. (T 2 y T3) l l eva 1/3 decarga t r i f s i c a y 1/3 de la carga monofsica.

HEl t ransformador de luz y fuerza (TI) l l eva 1/3 decarga t r i ~ s i c a y 2 /3 de la carga monofsica.De donde r e su l t a que e l t ransformador TI es de maycapacidad que lo s t ransformadores T2 y T3.

2. Subes tac iones de Se rv ic io Re sid e nc ia l.Este t ipo Ge subes tac in genera lmente consta de uno

a lo sumo dos t r ans formadores que l l evan cas i solo carga mnofs ica y en algunos-casos una pequefia carga t r i f s i c a ; eta s subes tac iones s i rven ~ energ a a c i e r t a cant idad de csumidores , cuyo tifimero depende del t i po de se rv ic io a pre sa s se t ien e se rv ic io r e s i denc i a l y comerc ia l , d i v i d i ~ n d o cada uno de l a s igu ien te manera:

a) v i v a e nc a mnimab) v .v e n a mediac) vivienda r e s idenc ia la) vivienda mnimab) f incas y gran jas

2. En lo r u r a l

Servic io Res idenc ia l :1. En lo urbano

Serv ic io Comercial :a) Comercios pequeos, t i endas e tc .


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El c l cu l o de t r a n s f o ~ m a d o r e s para urban izac iones secon e l s i gu i en t e e jemplo;

Se t i enen 2O v iv i endas a la s que se desea da r se rv i c ioi n i c i a lmen t e hay que conocer l a ca rga t o t a l i n s -

lo cu a l puede hace r se de l diseo de l proyec to mismoque para e s t e caso e s ;carga por casa

6 focos6 t omacor r i en t e dob le1 coc ina trifilar

ca rgas e s t anda r de diseocada foco 100 Wcada t omaco r r i en t e doble 200-..coc ina trifilar 8000 W

En t o t a l se t i e n e una -ca r qa de 1800 ~ ' m s 8000 Wde lal a ca rga mx ima . t o t a l de cada casa debe a f e c t a r s e po

l f act.o r de dernanda , ya que no toda l a ca rga se conec ta ' s iul t neamente , a s asumiendo un f . ~ . = O. 7 tenemos;

carga po r ca s a = f. d . x ca rga t o t a l de diseocarga por ca s a O. 7 x 1800 ~ . carga po r casa = 1260 W= 1 .26 KWPara conocer l a po tenc ia en KVA t o t a l r equer ida por

s 20 ca sa s s e ' p p l i c a l a s igu ien te frmula ;A req = ( (No. de v iv i endas ) x (ca rga por casa) + (c :a rg de coc in

f . c .x d 'I. lV .

f . c . = f a c t o r de c rec imien to ;se a S l l i ~ e 1 .2 , 10 cua l i nd i ca que se prevee un c

de l 20% de l a ca rga a s e r v i r .f . d i v . = f a c t o r de d ive r s i dad ;

depende deJ: nmero de v iv iendas y para es t e caso f . d i va carga de coc ina s tri f i l a r e s e s :

8000 Wpor coc ina x 20 casas = 160000 W= 160 K ~ E l va l o r an t e r i o r debe s e r a j u s t ado , ya que no todas


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leS cocines funcioDen a l mismo t i empo. La Tabla 3 .7 , ~ u e s tlo s v a lo re s cor reg idos de l a carga por coc inas tri f i l a r e spendiendo de l nmero de s t a s , de donde pa ra 20 cocinas se t ine una carga m ~ x i m a de 35 KW.Tabla 3 .7 : Carga Demandada por coc in a s tr i f i l a r e s dom s t i c a s .

Nmero de Mxima Demanda Porcentaje de FactoresAparatos de Demanda(ver notas) (ver" nota 3)

Co Lumn a A Columna B Columna e1 8 Ki-I' 80 % 80 %2 11 KW 75 % 65 %3 14 KW 70 % 55 %4 17 Ki-I' 66'% 50 %5 20 K ~ \ ' 62 -% 45 %6 21 KW 59 % 43 %7 22 KW 56 a, 40 %o8 23 KW 53 % 36 %9 24 Ki-I1 51 % 35 %10 25 Ki-I' 49 % 34 o,lo11 26 KV.' 47 % 32 o'lo12 27 KI.J 45 % 32 %-13 28 K i \ ~ 43 % 32 %14 29 KI\' 41 % 32 %15 ;30 Ki-I' 40 % 32 %

16 31 YT' 39 % 28 o,\.V\ lo17 32 Ki-I1 38 % 28 o,lo18 33 Ki--'- 37 % 28 ..'lo19 34 J.-.'l-' 36 % 28 %20 35 KI.;' V-- 35 % 28 %21 36 }\\-,' 34 % 26 .. rlo22 37 KV,' 33 % 26 o/lo23 38 K'" 32 01 26 %o24 39 KI-' 31 % 26 01le25 40 z..' 30 % 26 %26 - 30 15 KI-7 + 1 K " ~por cada a p

ra to . 30 % 24 %31 - 40 11 11 30 % 22 %41 - 50 25 KW+ 1 Ki-.'por cada a p ra to . 30 % 20 %51 - 60 " 11 30 % 18 o,l.61 a mas t i 11 30 % 16 o/;oNota 1 : S i todos lo s apa ra tos son de i g u a l ca rga , la cua l e


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.la columna A, debe incrementarse en 5% por cada Ko f racc in de carga ind iv idua l er:- 'exceso a 12 KW

2: Si no todos lo s apara tos son de i gua l carga , la ces t en t r e 12 KW y 27 KW. Es. nece sa r io obtenercarga ind iv iduaL promedio sumando la s cargas i n d duales y d ivid iendq e l resul tas to en t r e e l nmeroa p a r a t o ~ . As l a mxima demanda i nd icada en la clumna A debe incrementarse en 5% por cada KW o f rc in de carga i nd iv idua l promedio en exceso a: 12 K

3: S i lo s apa ra to s t i enen una carga en t r e 1.75 KW yKW. Deben sumarse la s cargas i nd iv idua le s y e lsu l tado se mul t ip l i ca por lo s f ac to r e s de demandadicados en la s columnas B o e, dependiendo s i laga de cada apa ra to es mayor o menor de 3 .5 KW.

lSus t i tuyendo lo s da tos an te r io re s se t i ene :KVAreq::;: 20 ) (1.26) +35)x(1 .2 /2 .04) ::;: 35.4 KVA

e donde e l va lo r adecuado (comercial) de l t ransformadores de 3 ~ . 5 KVA. Si se desea s e rv i r tambin carga

e puede i n s t a l a r dos 1:,):0.n s formadores en conexin de l ta aa en e l secundar io , -corno se muestra en l a Fig . 3.13 .

.CAll G31

CARG Af 1J

Fig . 3 .13 : Conexin Del ta Ab ie rta p ara se rv ic io 10


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El t ransforrr .ador toda l a carga 10 y e l 5de l a carga 30El t r ans fo rmador T2 maneja e l 57.7% de l a carga 30Esta conexi6n debe usarse so lamente s i l a carga 10

s de l 50% de l a carga 30, en caso con t r a r i o se debe usade l t a ce r rada como es e l caso de algunas subes t aes de se rv i c io i ndu s t r i a l .

.4 Determinaci6n de l a Carga Serv ida por un Transformdor en base a l ec tu ras de co r r i en t e de l n ea .

Para conocer cua l es la carga que l l eva cada t r an sa ~ u n a subes tac i6n en un momento determinado, es ne

io tomar l e c tu r a s de cor r i en te en l a s f ases de l Sis tema.se de t a l l a como se ca lcu la l a carga para cad

o de subes tac i6n .. Trans formador monofsico con s Loun va). t a j e secunda

1 , ...

r

v

..

Con 1 = Lectura de cor r i enV =Vol t a j e de l t r an s fmador, donde l a cat o t a l e s :KVA =V x I1000

Fig . 3 .14 : Transformador 10 con un 5610 vo l t a j e s e c un


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. ~ r a n s f o r m a d o r monofs i co .

. _ ( I A + I B ) xVKVA - 1000donde : lA e lB son l a s l e c tu -

r a s de co r r i e n t e y Ve s e l vo l t a j e de sumin i s t r o secundar io .

F i g . 3 .16 : Trans fo rmador 10 con dos v o l t a j e s s ecunda r i o s. Subes t ac in en Del t a a b i e r t a s i r v i endo ca rga 10 y 30

lA.v, 1-

Cap IAI lB e I c ( l e c tu r a s de co r rVI: Vol t a j e para l a ca rga 10V2: Vol t a j e para l a ca rga 30V2 = 2V1 . se t i e n e :

( IA+IB-2I c)KV.Z\ 10 = x VI1000le fa

F ig . 3 .16 : Subes t ac i n con e l secundar io en 6 a b i e r t a .

(lA + IB- 2I c )10 =10001 *V?* (1 .73

.... 0 c -j = 1000

KVA

KVA

de TI = KVA 10+(0 .58) (KVA 30) ( t r an s fo rmado r de lu z y fue rzade,T2 = 0.58 x KVA 30 ( t r an s fo rmado r de fue rza ) .

. S'uoe s t.ac L n con c a r g a . 10 Y 30 en conex in Del t a .lA con : I A , I B e l c l e c t u r a s de co r1\ b ..... VI = v o l t a j e pa ra l a ca rga

T2 E: ~ VI I '12 \ V2 = vo l t a j e pa ra l a c a r o ar8; Lo;: V2 = '2V1~ ' o ~ ' o ~ ' ~ 3 - : 1 lv,

_}L.Y..YJ lB t.Vz Ile . ... tF ig . 3 . 17 : Subes t ac i n con e l secundar io conec tado en Del ta .


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e donde:de T I == (2 /3 ) (KVA 10) + (1 /3 ) (KVA 30)de T3 == T3 == (1 /3 ) (KVA 10) + (1 /3) (KVA 30)

. Subes tac i6n con carga 30 en cua lqu ie r conexi6n cont r e s t r ans fo rmadores .

con 1 = l e c t u r a de co r r i e n t eV=vo1 t a j e 30

d d KVA == V x 1 xe onoe , 100Y cada t r ans fo rmadol l e v a 1 /3 de la ca rgt o t a l .

v1

SUBES TACIO/\ 1 !v--- t+vo .....Fig . 3 .18 : Subes tac in para ser.v i c io 30.

. Subes tac in con ca rga 10 y 30 en conexin Es t r e l l aa t e r r i z ada y Neutro co r r i do .Es ta conexin es un caso e sp ec i a l ya que puede consdera r se como t r e s ~ r a n s f o r m a d o r e s con un so lo vo l t a

( secundar io y cada uno s i rv i endo ca rga monofs ica enma i ndepend ien te de lo s dems.As la G ~ r g a que cada t r ans fo rmador es t manejando e

Carga = Vo lodonde:

Vo : Vol ta j e secundar i de cada t r ans formador , ed e c i r , v o l t a je l n e a neut ro de l s is tem a.

10 Lec tu ra de co r r i en t e en l a fase que a l imentae l t r ans fo rmador .


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Como ejemplo de ap l i cac in se t i ene :- - - = - - , ~1=40Amp

t>1= 30Amp

Por cons igu ien te :Carga TI = (40) (120) = 4800 VA

o TI = 4 .8 KVACarga T2 = (30) (120) = 3600 VA

o T 2 = 3 .6 KVACarga T3 = (35) (120)" = 4200 VA

o T3 = 4 .2 KVA

24DV

240V

--e " 27 Amp

Como ejemplo de ap l i cac in , se t i ene dos t ransformes conectados en Del ta ab i e r t a (en e l secundar io) que s i r

t r i f s i c a y monofsica a t r e s h i l o s , como se muen l a f igura a con t inuac in .

lA =:l:) Amp.~ - - " - - . - ..---.10 v


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Se desea conocer l a po t enc i a que cada t.r o r : fo rmadmanejando, a s t enemos:

KVA 10 Po tenc i a 10 I , ) t a lKVA 10 = (25 + 27, - 2 x 5)120 = 5 .04 EVA1000 -KVA 10 = 5 .04 KVA po tenc i a 113KVA 313 l c x V2 x 1 . 73 Potenc ia 313 t , t a l= 1000KVA 313 5 x 2 4 0 x 1 . 7 3= 1000KVA 313 = 2 .076 KVA po tenc i a 313

or c o ~ ~ i g u i e n t e :Carga de T l ( luz y fue rza ) = KVA 113 + 0.58 J " / ! ~ 30

Tl = 5 .04 + 0 .58 x 2 .076Tl = 6 .24 KVA

Carga de T2 ( fue rza ) = 0 .58 x KVA 313 T2 = 1 .204 KVA

Otro e jemplo de c l cu lo e s e l s i gu i en t e :Se t i ene un t r an s fo rmador monofs ico que t i , Jle un

secundar io de 120 V. Y por e l cua l c i r cu l a un co r re 50 Amp, se desea conoce r l a ca rga que mane ja .

Por cons igu i en t e lu . a r gal l e v a e l t ransformj / l . , r e s120 V

V x IT= 1000 = 120 x 501000

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