Diseño de un transformador trifásico de 500 kva 10000/230 voltios, 60hz con refrigeración de aceite

Abstract

La construcción y explotación de los transformadores de gran potencia y potencia media ha planteado ante los constructores una serie de problemas difíciles e importantes, así como la elevación del rendimiento del transformador y la protección del transformador contra sobretensiones. El diseño óptimo de un transformador será aquel que dé como resultado un costo mínimo de operación del transformador durante toda su vida de servicio, y el costo de la energía perdida a causa de la baja eficiencia tiene que contrapesarse con la inversión en el transformador requerida para limitar las pérdidas a fin de obtener una alta eficiencia, entre el diseñador y el operador puede llegarse a un equilibrio entre la reducción de las pérdidas y el aumento del costo, los factores dominantes en el progreso de la fabricación de transformadores, especialmente en el período actual se ha debido al desarrollo de los aceros al silicio de bajas pérdidas que no envejecen, al uso del aceite como un elemento de aislamiento y enfriamiento y a los progresos de los materia les aislantes. Con el moderno hierro de cajas pérdidas, puede suponerse que la densidad de flujo en cualquier diseño óptimo está limitada, no por la pérdida en el hierro, si no por tener un margen de seguridad por debajo de la densidad de saturación del hierro. Independiente del tipo de núcleo éste se nace de chapas de acero especial, llamado acero para transformadores de 0.35 a 0.5 mm de espesor, actualmente se utilizan dos tipos de aceros laminados para transformadores: el acero laminado en frio y el acero laminado en caliente el primero en comparación con el segundo tiene en la dirección del laminado mejores características magnéticas pero requiere métodos especiales para el montaje de! núcleo, las capas de acero van aisladas entre sí como trataremos más adelante en el diseño al núcleo. Las Aleaciones Fe-Si puede tratarse con las precauciones especiales de tal forma de tener un conjunto de cristales que tienen la misma orientación, cada malla cristalina tiene 8 átomos ubicados en los vértices de un cubo un átomo en el centro del cubo, la permeabilidad de esta malla depende de la dirección del campo, dado que las pérdidas por histéresis disminuyen cuando aumenta la permeabilidad estas láminas tienen bajas pérdidas en la dirección de la laminación el costo de estas láminas es más elevado que el de otras láminas no orientadas, se emplea generalmente en la construcción de los grandes transformadores de potencia. Habiendo sido dadas o determinadas las diferentes características de rendimiento, perdidas, relación de transformación, impedancia, condiciones de trabajo; para diseñar se utilizan diferentes fórmulas de electromagnetismo, térmicas mecánicas etc., a las cuales se aplica coeficientes empíricos y cuya elección queda a criterio del diseñador a fin de obtener los resultados deseados. La forma o el método de diseño que se ha utilizado en este trabajo está basado principalmente en la edición en español del libro Diseño de Aparatos Eléctricos de John H. Kuhimann. Ciñéndose preferentemente en el cálculo del transformador no dando cuenta de los detalles constructivos