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Notas de aplicación:

Factores comunes de la calidad eléctrica que afectan a los transformadores

 
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Los edificios comerciales suelen tener un transformador del tipo triángulo-estrella de 208/120 V para suministrar electricidad a las tomas de enchufe. Las cargas monofásicas no lineales, conectadas a esas tomas de corriente, producen armónicos triplens que se suman algebraicamente en el conductor neutro. Cuando esta corriente del neutro Ilega al transformador se refleja en el devanado primario en delta (triángulo) del mismo y, circula por él con el consiguiente sobrecalentamiento y averías del transformador.

Otro problema del transformador se deriva de la pérdida en el núcleo y de la pérdida en el cobre. Normalmente, los transformadores tienen una clasificación únicamente para una carga de corriente de fase de 60 Hz. Las corrientes de armónicos con mayor frecuencia producen más pérdida en el núcleo debido a las corrientes parásitas y a la histéresis, lo que provoca un mayor calentamiento que con la corriente de 60 Hz.

Los transformadores que suministran cargas no lineales se deben revisar periódicamente para comprobar que su funcionamiento está dentro de los límites aceptables. Los transformadores también son cruciales para la integridad del sistema de conexión a tierra.

Factores

  1. Cargas del transformador (kVA)
  2. Espectro de armónicos
  3. Distorsión armónica total
    1. Distorsión armónica total de la tensión
    2. Distorsión armónica total de la corriente
  4. Factor K
  5. Corrientes de tierra

Conexión a tierra del transformador

La correcta conexión a tierra del transformador es fundamental. (Tabla 3.3). El artículo 250 en general y el 250-26 en particular del código NEC se ocupa de los requisitos de conexión a tierra del sistema derivado independiente.

Soluciones

Hay una serie de soluciones para los problemas de calidad eléctrica relacionados con el transformador:

1. Sistema derivado independiente

El transformador de distribución es el suministro de electricidad del sistema derivado independiente, un término que se define en el código NEC (artículo 100). La idea clave es que el secundario de este transformador sea la nueva fuente de alimentación de todas sus cargas descendentes: se trata de un potente concepto en el desarrollo de un sistema de distribución de calidad eléctrica. El sistema derivado independiente cumple varios objetivos importantes, todos ellos beneficiosos para la calidad eléctrica:
  • Establece una nueva referencia de tensión.
  • Disminuye la impedancia de generación al reducir, a veces drásticamente, la distancia entre la carga y la fuente.
  • Consigue el aislamiento.
  • Se establece una nueva referencia de tierra.

2. Transformadores clasificados con el factor K

Los armónicos producen el calentamiento de los transformadores a una velocidad mayor que las corrientes de fundamentales equivalentes. Esto se debe a su mayor frecuencia. A continuación se indican tres efectos de calentamiento en los transformadores que aumentan la frecuencia:
  • Histéresis.
  • Corrientes parásitas.
  • Efecto pelicular.

Problemas de aplicación con los transformadores clasificados con el factor K

Los transformadores clasificados con el factor K se han aplicado ampliamente, pero éstos conllevan determinados problemas. Muchos consultores no ven la necesidad de emplear transformadores con una clasificación superior a la K-13, aunque la K-20 y superiores pueden incluirse como parte de una unidad de distribución eléctrica integrada.

3. Reducción de clasificación de los transformadores normales

Algunos responsables de instalaciones utilizan una reducción de clasificación del 50% como regla general en el caso de los transformadores que suministren electricidad monofásica, sobre todo cargas no lineales. Esto quiere decir que un transformador de 150 kVA solamente suministraría 75 kVA de carga. La curva de reducción de clasificación, tomada de la norma IEEE 1100-1992 (Emerald Book), muestra que un transformador cuyo 60% de sus cargas consista en fuentes de alimentación conmutadas, lo cual es bastante probable en un edificio comercial de oficinas, debería reducirse un 50%.

4. Refrigeración de aire forzada

Si el calor es el problema, el frío es la solución. Desenchufe el ventilador, conéctelo al transformador y emplee enfiramiento forzado por aire. Algunos expertos calculan que podría bajar la temperatura un 20-30%. En cualquier caso, sólo puede servir de ayuda. Lea el documento completo para obtener información detallada, ilustraciones e instrucciones sobre cómo realizar las mediciones correctamente.

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