Abstract
El presente artículo expone el desarrollo de la investigación sobre el modelamiento de los arrollamientos de un transformador de potencia para determinar y analizar las tensiones transitorias transferidas al arrollamiento secundario cuando se aplica una tensión tipo impulso atmosférico al arrollamiento primario. Se modela cada arrollamiento considerando su forma geométrica y constructiva por medio de parámetros eléctricos concentrados - Resistencia, Conductancia Dieléctrica, Capacitancias Serie, Capacitancia a Tierra, Inductancia Propia e Inductancia Mutua – calculados con formulaciones convencionales, los que se incorporan a un modelo integral de los arrollamientos que explica su comportamiento frente a sobretensiones. El análisis se realiza con el apoyo de un software de transitorios rápidos en el dominio del tiempo, lográndose demostrar la utilidad del modelo ya que se pueden calcular, al interior de los arrollamientos, las tensiones transitorias propagadas y transferidas, permitiendo el estudio de los esfuerzos dieléctricos en los aislamientos de los arrollamientos para mejorar su dosificación y geometría en el proceso de diseño del transformador de potencia.
Highlights
The present article exposes the development of the research on the modeling of the windings of a power transformer to determine and analyze the transient voltages transferred to the secondary winding when an atmospheric impulse voltage is applied to the primary winding
El análisis de sobretensiones transitorias puede considerar la presencia de tensiones transferidas al arrollamiento secundario, ya que dichas sobretensiones en transformadores de dos arrollamientos tiene cuatro componentes [4], que son: a) el electrostático producido por la red de capacitancias, b) el electromagnético debido a la inductancia mutua entre los arrollamientos, c) las oscilaciones libres del arrollamiento secundario y d) las oscilaciones forzadas del arrollamiento secundario inducidas por las oscilaciones libres del arrollamiento primario
En la Figura 15, se observa que entre los discos y 14; y del arrollamiento de baja tensión se presenta la máxima tensión transitoria entre discos contiguos, alcanzando un valor de 2,04 kV en el tiempo de 27,1 μs
Summary
Las sobretensiones en los sistemas eléctricos de potencia generalmente han sido estudiadas desde el punto de vista del diseño del aislamiento o del equipo de protección. En este contexto se formula el problema general ¿Determina el modelo de los arrollamientos las tensiones transitorias transferidas en el arrollamiento secundario de un transformador de potencia frente a una tensión de impulso atmosférico?. Desde el punto de vista académico, es importante porque analiza y modela los arrollamientos incorporando la metodología de la investigación científica en base a los fundamentos de la teoría de las máquinas eléctricas, la aplicación del software para el análisis de los transitorios y los conocimientos de fabricación de transformadores de potencia. Para dar respuesta a la pregunta de investigación se formula la hipótesis general H1: El modelo de los arrollamientos determina las tensiones transitorias transferidas en un transformador de potencia frente a una tensión de impulso atmosférico. La variable dependiente es la tensión transitoria transferida, que son los valores de la tensión que se transfiere y distribuye en toda la longitud del arrollamiento secundario del transformador de potencia
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