Los transformadores de tipo seco se utilizan ampliamente en aplicaciones como la iluminación local, los rascacielos, los aeropuertos, los muelles y la maquinaria CNC. En términos sencillos, un transformador de tipo seco es aquel cuyo núcleo y bobinados son no sumergido en aceite aislante.
Entre los métodos de refrigeración se incluyen Refrigeración natural por aire (AN) y Refrigeración por aire forzado (AF).
Con refrigeración natural por aire, el transformador puede funcionar de forma continua a su potencia nominal.
Con la refrigeración por aire forzado, la capacidad de producción puede aumentarse en hasta 50%.
Los transformadores de tipo seco son adecuados para un funcionamiento con sobrecargas intermitentes o en situaciones de sobrecarga de emergencia; sin embargo, no se recomienda una sobrecarga continua a largo plazo, ya que las pérdidas por carga y la tensión de impedancia aumentan significativamente en caso de sobrecarga, lo que da lugar a un funcionamiento antieconómico.
Índice
1. Tipos estructurales
Características constructivas
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Bobinados encapsulados con aislamiento sólido
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Bobinados sin encapsular
De entre los devanados, el que tiene mayor tensión es el bobinado de alta tensión, y el que tiene el voltaje más bajo es el bobinado de baja tensión.
En función de la disposición relativa de los devanados, los diseños de alta tensión pueden clasificarse en:
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Tipo concéntrico – sencillo y fácil de fabricar; muy utilizado.
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Tipo intercalado – se utiliza principalmente para transformadores de uso específico.
2. Características estructurales
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Seguro, resistente al fuego, libre de contaminación y apto para su instalación cerca de centros de carga.
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Fabricados con tecnología nacional avanzada, ofrecen una elevada resistencia mecánica, una gran resistencia a los cortocircuitos, bajas descargas parciales, una excelente estabilidad térmica, una alta fiabilidad y una larga vida útil.
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Bajas pérdidas, bajo nivel de ruido, ahorro energético y sin necesidad de mantenimiento.
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Excelente disipación del calor, gran capacidad de sobrecarga y mayor rendimiento con refrigeración por aire forzado.
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Resistencia superior a la humedad, apto para entornos con alta humedad y condiciones adversas.
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Puede equiparse con un sistema completo de control y protección de la temperatura. El sistema inteligente de control de la temperatura detecta y muestra automáticamente la temperatura de funcionamiento de cada fase, pone en marcha y detiene los ventiladores de forma automática, e incluye funciones de alarma y protección contra desconexiones.
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Tamaño compacto, peso ligero, ocupa poco espacio y bajo coste de instalación.
3. Estructura del núcleo y del bobinado
Núcleo de hierro
Fabricado con chapas de acero al silicio de grano orientado laminadas en frío de alta calidad.
Las láminas se cortan a Uniones a inglete de 45°, lo que permite que el flujo magnético pase sin obstáculos a lo largo de la dirección de la junta.
Tipos de bobinado
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Estructura de tipo enrollado
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Moldeado de resina epoxi con arena de cuarzo como material de relleno
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Molde de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio (estructura de aislamiento fino)
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Fibra de vidrio multifilamento impregnada en resina epoxi (muy utilizada debido a su estructura resistente a las grietas y a su mayor fiabilidad)
Bobinados de alta tensión
Normalmente se diseña en cilíndrico multicapa o segmentado en varias secciones estructuras.
4. Formas de los transformadores
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Tipo abierto
El núcleo y los devanados están expuestos directamente a la atmósfera. Apto para entornos interiores limpios y secos (humedad relativa ≤85% a 20 °C). Los métodos de refrigeración incluyen la refrigeración por aire natural y la refrigeración por aire forzado. -
Tipo cerrado
El núcleo y los devanados se encuentran dentro de una carcasa sellada, aislada de la atmósfera. Debido a la disipación limitada del calor, este tipo se utiliza principalmente en aplicaciones mineras y está clasificado como a prueba de explosiones. -
Tipo de resina moldeada
El aislamiento principal se fabrica mediante el moldeo de resinas epoxi o similares. Estructura sencilla, tamaño reducido, ideal para transformadores de pequeña capacidad.
5. Parámetros técnicos
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Frecuencia: 50/60 Hz
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Corriente en vacío: <4%
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Rigidez dieléctrica: 2000 V/min sin ruptura (Instrumento: comprobador de tensión de resistencia YZ1802, 20 mA)
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Clase de aislamiento: Clase F (personalizable)
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Resistencia de aislamiento: ≥2 MΩ (Instrumento: megaohmímetro ZC25B-4 <1000 V)
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Métodos de conexión: Y/Y, △/Y0, Y0/△ o tipo autotransformador
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Aumento de temperatura admisible: 100 K
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Método de refrigeración: aire natural o refrigeración por aire con control inteligente de la temperatura
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Nivel de ruido: ≤30 dB
6. Requisitos del entorno operativo
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Temperatura: de -10 °C a +40 °C; humedad relativa <70%
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Altitud: ≤2500 metros
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Evita la lluvia, la humedad, el calor intenso o la luz solar directa. Mantén al menos 1.000 píxeles de espacio libre alrededor de las aberturas de ventilación.
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No lo utilices en entornos con líquidos corrosivos, gases, polvo excesivo, fibras conductoras o partículas metálicas.
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Evita las vibraciones o las interferencias electromagnéticas.
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No guardes ni transportes el transformador boca abajo; evita los golpes o impactos fuertes.
| Modelo | Fase / Número de fases | Dimensiones (mm) | Peso (kg) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Longitud | Ancho | Altura | |||
| BGS-3 | 3 | 350 | 280 | 380 | 30 |
| BGS-6 | 3 | 400 | 280 | 400 | 35 |
| BGS-10 | 3 | 400 | 280 | 400 | 50 |
| BGS-15 | 3 | 450 | 300 | 450 | 65 |
| BGS-20 | 3 | 450 | 300 | 450 | 85 |
| BGS-25 | 3 | 450 | 350 | 450 | 90 |
| BGS-30 | 3 | 450 | 350 | 450 | 110 |
| BGS-35 | 3 | 550 | 360 | 550 | 120 |
| BGS-40 | 3 | 550 | 360 | 550 | 130 |
| BGS-45 | 3 | 550 | 400 | 550 | 140 |
| BGS-50 | 3 | 550 | 400 | 550 | 150 |
| BGS-60 | 3 | 600 | 450 | 660 | 175 |
6. Selección de productos
Definición del producto
Los transformadores de distribución son equipos esenciales en los sistemas de suministro eléctrico de edificios industriales, mineros y civiles. Reducen la tensión de red de 10(6) kV o 35 kV a la tensión de barriera de 230/400 V que utilizan los usuarios finales.
Estos transformadores son aptos para corriente alterna de 50/60 Hz, con una potencia nominal trifásica máxima de 2500 kVA (potencia nominal monofásica máxima de 833 kVA; por lo general, no se recomienda el uso de transformadores monofásicos).
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Cuando la carga primaria o secundaria es considerable, se recomienda instalar dos o más transformadores. Si se desconecta alguno de los transformadores, los restantes deben seguir siendo capaces de abastecer a las cargas primarias y secundarias. Las cargas primarias y secundarias deben estar concentradas, en lugar de muy dispersas.
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En aquellos lugares en los que se produzcan variaciones estacionales importantes en la carga, se deben instalar transformadores especiales; por ejemplo, para las máquinas de refrigeración de los sistemas de aire acondicionado y las cargas de calefacción en grandes edificios comerciales.
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En los lugares donde haya cargas muy concentradas, se deben instalar transformadores especiales, como los destinados a grandes equipos de calefacción, grandes máquinas de rayos X y hornos de arco eléctrico.
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Cuando la carga de iluminación es elevada o cuando el suministro combinado de alimentación y alumbrado afecta negativamente a la calidad de la iluminación y a la vida útil de las lámparas, se puede instalar un transformador específico para el alumbrado. Por lo general, la alimentación y el alumbrado comparten el mismo transformador.
Selección de transformadores en función de las condiciones ambientales
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En condiciones ambientales normales, se pueden elegir transformadores tanto de tipo seco como sumergidos en aceite, como por ejemplo en plantas industriales o mineras, subestaciones agrícolas o subestaciones comunitarias independientes. Entre los modelos más habituales se encuentran el S8, el S9, el S10, el SC(B)9, el SC(B)10, etc.
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En el caso de edificios de varias plantas o rascacielos, se recomienda utilizar transformadores no inflamables o ignífugos, como los modelos SC(B)9, SC(B)10, SCZ(B)9 y SCZ(B)10.
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En entornos con mucho polvo o gases corrosivos que puedan poner en peligro la seguridad de los transformadores, deben utilizarse transformadores sellados o encapsulados, como los modelos BS9, S9-, S10- y SH12-M.
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En la misma sala se pueden instalar equipos de alta y baja tensión que no contengan aceite inflamable, así como transformadores no sumergidos en aceite. En tales casos, el transformador debe estar provisto de una carcasa de protección IP2X por motivos de seguridad.
Selección de transformadores en función de los requisitos de carga
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La capacidad del transformador de distribución debe determinarse evaluando las potencias instaladas de todos los equipos eléctricos y calculando la carga necesaria (por lo general, se excluyen las cargas destinadas a la extinción de incendios). Para determinar la capacidad y el número de transformadores se utiliza la potencia aparente compensada. Un coeficiente de carga típico de los transformadores es de aproximadamente 85%. Este método resulta práctico y adecuado para una estimación preliminar de la capacidad.
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Según la norma GB/T 17468-1998 Directrices para la selección de transformadores de potencia, la capacidad de los transformadores de distribución debe determinarse con arreglo a la norma GB/T 17211-1998 Guía de carga para transformadores de potencia de tipo seco y la carga calculada. Estas directrices proporcionan programas informáticos y tablas de ciclos de carga normalizados para seleccionar con precisión la capacidad del transformador.
7. Requisitos de instalación
Los transformadores de distribución son componentes clave de las subestaciones.
Los transformadores de tipo seco sin carcasa pueden instalarse directamente en el suelo, rodeados de barreras de protección; los transformadores de tipo seco con carcasa también pueden montarse en el suelo.
La instalación debe ajustarse al atlas de diseño arquitectónico estándar nacional: 03D201-4 – Distribución de la sala de transformadores de 10/0,4 kV e instalación de equipos comunes.
8. Selección del modelo
Sistema de control de temperatura
El funcionamiento seguro y la vida útil de los transformadores de tipo seco dependen en gran medida de la fiabilidad del aislamiento de sus devanados. Si la temperatura de los devanados supera el límite de aislamiento, puede producirse un fallo en el aislamiento, lo que constituye una de las principales causas de avería de los transformadores. Por lo tanto, la supervisión de la temperatura y la protección contra el sobrecalentamiento son fundamentales.
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Control automático del ventilador
La temperatura se mide mediante sensores térmicos Pt100 integrados en el punto más caliente del devanado de baja tensión.-
Cuando la temperatura del bobinado alcanza los 110 °C, los ventiladores de refrigeración se ponen en marcha automáticamente.
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Cuando la temperatura desciende a 90 °C, los ventiladores se detienen automáticamente.
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Alarma de sobretemperatura y protección contra desconexiones
Los termistores PTC integrados en el devanado de baja tensión recogen señales de temperatura del devanado o del núcleo.-
A 155 °C → Salida de alarma de sobretemperatura
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A 170 °C → Se envía una señal de disparo por sobretemperatura al circuito de protección secundario; el transformador debe desconectarse inmediatamente.
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Sistema de visualización de la temperatura
Los sensores Pt100 miden la temperatura y muestran las temperaturas de los devanados de todas las fases (con barrido de fases e indicación del valor máximo).
Puede registrar la temperatura máxima histórica y emitir una señal de 4–20 mA para la monitorización remota (hasta 1200 m).
Método de protección
Se suelen utilizar cajas con grado de protección IP20, que impiden que objetos sólidos de más de 12 mm y animales pequeños (ratones, serpientes, gatos, pájaros) entren y provoquen cortocircuitos.
Para la instalación en exteriores, se pueden utilizar cajas con grado de protección IP23, que ofrecen una protección adicional contra el agua que cae en ángulos de hasta 60°.
Nota: Las carcasas IP23 reducen la eficiencia de refrigeración, por lo que hay que tener en cuenta la reducción de la potencia nominal.
Capacidad de sobrecarga
La capacidad de sobrecarga de los transformadores de tipo seco depende de la temperatura ambiente, el nivel de carga antes de la sobrecarga, la eficiencia de refrigeración del aislamiento y la constante de tiempo térmica. Los fabricantes pueden facilitar curvas de sobrecarga cuando sea necesario.
Cómo aprovechar la capacidad de sobrecarga:
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La potencia del transformador puede reducirse adecuadamente durante la selección si equipos como los laminadores y las máquinas de soldadura producen sobrecargas de corta duración, aprovechando la gran capacidad de sobrecarga de los transformadores de tipo seco.
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En zonas con una distribución desigual de la carga, como las zonas residenciales (iluminación nocturna), los recintos de ocio y los centros comerciales (aire acondicionado e iluminación durante el día), la capacidad del transformador puede reducirse adecuadamente para que este funcione a plena carga, o cerca de ella, durante la mayor parte de su ciclo de trabajo.
9. Lista de comprobación para la inspección
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Comprueba si hay ruidos o vibraciones anormales.
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Comprueba si hay signos de sobrecalentamiento local, corrosión, marcas de descarga o carbonización en las superficies aislantes.
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Asegúrate de que los ventiladores de refrigeración funcionen correctamente.
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Los terminales de alta y baja tensión no deben presentar sobrecalentamiento; los terminales de los cables no deben presentar fugas ni trazas de arco eléctrico.
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El aumento de temperatura de los devanados no debe superar el límite especificado por la clase de aislamiento.
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Las piezas de porcelana de soporte no deben presentar grietas ni restos de exudado.
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Comprueba que los componentes de compresión del bobinado no estén sueltos.
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Asegúrate de que haya ventilación en el interior y de que los conductos de aire principales estén limpios, sin obstrucciones por polvo, óxido ni corrosión.
10. Diferencias
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Convertidor de frecuencia (VFD):
Ajusta la frecuencia de salida (50 Hz, 60 Hz, etc.) para adaptarse a los requisitos eléctricos específicos. -
Transformador:
Por lo general, funciona como un “dispositivo reductor de tensión” que suele encontrarse cerca de zonas residenciales o fábricas. Su finalidad es reducir la alta tensión de transmisión a la tensión que se utiliza en los sistemas eléctricos cotidianos. -
Transformadores de tipo seco frente a transformadores sumergidos en aceite:
Los transformadores de tipo seco ofrecen una mayor seguridad contra incendios y se utilizan en zonas con requisitos estrictos de protección contra incendios, como hospitales, aeropuertos y estaciones de tren.
Sin embargo, son más caras y requieren entornos adecuados (que no sean excesivamente húmedos, polvorientos ni contaminados).