Transformadores: columnas, refrigeración ONAF, efecto Ferranti y autotransformador (preguntas y respuestas)

Q: ¿Qué significa ONAF en un transformador?

ONAF indica que el refrigerante es aceite mineral (O), la circulación es natural (N) con aire (A) y la ventilación es forzada (F). Los ventiladores desvían el aire hacia la cuba del transformador.

Q: ¿Cuándo se produce el efecto Ferranti?

Se produce cuando la carga conectada al transformador es capacitiva, de forma que la regulación de tensión resulta menor que cero. En ese caso, la tensión en el secundario puede superar la tensión en vacío.

Q: ¿Cuál es la función del depósito de expansión?

Absorbe las variaciones de volumen del aceite de la cuba causadas por el calentamiento durante el funcionamiento. Además reduce la superficie de contacto entre aire y aceite, lo que alarga la vida útil del aceite.

Resumen

El documento es una colección de preguntas y respuestas sobre transformadores eléctricos. Aborda el diseño de las columnas en equipos de alta potencia, la función del depósito de expansión en transformadores en baño de aceite y el significado de la refrigeración ONAF. Incluye además la reducción de magnitudes del secundario al primario, las ecuaciones del circuito equivalente, el efecto Ferranti y las ventajas e inconvenientes del autotransformador frente al transformador convencional.

Puntos clave

Las columnas de sección escalonada se usan en transformadores de alta potencia para soportar mejor los esfuerzos mecánicos.
El depósito de expansión absorbe las variaciones de volumen del aceite por calentamiento y reduce el contacto entre aire y aceite.
ONAF significa Aceite mineral, Natural, Aire, Forzada: los ventiladores fuerzan el aire hacia la cuba.
Al reducir al primario: E2' = m·E2, I2' = I2/m y X2' = m²·X2, donde m es la relación de transformación.
El efecto Ferranti aparece con cargas capacitivas, cuando la regulación de tensión es menor que cero.
El autotransformador es más económico y tiene menos pérdidas, pero no ofrece aislamiento entre primario y secundario y, en cortocircuito, genera corrientes de falta muy elevadas.

Ponte a prueba

Diseño de Columnas en Transformadores de Alta Potencia

1. ¿Por qué a partir de cierta potencia los transformadores tienen sus columnas de sección escalonada en vez de sección rectangular?

Para soportar mejor los esfuerzos mecánicos que se producen.

Función del Depósito de Expansión en Transformadores

2. ¿Para qué sirve el depósito de expansión en un transformador en baño de aceite?

Sirve para absorber las variaciones de volumen del aceite de la cuba, provocadas por el calentamiento de la máquina cuando está funcionando. Además, reduce la superficie de contacto entre el aire y el aceite, lo que alarga la vida útil del aceite.

Sistemas de Refrigeración en Transformadores: ONAF

3. Se tiene un refrigerador cuyo sistema de refrigeración es ONAF, ¿Qué tipo de refrigeración tiene?

ONAF significa:

O: Aceite mineral (Oil).
N: Natural.
A: Aire.
F: Forzada.

Por lo tanto, se trata de un transformador en baño de aceite donde el aire se desvía hacia la cuba mediante ventiladores (circulación forzada).

Reducción de Magnitudes del Secundario al Primario

4. Escriba las expresiones que permiten reducir al primario las siguientes magnitudes del secundario de un transformador: E2, I2, X2.

E2' = m * E2
I2' = I2 / m
X2' = m² * X2

Donde:

m: Relación de transformación.
X: Reactancia de dispersión.

Ecuaciones para el Análisis de un Transformador con Secundario Reducido

5. Escriba las 4 ecuaciones que permiten analizar un transformador con el secundario reducido al primario y que quedan reflejadas en su circuito equivalente.

I1 = I0 + I2'
I0 = I_fe + I_μ
V1 = E1 + I1 * (R1 + jX1)
E2' = V2' + (R2' + jX2') * I2'

Efecto Ferranti en Transformadores

6. ¿En qué consiste el efecto Ferranti en un transformador?

El efecto Ferranti se debe a la influencia de las cargas capacitivas. Estas cargas provocan un efecto magnetizante en el flujo del transformador. Debido a esto, la regulación puede ser negativa, y el módulo de la tensión que llega al secundario puede ser mayor que la tensión en vacío.

Condiciones para el Efecto Ferranti

7.¿En qué situación puede suceder que al conectar una carga a un transformador se produzca el efecto Ferranti?

El efecto Ferranti se produce cuando la carga es capacitiva, de forma que la regulación de tensión sea menor que cero ( < 0).

Ventajas e Inconvenientes del Autotransformador

8. Enumere las ventajas e inconvenientes que tiene un autotransformador frente a un transformador.

Ventajas:

Es más económico, ya que tiene solo un devanado para primario y secundario.
Tiene menos pérdidas.
Tiene mejor rendimiento.
Menor caída de tensión.

Inconvenientes:

Si se produce un cortocircuito, aparecen corrientes de falta muy elevadas debido a su pequeño valor de tensión relativa de cortocircuito (Ecc).
No existe aislamiento entre los circuitos primarios y secundarios de cada fase.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa ONAF en un transformador?