Fuerzas de cortocircuito en transformadores

El campo de dispersión de los devanados a la corriente de cortocircuito de pico, las fuerzas radiales y axiales en cada devanado y las comprobaciones de IEC 60076-5: tensión circunferencial, pandeo, vuelco del conductor, presión en separadores y anillos de extremo, temperatura.

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DATOS DE ENTRADAuna fase · mm · MPa

1 · Potencia asignada de la placa de características

Potencia asignada [MVA] Frecuencia [Hz]

Tensión AT [kV] de línea Tensión BT [kV] de línea

Conexión AT Conexión BT

Impedancia de cortocircuito [%] en la toma asignada X/R del transformador y la red en conjunto

Potencia de cortocircuito de la red [MVA] IEC 60076-5, Tabla 2

2 · Ventana del núcleo una columna

Diámetro de la columna del núcleo [mm] Altura de la ventana [mm] de yugo a yugo

3 · Devanados del núcleo hacia fuera

Alturas medidas desde el yugo inferior. Un hueco de regulación no lleva espiras (la toma nominal con las espiras de regulación fuera). Los devanados apilados uno sobre otro comparten ambos diámetros.

4 · Falta IEC 60076-5

Duración [s] térmica, 2 s salvo acuerdo Temperatura del devanado antes [°C] ambiente + calentamiento

Aislamiento

Valores de ejemplo, no una unidad real. Los resultados se actualizan mientras escribe.

CORRIENTE DE PICO î27.8 × I_r

FLUJO EN EL HUECO2.58 T

CAMPO DE DISPERSIÓN · r–z, UNA COLUMNA

COMPRESIÓN AXIAL A LO LARGO DE LA ALTURA

FUERZA FRENTE AL TIEMPO · PRIMEROS 100 msF ∝ i²

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CÓMO SE CALCULA · CON SUS VALORES

Paso a paso, con sus valores

01
Equilibrio████ ██ ███████ · ██████ = ██.██
02
Reacciones████ ██ ███████ · ██████ = ██.██
03
Esfuerzo cortante████ ██ ███████ · ██████ = ██.██
04
Momento flector████ ██ ███████ · ██████ = ██.██
05
Flecha████ ██ ███████ · ██████ = ██.██
06
Tensión████ ██ ███████ · ██████ = ██.██

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Referencias: Rabins, AIEE Trans. 1956: campo de dispersión de devanados concéntricos; IEC 60076-5:2006: corriente de cortocircuito, comprobaciones de resistencia del Anexo A, temperatura; Kulkarni & Khaparde, Transformer Engineering (2012): pandeo y un caso FEM publicado.

HIPÓTESIS & LÍMITES

Transformador de columnas, con devanados cilíndricos concéntricos en una columna. El campo es axisimétrico: las columnas exteriores, la cuba, las conexiones y la estructura de apriete no se incluyen.
Núcleo y yugos con permeabilidad infinita; la corriente de los devanados se reparte uniformemente en su sección (no se modelan el detalle espira a espira ni el aislamiento del conductor).
El hueco de regulación no lleva espiras (la toma nominal con las espiras de regulación fuera); otras posiciones de toma desplazan los amperios-vuelta y requieren su propio cálculo.
Fuerzas máximas en el primer pico de corriente, totalmente asimétrico (k√2 de la Tabla 4 de IEC 60076-5). La fuerza axial la soporta el extremo hacia el que se empuja el devanado; no se incluyen la precarga de apriete ni la respuesta dinámica del cartón prensado.
Tensión circunferencial media = fuerza radial/(2π × área del conductor). Flexión entre apoyos: viga empotrada en ambos extremos bajo la densidad de fuerza local J·B. Pandeo: teoría elástica del anillo con el módulo elástico del conductor; los conductores endurecidos por deformación o con deformación previa pandean antes.

AVISO LEGAL · Solo para fines formativos y predimensionado. Los resultados deben ser revisados por un ingeniero cualificado antes de utilizarse en el diseño.

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Columnas exteriores, conexiones, estructura de apriete y respuesta dinámica del cartón prensado: llevamos el devanado a un estudio electromagnético y estructural 3D completo.

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