La
Tensión nominal de un transformador no puede coincidir con la tensión de
sistema exactamente, o puede ser necesario aumentar o disminuir la tensión de
salida para suministrar una carga determinada. En estos casos, una porción de
un devanado puede ser eliminado o añadido para cambiar la relación de vueltas
del transformador.
El
dispositivo cambiador de tomas más simple funciona con el principio "break before make" y los
cambios en el bobinado primario.
Obviamente,
dicho dispositivo no se puede utilizar cuando el transformador está llevando la
carga o incluso cuando el transformador está energizado ya que rompería la
corriente de carga y / o lo contrario la corriente de magnetización. Este
dispositivo se denomina cambiador de
tomas para el funcionamiento sin corriente.
Hace
años, fue llamado cambiador de tomas sin carga, pero esta descripción ha caído
en desgracia debido a que el nombre implica que se puede utilizar cuando el
transformador está energizado sin llevar carga, lo que que es totalmente falso.
La mayoría de los cambiadores de tomas para un funcionamiento sin corriente
poseen un total de cinco posiciones de toma.
Por
lo general hay dos posiciones por encima
de la tension nominal y dos posiciones de tap por debajo de la tensión nominal
más un tap a la tensión nominal.
Los incrementos de voltaje entre grifos son generalmente 2
1/2% de la tensión nominal, por lo que el rango completo del grifo es + -5%.
Un
tambor rotatorio del tipo cambiador de tomas y las conexiones hacia las bobinas
se muestran en la figura 1. Un eje giratorio aislado que se alinea
un resorte shortingwedge entre
pares de electrodos que son cilíndricos y huecos. Los Taps del bobinado se
conectan a los electrodos cilíndricos mediante una soldadura fuerte.
Los
distintos fabricantes han utilizado otras configuraciones para cambiadores de
tomas rotativos cuyos mecanismos con movimiento lineal están disponibles.
Los cambiadores de tomas para un funcionamiento sin carga se montan encima del núcleo del transformador y el
conjunto de la bobina para que la inspección y el mantenimiento sea posible.
Los Taps se cambian por una rueda en el exterior del transformador que bloquea
cada posición de toma indicando con marcadores que muestran que tap del
transformador está encendido.
En
los transformadores trifásicos , los
cambiadores de toma de las tres fases están mecánicamente acoplados entre sí de
modo que las tres fases están siempre en el mismo Tap.
Si
el cambiador de tomas esta en el devanado primario, entonces se da un aumento
de corriente primaria con respecto a la corriente de carga en los Taps más
bajos, aumentando la corriente en el devanado primario con respecto a la
corriente de carga. El hecho de que parte de la resistencia del devanado es
retirada del circuito en los Taps más bajos compensa parcialmente el aumento de
la corriente, sin embargo, la toma más baja todavía tiene el total de perdidas más alto en I2x R para
una corriente de carga dada.
Debido a que secciones de la bobina son retiradas del circuito, los
taps de los devanados son siempre ubicados en la parte media de la bobina para
mantener el centro magnético alineado con los otros devanado.
Dado
que el bobinado no esta realmente equilibrado en dos de los cinco Taps, el
devanado se puede dividir en tres secciones, como se muestra en la Figura 2. Esta disposición requiere dos
mecanismos de cambio de tomas por fase, pero el centro magnético del devanado
está siempre alineado en el número 6 del Tap para ayudar a controlar las
fuerzas de cortocircuito.
Figura 2 -Un
bobinado con dos conjuntos de Tap que equilibran los amper-vueltas alrededor
del centro geométrico de la bobina. Esta configuración minimiza las fuerzas
verticales cuando el transformador está sometido a cortocircuitos.
Conmutadores
para el funcionamiento sin carga están diseñados para ser movidos con poca frecuencia.Los ajustes de toma
generalmente especificado para la ubicación concreta de la instalación
eléctrica y los ajustes no cambian a menos que las condiciones del sistema
cambien permanentemente.
Debido
a que un buen contacto eléctrico a menudo depende de una buena limpieza, generalmente
es una buena idea para operar el cambiador de tomas periódicamente (cuando el
transformador está fuera de servicio) de modo de mantener los contactos
limpios. Los propios contactos son generalmente de plata o de estaño
recubiertos de cobre desnudo ya que tienen una tendencia a desarrollar una
película de sulfato de cobre en aceite que aumenta la resistencia de
contacto. Esto puede conducir a un efecto térmico fugitivo por
coque de petroleo.
A
medida que la temperatura aumenta alrededor de los contactos, el petróleo en
torno a estos pueden convertirse en coque o carbón. Esta de película
de carbón que puede realmente forzar a los contactos separarse para
una corriente de carga, la cual debe pasar a través de una capa de carbono de
alta resistencia. Esto aumenta la temperatura aún más, lo que lleva a más coquización y así
sucesivamente hasta que los contactos
se sobrecalienten y se destruyan.
Después
que un cambiador de tomas es operado, es importante que la posición de toma sea
verificada por un transformador de relación de vueltas (TTR) de prueba. Ha
habido numerosos casos en los que cambiadores de tomas de una o más fases no
estaban alineados correctamente incluso cuando las marcas externas indicaban lo
contrario.
Recursos: Transformadores
de potencia (Power Engineering) - J. Winders
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