1 Transformadores secos Zaragoza Aplicaciones para drives© ABB Group 2009 | Slide 1

2 Índice Convertidores de frecuencia Transformadores especializadosEfectos de los armónicos en los transformadores Diseño especial Ejemplos © ABB Group 2009 | Slide 2

3 Transformadores para convertidores de frecuencia IABB es el suministrador líder mundial de convertidores de frecuencia de CA y de sistemas para uso industrial, comercial y aplicaciones residenciales, mejorando la flexibilidad, la eficiencia y los procesos de ahorro energético. © ABB Group 2009 | Slide 3

4 Transformadores para convertidores de frecuencia II AplicacionesCemento Minería y Mineral Generación de energía Papelería y alimenticia Petróleo y gas Petroquímicas Agua y reciclado Metalurgia Y muchos más... Naval © ABB Group 2009 | Slide 4

5 Transformadores para convertidores de frecuencia III Convertidores de frecuencia de ABBEl conocimiento especializado de ABB, su experiencia en aplicaciones e instalaciones industriales y la flexibilidad para construir paquetes completos de acuerdo a las necesidades del cliente. ABB ha conseguido soluciones estándar, mediante una estrecha cooperación entre sus distintas divisiones, obteniendo un valor añadido, que se refleja en: Simplifica el proceso de suministro del equipo, la instalación y la puesta en funcionamiento. Acorta el tiempo de entrega. Beneficia al usuario final. Asegura el éxito en el funcionamiento del paquete completo. El cliente se siente seguro en manos de ABB. © ABB Group 2009 | Slide 5

6 Transformadores para convertidores de frecuencia IV Convertidores de frecuencia de ABBDispositivos utilizados para variar la velocidad de los motores de CA. ABB dispone de la familia de convertidores más amplia del mercado con la más avanzada y probada tecnología. Los convertidores de corriente alterna, se pueden conectar a la mayoría de las máquinas rotativas, lo que resulta en mejoras en la flexibilidad, en el proceso de control, en la precisión, la productividad, la fiabilidad y la eficiencia energética. Los convertidores de CA, son una amplia familia de productos, de alta tecnología, aptos para distintas areas de aplicación: bombas, ventiladores, cintas transportadoras, molinos, propulsores, perforadores, turbinas de gas, estiradores, hormigoneras, elevadores. © ABB Group 2009 | Slide 6

7 Transformadores para convertidores de frecuencia V ACS 800Fabricados según la norma IEC , IEC , IEC Transformadores de 2 y tres bobinados. Alta tensión, conexión en triángulo. Baja tensión triángulo y estrella. Desfase de 30º para el funcionamiento a 12 pulsos (transformadores de doble secundario). Se debe garantizar la máxima simetría entre los bobinados del secundario. Pantalla electrostática entre la bobina primaria y la secundaria. © ABB Group 2009 | Slide 7

8 Transformadores para convertidores de frecuencia VI ACS 1000Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. Posibilidad de decalaje en primario, para obtener desfases de 15º (24 pulsos). Fabricados según la norma IEC , IEC , IEC Transformador trifásico tipo seco de doble secundario. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento. Ejemplo de la onda de tensión en modo común medida en el secundario respecto a tierra © ABB Group 2009 | Slide 8

9 Transformadores para convertidores de frecuencia VII ACS 1000iFabricados según la norma IEC , IEC , IEC Transformador trifásico de tipo seco de cinco bobinados, generador de 24 pulsos integrado en convertidor ACS 1000. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Bobinas secundarias del transformador con nivel superior de aislamiento. Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. 24 pulsos Vacuum cast coil Transformer © ABB Group 2009 | Slide 9

10 Transformadores para convertidores de frecuencia VIII ACS 5000Fabricados según la norma IEC , IEC , IEC 2 transformadores trifásicos de tipo seco de triple secundario, generador de 36 pulsos. Pantalla electrostática entre las bobinas primarias y secundarias. Máxima simetría garantizada entre las bobinas secundarias. © ABB Group 2009 | Slide 10

11 Transformadores para convertidores de frecuencia IX ACS 6000En cumplimiento con las normas IEC , IEC e IEC Opciones: Transformador trifásico de 6 pulsos y dos bobinados, Yy0. 2 transformadores trifásicos de 12 pulsos y dos devanados IIIy0 y Y/d11 (la serie de devanados primarios conectados en estrella (Y). 3 transformadores trifásicos de 18-pulsos y dos devanados, conectados en serie: IIIy0, IIIz040 y Yz1120 (serie de devanados primarios conectados en estrella (Y). © ABB Group 2009 | Slide 11

12 Transformadores para convertidores de frecuencia AplicacionesEstos transformadores para convertidores, se utilizan en distintos tipos de aplicaciones, tales como: Tracción. Propulsión. Rectificación. Excitación. © ABB Group 2009 | Slide 12

13 Transformadores especializados Transformadores no estándarLos transformadores para convertidores de frecuencia, son transformadores no estándar, debido a la distorsión que crean los armónicos. Armónicos provenientes de los rectificadores. Sobrecargas debidas a demandas de servicio. Sobretensiones durante los transitorios. Debido a estos factores, estos transformadores requieren un diseño especial. © ABB Group 2009 | Slide 13

14 Efecto de los armónicos en los transformadores ILos armónicos son distorsiones en la red eléctrica que aparecen en los múltiplos de la frecuencia de suministro. Cualquier equipo que utiliza la electrónica para cambiar de una frecuencia y/o tensión a otra, generará corrientes armónicas y en consecuencia, una distorsión de la tensión. © ABB Group 2009 | Slide 14

15 Efecto de los armónicos en los transformadores IIRectificar la forma de onda de la corriente, a su frecuencia nominal o alguno de sus múltiplos, por medio de dispositivos electrónicos. Impedancia no lineal. Resistencias dependientes de la intensidad: lámparas fluorescentes, maquinas de soldar, hornos de arco eléctrico. Inductancias dependientes de tensión: transformadores y reactores. Conectar inductancias saturables tales como motores de inducción o transformadores. Cargas no lineales generan armónicos Fuentes de corrientes armónicas © ABB Group 2009 | Slide 15

16 Efecto de los armónicos en los transformadores IIIFuentes de tensiones armónicas. Caídas de tensión en impedancias del circuito debidas a las corrientes armónicas. La forma de onda de tensión generada, no es del todo sinusoidal dependiendo del tamaño del generador, del número de polos, etc. Efecto de las tensiones armónicas. Aumento de las pérdidas en vacío. Aumento del nivel de ruido level. Efecto de las corrientes armónicas. Aumento de las pérdidas en carga. Sobrecalentamientos locales debidos a la distribución irregular de las pérdidas de Foucault. Sobre tensiones de resonancia. © ABB Group 2009 | Slide 16

17 Efecto de los armónicos en los transformadores IVEvaluación del contenido de armónicos. Factor de la distorsión total de armónicos (THD): Es el cociente entre el valor de la media cuadrática de la suma de todas las componentes armónicas hasta un determinado orden, y la media cuadrática de la componente fundamental: La limitación del factor de distorsión total de armónicos, tiene como objetivo prevenir la presencia simultanea de varias componentes armónicas, con gran amplitud. å ÷ ø ö ç è æ = H h Q THD 2 1 © ABB Group 2009 | Slide 17

18 Efecto de los armónicos en los transformadores VNiveles de compatibilidad para armónicos de tensión. De acuerdo a la IEC para ambientes de clase 3. THD  10% También hay limitaciones para el valor individual: Ordenes impares excluyendo los múltiplos de tres (3,9,15…). Ordenes pares. Ordenes impares múltiplos de tres. Inter armónicos. © ABB Group 2009 | Slide 18

19 Diseños especiales I Debido al flujo de las corrientes armónicas en ambos devanados, AT y BT, aparecen pérdidas adicionales y sobrecalentamientos, de modo que el transformador se debe sobredimensionar de acuerdo a una mayor potencia equivalente. Debido al flujo de corrientes armónicas a través de la red y de la impedancia del transformador, existe una distorsión de tensión (armónicos de tensión) en el núcleo magnético del transformador, que podría saturarlo. Para evitar la saturación del núcleo magnético, éste se debe sobredimensionar. © ABB Group 2009 | Slide 19

20 Diseños especiales I Para evitar el acoplamiento capacitivo, entre la alta tensión y la baja tensión, y para proteger de sobretensiones, a los dispositivos electrónicos de potencia en el lado de baja tensión, se recomienda colocar una pantalla electrostática entre las bobinas de alta tensión0 y las de baja tensión. En algunos casos, (p.e. ACS1000), debido al sistema flotante o a altos du/dt, se necesitan mayores niveles de protección en el lado de baja tensión. © ABB Group 2009 | Slide 20

21 Diseños especiales IIIAdemás, en el caso de transformadores de doble secundario, se deben considerar los siguientes puntos: La bobina de baja tensión colocada en la parte superior se debe sobredimensionar, a causa de su peor refrigeración (aire que asciende calentado por la bobina de baja tensión de la parte inferior). © ABB Group 2009 | Slide 21

22 Diseños especiales IV El número de espiras de las dos bobinas de baja tensión se debe modificar, para alcanzar la relación de transformación entre estos dos devanados. La impedancia entre las dos bobinas de baja tensión, se debe ajustar calculando y fabricando cuidadosamente las dimensiones de las bobinas. El factor espaciado, es peor debido al hueco de aislamiento entre los devanados, y debido al tamaño más grande del transformador. Para garantizar el buen funcionamiento, la alta tensión se lleva a cabo mediante dos circuitos paralelos con dos conmutadores, en lugar de un solo circuito. © ABB Group 2009 | Slide 22

23 Ejemplos ACS1000Aire ACS1000Agua ACS5000Aire ACS5000Agua© ABB Group 2009 | Slide 23

24 Transformadores tipo seco encapsuladoTransformadores secos para convertidores para conseguir la satisfacción de nuestros clientes. © ABB Group 2009 | Slide 24

25 © ABB Group 2009 | Slide 25