“Interfaz gráfica para diseño de transformadores de distribución considerando puntos calientes.”

Abstract

El transformador es uno de los elementos centrales en los sistemas de potencia puesto que facilitan la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Su construcción involucra la comprensión de varios fenómenos físicos. En algunas industrias, el diseño del transformador se basa en la experiencia y juicio de los diseñadores, o bien, se toman como guía transformadores ya existentes. Como parte de este trabajo se propone un método aproximado para el diseño de los devanados y núcleo de un transformador para suministrar una potencia dada a la carga. Uno de los factores más importantes que influye en la cargabilidad del transformador así como en su vida útil es su temperatura de operación, el exceso de calor en los devanados contribuye al envejecimiento prematuro del papel aislante utilizado, lo que a su vez expone al transformador a fallas. Se desarrolló una interfaz gráfica en MATLAB para el cálculo de los parámetros de diseño de los transformadores y la estimación del punto más caliente, ésta pretende ser una herramienta flexible y de fácil acceso para el diseño y construcción de transformadores reales, que además puede ser útil para docencia al permitir un rápido acceso a la variación de los parámetros de diseño y sus resultados. En este trabajo se propone un método de solución para estimar la temperatura del punto más caliente en los devanados, en el que se desarrolla un mallado eléctrico a partir de la analogía de circuitos térmicos con circuitos eléctricos. Esta analogía considera que los medios por los cuales existe conducción de calor se convierten en resistencias eléctricas y las fuentes de calor se toman como fuentes de corriente. Este mallado se soluciona utilizando el conocido método de los nodos, obteniendo así los diferenciales de potencial en cada nodo, estos diferenciales de potencial a su vez, son la analogía de las diferencias de temperatura. Además se toman en consideración los efectos combinados de radiación y convección del tanque hacia el ambiente para estimar la temperatura del punto más caliente. En el alcance de este trabajo el cálculo térmico desarrollado se limita a transformadores de distribución con enfriamiento tipo ONAN (Oil Natural Air Natural) con tanques lisos.