Diseño y simulación de dos transformadores de distribución de 250 [kVA]: uno con núcleo de hierro silicio y otro con núcleo de vidrio metálico

Abstract

En el siguiente trabajo final se introdujeron los conceptos necesarios para el diseño de dos transformadores de distribución de 250 [kVA] de potencia, uno con núcleo tradicional de hierro silicio con grano orientado y el otro con un novedoso material magnético blando que es conocido como vidrio metálico de interesantes propiedades magnéticas. Los mismos se los diseña para operar con media tensión de alimentación, 13200 Volts en el primario y con conexión en triángulo. Con respecto al secundario se conectará en estrella y reducirá la tensión a 400 Volt entre fases. Luego de obtener el diseño del núcleo y los bobinados de cada uno de los transformadores, se plantea un modelo matemático para simular en el entorno Simulink de Matlab, estudiando su comportamiento ante diferentes solicitaciones eléctricas. En el primer capítulo introductorio, se desarrollaron los conceptos y el estudio del transformador como máquina eléctrica, su núcleo magnético y bobinados, aspectos constructivos. Además se concluye esta sección con una breve explicación del entorno Simulink y conocimientos necesarios para desarrollar el modelado de las máquinas en cuestión. En el segundo capítulo se desarrolla el diseño de núcleo y arrollamientos de ambos transformadores, calculando datos característicos de cada uno y su rendimiento. En el tercer capítulo se identifican los parámetros necesarios para realizar dichas simulaciones, como por ejemplo inductancias magnetizantes, mutuas y de dispersión. Se halló la curva de magnetización característica a través de los catálogos de los materiales magnéticos para cada modelo. Todos los datos obtenidos se volcaron en el modelo matemático de los modelos bajo estudio. Luego de consolidar los datos en el modelo, en el cuarto capítulo se analizó los resultados de las simulaciones de carga nominal, corriente de conexión, funcionamiento en vacío, carga desbalanceada y cortocircuito monofásico. Se relevaron formas de onda, espectro de frecuencia, valores eficaces y tasa de distorsión de armónicos. Finalmente en el quinto capítulo, a partir de toda la información recopilada, se compararon las prestaciones de cada máquin