Devanado en Espiral Continuo_3

DIMENSIONAMIENTO EN TRANSFORMADORES 1

____________________________________________________________________________________ Prof. Hctor Cadavid

DEVANADO EN ESPIRAL CONTINUO

Los devanados en espiral continuo de transformadores de distintas potencias y tensiones se diferencian por el nmero de espiras y bobinas, por la seccin y aislamiento de los conductores, el nmero de conductores en paralelo, el tamao de los canales y el nmero de cuas separadoras, la ubicacin de las derivaciones de regulacin, las dimensiones axiales, los dimetros interno y externo, la ubicacin de las conexiones entre bobinas, la existencia o ausencia de anillos capacitivos y otros. El devanado es espiral continuo esta compuesto por una serie de discos (galletas), con canales entre ellos. El nmero de discos en el devanado puede ser de 30 a 150. En cada disco las espiras se ubican con su lado ms ancho en sentido axial, una sobre otra en espiral, es decir, la altura del disco es igual a la altura del conductor. El nmero de espiras en la bobina va desde 2 hasta 40 50. Los discos del devanado en espiral continuo se arrollan sobre las cuas, conformando canales verticales a lo largo de toda la superficie interna del devanado. En las cuas se montan los separadores, con la ayuda de los cuales se crean los canales horizontales entre bobinas. Cada espira de la bobina (disco) puede estar constituida por uno o varios conductores en paralelo. De esta forma se disminuyen las perdidas por corrientes de torbellino y se facilita el arrollamiento de la bobina. La transposicin de los conductores en paralelo se ejecuta en el proceso de arrollamiento en cada transicin de bobina a bobina. As se consigue igualar sus resistencias activa y reactiva. La continuidad del devanado se logra como resultado del monte y desmonte (el tumbao) de las espiras en la bobina temporal. Las bobinas temporales se arrollan como todas las dems, luego las espiras de esta bobina se tumban en sentido contrario. La transicin de una espira a otra (interna y externa) se ejecuta a nivel de la ltima espira (correspondientemente interna o externa) de cada bobina doblando el conductor. El proceso tecnolgico de arrollado del devanado en espiral continuo es anlogo para todos los transformadores de 10 a 330 kV, pero debido a las distintas construcciones se utilizan distintos montajes (Figura 1. a h). El devanado puede ser arrollado tanto en mquinas bobinadoras horizontales como verticales. Veamos el arrollado de un devanado en espiral continuo en una bobinadora horizontal. Inicialmente vamos a conocer el caso ms sencillo, cuando el devanado en espiral continuo tiene bobinas con nmero entero de espiras, la seccin de la espira esta constituida por un solo conductor con aislamiento normal, los terminales de la bobina estn ubicados en la parte externa del arrollado izquierdo (Figura 1.a). Luego se ejecutan todos los trabajos preparatorios (amarres, contavueltas, etc) y se prende la bobinadora con giro en el sentido de las manecillas del reloj.



Se ejecuta el arrollado de la primera bobina tipo tumbao cumpliendo varios pasos: inicialmente se arrollan sin tensionar las espiras de la bobina temporal (Figura 2.a,b) y se ejecuta la transicin al siguiente disco (Figura 2.c), luego en forma manual o utilizando una herramienta adecuada se realiza el tumbao de las espiras de la bobina temporal arrollada (Figura 2.d.e), se desplaza toda la bobina a su lugar inicial y se tensionan las espiras hasta obtener la dimensin radial de la bobina (Figura 2.f). El tumbao de las espiras de la bobina temporal se realiza espira por espira en una secuencia inversa a la adoptada al arrollarla inicialmente; Inicialmente se toma la espira superior y se coloca sobre las reglillas, luego se toma la siguiente espira y se monta sobre la que acaba de ser colocada y as sucesivamente. Cuando la ltima (la inferior) espira de la bobina temporal es colocada encima de la bobina definitiva, se montan separadores y prensan las bobinas. Durante este proceso se ajustan las bobinas utilizando un martillo de goma o madera, golpendolas en sentido axial y radial. En las figuras 2.a-f. para mayor ilustracin esta representado el proceso de arrollado de la quinta y no de la primera bobina. Pero todo lo aqu explicado se aplica para todas las bobinas comenzando por la primera. Las transiciones de bobina (figura 3.a-c) son uno de los sitios ms delicados, ya que tienen un alta posibilidad de dao del aislamiento. Por esto ellas deben ser ejecutadas de manera cuidadosa y confiable. En el proceso de arrollado cada transicin se realiza con la ayuda de una herramienta especial (figura 3.a), de tal manera que esta no asome al canal siguiente y la curvatura de la transicin se ubique entre los espaciadores. Las transiciones siempre se aslan adicionalmente (figura 3.b,c). Despus de instalar los separadores entra la tercera y cuarta bobinas se ejecuta al arrollado de la cuarta (definitiva) bobina, se realiza la transicin externa de la cuarta a la quinta bobina continua arrollando las siguientes bobinas, continuando la secuencia tecnolgica del arrollado de bobinas definitivas y temporales. En nuestro ejemplo todas las bobinas impares se arrollan con transicin interna y todas las pares con transicin externa. Si es necesario ubicar los terminales de salida por la parte interna del devanado el arrollamiento de las bobinas impares se hace tipo definitivo y el de las pares es temporal (tipo tumbao). Cuando el nmero de espiras es entero, el principio y fin de cada bobina, as como sus transiciones estarn ubicadas en una misma lnea (en sentido axial del devanado) entre la primera y ltima cua, como se ilustra en la figura 4.a. En la figura 4.a las cifras indican el nmero de la cua. En este ejemplo hay un total de 16. El principio y todas las transiciones de bobina se ejecutan entre las cuas 1 y 16.



Pero no siempre el devanado tiene un nmero entero de espiras en cada bobina. A veces el nmero total de espiras del devanado es tal, que cada bobina le corresponde un nmero mixto de espiras. En este caso cada bobina tendr un nmero entero de espiras ms una fraccin de espira. Esto trae como resultado que la transicin de bobinas est desplazada alrededor de la circunferencia. Tomemos como ejemplo el caso cuando cada bobina tiene 4 15/16 de espira. La ubicacin del principio de devanado y las transiciones de bobina a bobina resultan tal como lo ilustra la figura 4.b. El principio de devanado esta ubicado entre las cuas 1y 16. La transicin de las primera a la segunda bobina esta ubicada entre las cuas 15 y 16, o sea que en relacin con el principio de devanado esta desplazada 1/16 de la circunferencia. La transicin de la segunda a la tercera bobina esta ubicada entre las cuas 15 y 15, y as sucesivamente. Como resultado tenemos que despus a la bobina 16 le faltara 1 espira. Si no colocramos 2/16 a cada bobina, al final quedaran faltantes 2 espiras. En esa parte de la espira no se puede completar su dimensin radial porque no se logra la vuelta completa, es necesario colocar unos collarines aislantes igualadores. En otros casos, cuando las espiras del devanado estn conformadas por varios conductores en paralelo, el proceso de arrollado se ejecuta en forma similar a la de un solo conductor con excepcin de las transiciones entre bobinas. En el ejemplo analizado arriba tenamos que entre bobina y bobina haba una sola transicin. En este nuevo caso el nmero de transiciones (traslapes) entre bobinas va a corresponder con el nmero de conductores en paralelo del devanado. La particularidad en la ejecucin de esta transposicin consiste en que, durante la transicin los conductores cambian de posicin: el conductor superior se torna inferior, el segundo conductor de arriba pasa a ser segundo conductor abajo y as sucesivamente. Tomemos como ejemplo un devanado de 4 conductores en paralelo (figura 5.a.). El conductor a que se encontraba en la primera bobina, en la parte superior, en la segunda bobina que da en la parte inferior; el conductor b que en la primera bobina era el segundo arriba, en la segunda bobina queda de tercero arriba, el conductor c que en la primera bobina era el tercero arriba, en la segunda bobina queda de segundo arriba, y finalmente el conductor d que en la primera bobina era el inferior, en la segunda bobina queda de superior. Esta variacin en la ubicacin de los conductores (transposicin) se realiza con el propsito de que todos los conductores en paralelo tuvieran igual longitud y se encontraran en igual de condiciones en relacin con el campo magntico.



X

A1

A6A4A3

A5A7

A

A3A

AX

Y

Y

c) d)

A1

A6A4A2

A5A7

A3

A

A X

Y

Y

A6A4A2

A5A7

A3

X

Y

X

A

Y

Y

X

X

e) f)

x1

x2x3

X

Y

x

Y

Y

A

A

A

A

g) h)



a)

b)

c)

d)

e)

f)

Figura 2. Proceso de arrollado de un devanado espiral continuo.

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