Download modelo matemático de la corriente de inrush en transformadores

Del 19 al 21 de mayo de 2014
Unidad de Estudios Avanzados y Edificio
Polivalente, Ciudad Universitaria
Ingenierías y Tecnologías - Ingeniería Eléctrica
MODELO MATEMÁTICO DE LA CORRIENTE DE INRUSH EN TRANSFORMADORES
Mario Salvador Esparza González, Joel Azpeitia Luévano, Juan Carlos Olivares Galván, Carlos Sánchez López,
Luis Antonio Castañeda Ramos
En esta investigación se desarrolla un modelo matemático de la corriente de energización en un transformador
de distribución de baja tensión, el objetivo es establecer una función matemática del modelo de la corriente de
inrush basado en una ecuación de series de Fourier y los parámetros obtenidos de la prueba de corto circuito y
vacío del transformador. La solución tradicional emplea una ecuación diferencial de segundo orden logrando
mostrar la duración del efecto transitorio de la corriente durante la energización y su amplitud con buena
precisión, sin embargo la forma de onda difiere ya que no considera la no linealidad del núcleo y los efectos de
histéresis. En ocasiones esta corriente puede disparar erróneamente las protección ya que suele alcanzar
valores entre 8 y de hasta 30 veces la corriente nominal del transformador con una duración del orden de los
milisegundos hasta los segundos, de aquí la utilidad de conocer el valor con precisión para una adecuada
coordinación de protecciones entre otras posibles aplicaciones. La ecuación propuesta incluye la no linealidad
mediante la inclusión de componentes de 3ª, 5ª y 7ª armónicas. Las pruebas se desarrollaron en el laboratorio
de ingeniería eléctrica del Instituto Tecnológico de Aguascalientes con un transformador trifásico de 10 kVA y
220-110V, inicialmente se obtuvieron los parámetros del transformador de la prueba de vacío y cortocircuito
así como la curva de saturación del núcleo; se desarrolló un modelo en MATLAB-Simulink para validar la
ecuación propuesta que incluye la no linealidad del transformador, se obtuvieron mediciones de corrientes de
inrush en el transformador para diferentes encendidos del mismo. Una vez resuelta la ecuación diferencial se
graficó la respuesta para los parámetros de inductancia y resistencia del transformador, al agregar las
componentes armónicas se obtiene una forma de onda con una semejanza del 95% respecto a la obtenida
mediante MATLAB con la ventaja de que esta última es una solución en el tiempo y requiere menos recursos
para su procesamiento. Todas las simulaciones son considerando condiciones iniciales iguales a cero, es decir
sin flujo residual y considerando la conexión del transformador en el cruce por cero de la tensión. Como
trabajo futuro se plantea evaluar la función con diferentes condiciones iniciales de tensión y/o flujo remanente.
Publicación Electrónica de Abstracts
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