Alvaro Llorente

Uso de transformadores en instalaciones con SAI (1ª parte)

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 Enrique JaureguialzoArtículo escrito y cedido por Enrique Jaureguialzo, Director técnico Chloride-Cener España.


 Es habitual en sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) el uso de transformadores, ya sea que el mismo SAI lo incorpore internamente o se instalen externamente para determinados fines. En este artículo se exponen las principales razones y usos de transformadores y se dan recomendaciones sobre su necesidad y ubicación en el esquema unifilar de la instalación.Transformador interno del SAI

Las tecnologías tradicionales de SAI de doble conversión incorporan un transformador en la salida del inversor. Éste es necesario debido a que, partiendo de una tensión de entrada al SAI de 400 VCA, una vez rectificada (rectificador) y ondulada (inversor), no es posible obtener nuevamente los 400 VCA necesarios para la carga. Es por esto que debe incorporarse un transformador elevador. En SAI trifásicos, este transformador suele ser un Dyn11 con el neutro de salida conectado a la barra de neutro del SAI (ver figura 2).

Debido a los avances de la electrónica de potencia y fundamentalmente por la incorporación en los últimos años de transistores IGBT, estos transformadores han sido sustituidos por una etapa intermedia amplificadora de tensión de CC ubicada entre el rectificador y el inversor, de forma tal de lograr un nivel de tensión de CC suficiente para que el inversor sea capaz de conseguir una tensión de 400 VCA sin necesidad del transformador. Esto mejora la eficiencia energética, el espacio ocupado y el peso del equipo.

Para instalar transformadores en una instalación con SAI es necesario saber si su rectificador permite ser alimentado solo con fases (sin neutro). Habitualmente son las tecnologías con rectificadores a tiristores y transformador en el inversor las que lo permiten. En otros casos los fabricantes incorporan transformadores en la entrada al rectificador para permitir alimentarlos solo con fases.

Los siguientes esquemas muestran las conexiones internas del neutro en SAI con y sin transformador interno:

Figura 1 Esquema de conexiones internas de neutros en SAI sin transformadorFigura 1: Esquema de conexiones internas de neutros en SAI sin transformador.

 

Figura 2 Esquema de conexiones internas de neutros en SAI con transformadorFigura 2: Esquema de conexiones internas de neutros en SAI con transformador.

Como puede verse, el neutro del SAI es una barra pasante a la que se conectan los neutros de entrada (rectificador y by-pass), y el neutro de salida a la carga crítica.

¿Para qué usar transformadores adicionales?

Antes de instalar transformadores externos hay que preguntarse: ¿que deseo conseguir?. Debe tenerse en cuenta que incorporarlos tendrá un impacto negativo en la eficiencia total, además de encarecerla y ocupar más espacio, y si no se ubica correctamente puede tener consecuencias perjudiciales para la instalación.

Entre las posibles razones para usar transformadores adicionales pueden citarse:

a- Cambio de esquema de neutro.

b- Aislación galvánica para reducir los efectos de las perturbaciones.

c- Poner a tierra el neutro lo más cerca posible de la carga.

d- Separar neutros de dos subestaciones transformadoras.

e- Adaptación de tensiones.

Esquemas de conexión

Las siguientes figuras muestran los tres esquemas más habituales de conexión de transformadores externos al SAI:

Figura 3 Transformador externo en la entrada del SAIFigura 3: Transformador externo en la entrada del SAI.

 

Figura 4  Transformador externo en la salida del SAIFigura 4: Transformador externo en la salida del SAI.

 

Figura 5 Transformador en la línea de by-passFigura 5: Transformador en la línea de by-pass.

Las diferencias entre estas soluciones son:

Transformador en la entrada:

  • Peor rendimiento total, ya que por el transformador no solo pasa la energía de la carga sino también las pérdidas del SAI.
  • Mayor potencia del transformador, ya que debe contemplar las pérdidas del SAI y la recarga de las baterías.
  • Tiene la ventaja de aislar también al SAI.

Transformador en la salida:

  • Mejor rendimiento que la solución anterior ya que por el transformador solo cuelga la carga.
  • Menor potencia, ya que solo debe contemplar a la carga.

Transformador en el by-pass:

  • Mejora notablemente el rendimiento ya que en estado normal la carga se alimenta desde el inversor estando este transformador en vacío.

La elección de uno u otro esquema dependerá de:

  • efecto en la instalación que quiera conseguirse
  • el SAI dispone o no de transformador interno y su ubicación
  • posibilidad de alimentar al rectificador solo con fases (sin neutro).


(continua en http://www.diarioelectronicohoy.com/uso-de-transformadores-en-instalaciones-con-sai-2ª-parte/)

 

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