EJEMPLO 3
. Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con derivación central. Al transformador deben llegar tres hilos, dos no puestos a tierra y uno de puesta a tierra de equipos. El interruptor del secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un equipo de aire acondicionado de ventana y la canalización que lleva la alimentación es metálica. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. El gabinete del transformador y del dispositivo de protección contra sobrecorriente es el mismo. Los equipos cuentan con puesta a tierra de equipos; pero el sistema no está puesto a tierra.
SOLUCIÓN: La filmina siguiente muestra el diagrama de conexiones con las características descritas. Esta configuración no satisface los requerimientos de la NOM, ya que el sistema debe estar puesto a tierra según el artículo 250-5 (b) (1).
+
–
240 V
+
–
480 V
aire acondicionado de ventana
20 A
gabinete de transformador y dispositivo de protección contra sobrecorriente
conduit
Puesta a tierra de equipos en un sistema flotado
EJEMPLO 4
En el sistema de 240 V de CA de la filmina antertior. ¿Qué valor de voltaje existe de la terminal rotulada + a tierra? ¿Qué problemas podrían presentarse debido a esta situación?
SOLUCIÓN: En estado estable podría ser del orden de 120 V; pero debido a que el sistema no está puesto a tierra puede tomar cualquier valor. Esa situación podría originar una falla en el aislamiento de los conductores o del motor.
EJEMPLO 5
Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con derivación central. Al transformador llegan dos hilos no puestos a tierra. El interruptor del secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un equipo de aire acondicionado de ventana y la canalización que lleva la alimentación es plástico (poliducto) embebido en concreto. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. La derivación central se une al electrodo. Al equipo de aire acondicionado sólo llegan dos conductores no puestos a tierra con 120 V nominales de cada uno de ellos a tierra y 240 V entre ellos mismos.
SOLUCIÓN: La filmina siguiente muestra el diagrama de conexiones con las características descritas anteriormente. Esta configuración no satisface los requerimientos de la NOM-001, ya que no cuenta con puesta a tierra de equipos de acuerdo con lo requerido por los artículos 250-42, 250-43 y 250-45
+
–
240 V
+
–
480 V
Aire acondicionado de ventana
20 A
Sistema aterrizado sin puesta a tierra de equipos
EJEMPLO 6.
En el sistema de 240 V de CA de la filmina anterior ¿Qué valor de voltaje existe del gabinete del equipo de aire acondicionado a tierra? ¿Qué problemas podría presentarse debido a esta situación?
SOLUCIÓN: En estado estable el voltaje es cero o cercano a cero; pero debido a que no cuenta con el conductor de puesta a tierra de equipos puede adquirir cualquier valor, y en caso de contacto accidental con alguno de los conductores no puestos a tierra podría presentar 120 V a tierra. El problema o riesgo que se presenta ante esta situación es el de choque eléctrico si alguien toca el gabinete y hace contacto además con el terreno.
EJEMPLO 7
Dibuje el diagrama de un transformador seco monofásico que reduce de 480 V a 240 V con derivación central. Al transformador llegan dos hilos no puestos a tierra y un tercer hilo de puesta a tierra. El interruptor del secundario es de 20 A dos polos. El transformador se utiliza para alimentar un equipo de aire acondicionado de ventana y la canalización que contiene el cableado de alimentación es metálica. Se dispone de un electrodo local en la estructura metálica del edificio. El gabinete del transformador y del dispositivo de protección contra sobrecorriente es el mismo y contiene una barra de neutros y otra de tierras. El sistema está puesto a tierra y cuenta con puesta a tierra de equipos en todas las partes metálicas no portadoras de corriente.
SOLUCIÓN: La filmina siguiente corresponde al diagrama solicitado. Nótese que para garantizar una baja impedancia en caso de falla a tierra, el conductor de puesta a tierra de equipos debe estar dentro de la misma canalización.
+
–
240 V
+
–
480 V
20 A
Puesta a tierra y conductores del circuito en la misma canalización
Sistema aterrizado y con puesta a tierra de equipos
Sistema derivado separadamente
SISTEMA de alambrado de una propiedad, cuya energía procede de una batería, o de un sistema fotoeléctrico solar, o de un generador, transformador o de los devanados de un convertidor y que no tiene conexión eléctrica directa incluyendo al conductor del circuito sólidamente puesto a tierra, con los conductores de suministro que provengan de otro sistema.
secundario de un transformador (no autotransformador)
un generador de emergencia con interruptor de transferencia de cuatro polos,
un UPS con “bypass” a través de transformador,
un transformador ferroresonante.
Ejemplos de sistemas derivados separadamente en transformadores
a) transformador trifásico delta – estrella
delta
Y
x0
x3
x2
x1
c) transformador monofásico de tres hilos
x0
x1
x2
x0
x1
d) transformador monofásico
b) transformador trifásico delta – delta
delta
delta
x3
x2
x1
EJEMPLO 8
A continuación se presenta un ejemplo de un sistema no derivado separadamente. La filmina siguiente muestra el secundario Y de un transformador. El punto central de esta estrella llega a barra de neutros y ésta se une a barra de tierras mediante el puente de unión principal y así se realiza la puesta a tierra del sistema. La alimentación principal hacia la carga es el secundario del transformador. La alimentación secundaria o de respaldo es el generador. La posición normal de los contactores en el tablero de la transferencia automática es la mostrada en la Figura, i.e. la carga se alimenta normalmente del secundario del transformador. Debido a que la transferencia es de tres polos el conductor puesto a tierra de la alimentación principal se une al punto central de la Y del generador, pasando por la barra de neutros de la transferencia y de allí salen los neutros hacia las cargas. Nótese que al unir la barra N con la barra G en el generador se estaría uniendo el neutro a tierra en un punto más allá del equipo de desconexión principal, hacia el lado de la carga, contraviniendo lo establecido en el artículo 250-23 de la NOM.
Generador
Tablero del interruptor
automático de transferencia
de tres polos
A la carga
Conductores de fase no aterrizados
3
f
3
f
Conductores de puesta a tierra de equipo
Canalización
barra de
neutros
N
G
Transformador y equipo de desconexión principal
f
3
3
f
N
G
Conductor puesto a tierra
Conductores de fase no aterrizados
El generador no es un sistema derivado separadamente
Sistema monofásico de dos hilos
Sistema monofásico de dos hilos sin puesta a tierra de equipos
Sistema monofásico de tres hilos simplificado
EJEMPLO 9
. Realizar el diagrama de conexiones a partir del equipo de desconexión principal, incluyendo un tablero de circuitos derivados que alimente a las dos cargas de 120 V y a la de 240 V.
Equipo de desconexión principal
ITESM
ITESM
ACEE
Tablero de circuitos derivados
Barra de neutros (aislada del gabinete)
Barra de tierras (unida al gabinete)
Sistema trifásico de cuatro hilos
EJEMPLO 10
Modifique el diagrama trifilar de la filmina anterior, para que en lugar de alimentar cargas monofásicas se alimente a un centro de control de motores. Suponga que el voltaje nominal entre líneas es 208 V y que el control requiere 120 V.
SOLUCIÓN: El neutro se une a tierra en el equipo de desconexión principal y no se une el centro de control de motores. El centro de control de motores requiere el neutro para el control; pero no para el motor.
Los tres conductores de fase y el de puesta a tierra de equipos en la misma canalización
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