Ingeniería Eléctrica · 2026
Implementación de un método para el cálculo de corrientes circulantes en bobinados de transformadores de potencia
En este trabajo se implementa el método semianalítico integral para el cálculo de corrientes circulantes en transformadores de potencia con conductores conectados en paralelo. La metodología se desarrolla en el entorno Matlab y se basa en una formulación acoplada campo circuito que permite estimar la distribución de corrientes sin recurrir a una discretización volumétrica completa del dominio. Los resultados obtenidos mediante el método semianalítico integral se validan mediante la comparación con simulaciones realizadas utilizando el Método de los Elementos Finitos (FEM, por sus siglas en inglés), evaluando tanto las magnitudes como los ángulos de las corrientes en los diferentes circuitos analizados. La comparación evidencia una buena concordancia entre ambos enfoques, con errores relativos bajos. Adicionalmente, se demuestra que el método semianalítico integral presenta una ventaja computacional ampliamente significativa frente al FEM, lo que lo convierte en una alternativa eficiente y confiable para el análisis de corrientes circulantes en transformadores de potencia, especialmente en etapas de diseño y estudios paramétricos.
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Contenido
- Introducciónp. 12
- Justificaciónp. 13
- Objetivosp. 14
- 3.1 Objetivo Generalp. 14
- 3.2 Objetivos Específicosp. 14
- Marco teóricop. 15
- Formulación matemática del método semianalítico integralp. 16
- Representación geométrica del transformadorp. 16
- 6.1 Variables incógnitas del modelop. 19
- 6.2 Modelado magnético del núcleop. 20
- 6.3 Efectos magnéticos en los conductoresp. 24
- 6.4 Conexión entre ramas eléctricasp. 25
- 6.5 Enlace de las corrientes superficialesp. 26
- 6.6 Formulación del sistema de ecuacionesp. 27
- Implementación del método semianalítico integral en MATLABp. 28
- 7.1 Descripción del transformador del caso de estudiop. 29
- 7.2 Construcción de la matriz de incidencia T para el caso de estudiop. 32
- Simulación en ANSYSp. 35
- Comparación resultadosp. 39
- Conclusionesp. 40
- Recomendacionesp. 41
- Referencias bibliográficasp. 42
- Apéndicesp. 43
- Figura 1 Modelo geométrico equivalente del transformadorp. 17
- Figura 2 Flujograma de la implementación del método semianalítico integral en MATLABp. 28
- Figura 3 Diagrama de bobinado de baja tensiónp. 31
- Figura 4 Diagrama de bobinado de alta tensiónp. 32
- Figura 5 Representación circuital de los devanados de baja tensiónp. 33
- Figura 6 Representación circuital de los devanados de alta tensiónp. 33
- Figura 7 Matriz T para el caso de estudiop. 34
- Figura 8 Identificación de los conductores del devanado de BTp. 35
- Figura 9 Identificación de los conductores del devanado de ATp. 36
- Figura 10 Conexiones de la bobina para el devanado de BTp. 37
- Figura 11 Conexiones de la bobina para el devanado de ATp. 37
- Figura 12 Malla final (ANSYS Maxwell)p. 38
- Tabla 1 Parámetros nominales y de placa del transformadorp. 29
- Tabla 2 Datos geométricos y de arrollamiento del devanado de baja tensiónp. 30
- Tabla 3 Datos geométricos y de arrollamiento del devanado de alta tensiónp. 31
- Tabla 4 Resultados obtenidos en FEM vs MSAIp. 39
- Apéndice A. Link para visualizar el código en Matlabp. 43
- Apéndice B. Link para visualizar el transformador en AutoCADp. 43
- Apéndice C. Link para visualizar el SAIMp. 43
- Apéndice D. Link para visualizar los Elementos Entregadosp. 43