Diseño electromagnético de un transformador trifásico de 500KVA, 13200/400V y estudio de su operación en régimen permanente

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado se lleva a cabo el diseño electromagnético de un transformador trifásico de 500 kVA con relación de tensiones 13.200/400 V, así como el estudio de su funcionamiento en régimen permanente mediante simulación con JMAG-Designer. El proyecto comienza con los cálculos analíticos clásicos, donde se determinan los parámetros geométricos y eléctricos del núcleo y de los devanados, incluyendo número de espiras, dimensiones, densidades de corriente, resistencias e inductancias, dentro de un estudio centrado exclusivamente en fenómenos electromagnéticos. A continuación, se modela el transformador en JMAG, generando su geometría 3D, asignando materiales reales y construyendo el circuito eléctrico correspondiente. Tras aplicar las condiciones de simulación y generar el mallado, se obtiene la distribución del flujo magnético, las pérdidas y los parámetros eléctricos bajo carga. Finalmente, los resultados numéricos de la simulación se comparan con los cálculos teóricos, verificando la validez del diseño y el correcto comportamiento del transformador bajo condiciones nominales.

This Final Degree Project presents the electromagnetic design of a 500 kVA three-phase transformer with a 13.200/400 V voltage ratio, together with the analysis of its steady-state behaviour using JMAG-Designer. The work starts with the classical analytical calculations, from which the geometrical and electrical parameters of the core and windings are obtained, including turns count, dimensions, current densities, resistances, and inductances, focusing exclusively on electromagnetic phenomena. The transformer is then fully modelled in JMAG, generating the 3D geometry, assigning real materials (50JN270 steel and electrolytic copper), and creating the corresponding electrical circuit. After defining the simulation conditions and generating the mesh, magnetic flux distribution, losses, and electrical parameters under load are obtained. Finally, the simulation results are compared with the analytical calculations, confirming the validity of the design and the correct performance of the transformer under nominal operating conditions.