Transformadores
Es un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en
un circuito eléctrico de corriente
alterna, manteniendo la potencia.
La potencia que
ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin
pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño,
entre otros factores
Importancia de los transformadores
El uso de los transformadores en el campo domestico como
en el industrial, cobran gran importancia ya que con ellos podemos cambiar la
amplitud del voltaje, aumentándola para ser más económica la transmisión y
luego disminuyéndola para una operación más segura en los equipos.
La mayor parte de los radios contienen uno o más transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad, algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran variedad de artículos que para su funcionamiento es de vital importancia que posea un transformador.
Por tanto se hace necesario analizar detalladamente los fenómenos que ocurren con los cambios de polaridad en las bobinas de un transformador observando su comportamiento al sumarle o restarle voltaje a las bobinas de acuerdo a sus conexiones.
La mayor parte de los radios contienen uno o más transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad, algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran variedad de artículos que para su funcionamiento es de vital importancia que posea un transformador.
Por tanto se hace necesario analizar detalladamente los fenómenos que ocurren con los cambios de polaridad en las bobinas de un transformador observando su comportamiento al sumarle o restarle voltaje a las bobinas de acuerdo a sus conexiones.
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Pruebas a las
que se someten los transformadores de distribución y de potencia
Relación de Transformación
Se debe realizar la prueba de relación de transformación en todas las
posiciones del cambiador de derivaciones antes de la puesta en servicio del
transformador. También se realiza cada vez que las conexiones internas son
removidas debido a la reparación de los devanados, reemplazo de bushings, mantenimiento
al cambiador de derivaciones, etc.
Pruebas de la calidad del aceite
El aceite además de servir como medio aislante sirve para transferir el
calor generado en las bobinas y el núcleo hacia las paredes del tanque y los
radiadores. Por esto se requiere que cumpla con las siguientes
características:
Elevada rigidez dieléctrica
Baja viscosidad
Bien refinado y libre de materiales que
puedan corroer las partes metálicas
Estar libre de humedad y componentes que se polaricen
Tener un bajo punto de fluidez
Que tenga poca evaporación.
Debido a que el deterioro del aceite es causado generalmente por la
oxidación, el método para prevenirlo consiste en reducir al mínimo posible su
superficie de contacto con el aire. Con este propósito se usa un tanque
conservador. La humedad también acelera el deterioro del aceite y para evitar
esto se debe usar un respirador deshidratante. El método ideal es aquel que
utiliza colchón de nitrógeno, o aquel que utiliza una membrana en la superficie
del aceite para evitar que el aceite entre en contacto directo con el aire. El
aceite dieléctrico se activa bajo ciertas condiciones de luz, calor e iones de
metales pesados, para producir radicales libres que causan auto-oxidación. Para
evitar este fenómeno se utilizan aditivos inhibidores de la oxidación.
Prueba de resistencia de aislamiento
Esta prueba es de gran
utilidad para dar una idea rápida y confiable de las condiciones del
aislamiento total del transformador bajo prueba. La medición de esta resistencia
independientemente de ser cuantitativa también es relativa, ya que el hecho de
estar influenciada por aislamientos, tales como porcelana, papel, aceite,
barnices, etc.,la convierte en indicadora de la presencia de humedad y
suciedad en esos materiales.
La prueba se efectúa con
aparato conocido como medidor de resistencia de aislamiento y comúnmente
llamado “MEGGER”, a una tensión de 1000 volts, durante 10 minutos. El análisis
de resultados se realiza con los valores obtenidos y corregidos a 20 ºC; el
criterio de aceptación o rechazo es fijado por el fabricante. Así mismo, deberá
analizarse el incremento de la resistencia entre el primer minuto y el décimo
minuto. El cociente de dividir el valor de resistencia de aislamiento a 10
minutos y el valor a 1 minuto, dará un número mayor a la unidad, que se conoce
como índice de polarización (Ip).
Pérdidas en el vacío
La pérdida en vacío proporciona, a través de las medidas
de tensión, intensidad y potencia en el bobinado primario, los valores directos
de la potencia perdida en el hierro, y deja abierto el bobinado secundario. Por
lo tanto, este bobinado no será recorrido por ninguna intensidad, y no se
tendrán en cuenta los ínfimos valores de las pérdidas en el cobre para este
ensayo. Los principales datos que hay que determinar en la pérdida en vacío
son:
Las pérdidas en el hierro a través de la lectura del
vatímetro
La intensidad en vacío del primario a través del
amperímetro (A).
La relación de transformación
La impedancia(Z):
La potencia aparente en vacío (S):
El ángulo de desfase (φ) o factor de potencia de vacío.
Cabe mencionar que se efectúa conectando uno de los
devanados a su tensión nominal y dejando abierto el otro devanado.
Por el devanado conectado circulará una corriente de
intensidad de pequeño valor. La potencia perdida en el devanado es despreciable
por lo la potencia consumida en el ensayo Pv es la necesaria para cubrir las
pérdidas de potencia del circuito magnético P Fe. En el ensayo se obtiene
también la relación de transformación.
m = U1 /U2
Las pérdidas en vacío son iguales a las pérdidas
magnéticas en el hierro.
Pv = Pfe
Perdida en cortocircuito
Se efectúa conectando uno de los devanados en
cortocircuito y aplicando al otro una tensión de pequeño valor Ucc, de forma
que por los devanados circule una corriente con su intensidad nominal In.
La tensión de cortocircuito se expresa en tanto por ciento del valor nominal
Un.
ucc = Ucc * 100 / Un
La potencia consumida en el ensayo Pcc es la necesaria
para cubrir las pérdidas de potencia en los devanados Pcu a la carga nominal
Pcc= Pcu
Hay
cortocircuitos entre las espiras, entre las fases y entre las bobinas. La
mayoría de las fallas de los cortocircuitos se deben a tensión anormal en el
pararrayos, y algunas se deben al deterioro del aceite de aislamiento y a la
penetración de la lluvia. También algunos cortocircuitos se deben al deterioro
por calor, causado por una fuerza mecánica electromagnética o por una carga excesiva
anormal. En general, los cortocircuitos internos causan deformaciones graves en
las bobinas, como efecto secundario.
