transformadores

                                       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.

Pruebas a las que se someten los transformadores de distribución y de potencia

                                               Relación de Transformación

  La relación de transformación indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada.

  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.