PRUEBAS BÁSICAS DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO

PREINFORME # 2

CRISTIAN ANDRES MEJIA AVENDAÑO

FABIAN ALBERTO TAVERA

LUÍS EFRÉN AYALA QUINTERO

FERNANDO ALONSO ECHEVERRI VELÁSQUEZ

LABORATORIO DE MAQUINAS DE A.C.

PROFESOR:

LUIS MARTIN DAVID

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELÉCTRICA

MEDELLÍN

2012

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Realizar las pruebas eléctricas básicas del transformador monofásico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Saber cuáles son las pruebas eléctricas básicas que permiten determinar el estado de funcionamiento de un transformador, tales como: medición de aislamiento, prueba de vacío y prueba de polaridad.

Reconocer la importancia y la información que se obtiene en la realización de algunas pruebas del transformador.

Hacer las curvas teóricas de regulación y eficiencia del transformador.

Conocer el funcionamiento del transformador con carga.

Corroborar algunos datos reales de regulación y eficiencia del

transformador.

Normas sobre prueba de rutina:

NORMA NTC OBJETO

316 Prueba de calentamiento de transformadores (ANSI C57, 12.90 E IEC 76)

317 Definiciones sobre transformadores (IEC 76)375 Medida de la resistencia de los devanados (IEC 76)

380 Pruebas eléctricas a transformadores (IEC 76 y BS 171)

471 Relación de transformación. Verificación de la polaridad y relación de fase

532 Aptitud para soportar el cortocircuito (ANSI C 52.12.00)

618 Placa de características.

La curva es útil para establecer las perdidas por histéresis que se presenta en los núcleos de los transformadores, ya que estos están constituidos por material ferro magnético; también sirve para determinar los puntos de saturación del material.

Para obtener esta curva de magnetización, se suministra corriente a la bobina desde cero hasta cierto valor máximo; a medida que se incrementa la corriente, aumenta el campo magnético, produciendo una inclinación bastante pronunciada en el inicio de la curva.

A medida que se continúa con el incremento de la corriente la curva se va suavizando, debido a que el incremento B se vuelve casi constante, esto se debe a que el material llega al punto de saturación.

Luego se disminuye la corriente, por lo que tanto B como H disminuyen de sus valores máximos, formando una nueva curva, diferente a la inicial; esto debido a que el material queda con un campo remanente. Conforme la corriente se siga disminuyendo, los valores de B y de H seguirán disminuyendo hasta alcanzar los valores mínimos de saturación; es decir que B= - Bmax y H = -Hmax.

Relación de transformación del transformador

Si se conecta una carga al secundario del transformador, el voltaje inducido Eg hace que circule una corriente I2 en el devanado secundario.

Debido a la circulación de corrientes, se tiene en el devanado secundario una fuerza magnetomotriz (FMM) N2 I2 opuesta a la del primario N1 I1.

Es conveniente recordar que el voltaje inducido en el primario E1 es siempre directamente proporcional al flujo 0 y también es igual al voltaje aplicado V1, considerando como antes, todos estos valores como eficaces. Dado que el voltaje aplicado no cambia, el flujo en el núcleo debe ser constante, cualquier incremento en la corriente secundaria, será balanceado por un incremento en la corriente primaria, de manera que el flujo de energización producido por la corriente en el primario tendrá un valor efectivo constante durante la operación del transformador.

El megger:

El megger se utiliza para verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseño del producto y que no existan defectos en el mismo.

El significado de la resistencia de aislamiento generalmente requiere de cierta interpretación y depende básicamente del diseño, sequedad y limpieza de los aislantes que envuelven al transformador. El procedimiento de prueba para la medición de la resistencia de aislamiento de un transformador está descrito en la norma IEEE C57.12.90 y contiene básicamente los siguientes puntos claves:

La temperatura de los devanados y del líquido aislante deben estar cercanos a 20° C.

Todos los devanados deben estar inmersos en el mismo líquido aislante.

Todos los devanados deben de estar cortocircuitados.

Todas las boquillas del transformador deben estar en su lugar.

Prueba de vacío

La prueba de vacío y corto circuito se hace con el fin de conocer pérdidas y corrientes de vacío. Es importante conocer estos datos del transformador desde su construcción o después de su reparación, primero para compararlos con los exigidos por las normas y para saber si el transformador cumple alguna de ellas; segundo para compararlos con, los obtenidos en mantenimientos posteriores que se le realicen.

La prueba en vacío tiene el fin de determinar la corriente en vacío (I0), la

potencia P y el factor de potencia .

Medidas directas

Tensión nominal del primario

Tensión nominal del secundario

Corriente de vacío

Potencia en vacío

Medidas indirectas

Relación de transformación

Pérdidas en el hierro

Factor de potencia en vacío

Componente activa o de pérdidas

Componente reactiva o magnetizante

Impedancia de vacío

Resistencia de vacío

Reactancia de vacío

Prueba de cortocircuito

La prueba de corto circuito se efectúa poniendo uno de los dos bobinados en corto circuito, alimentando el otro con una tensión regulable desde cero, hasta alcanzar el valor de la corriente nominal del bobinado mismo.

La tensión que se exige con tal fin puede ser de la orden del 4 al 10% de la Vn del bobinado donde se efectúa la alimentación; tal tensión es definida tensión de corto circuito del transformador.

En esta prueba, la entera potencia absorbida corresponde a las solas pérdidas del cobre de los dos bobinados, ya que dada la baja tensión aplicada (en la prueba con corto circuito del transformador), la corriente magnetizante, el flujo en el núcleo y las consecuentes pérdidas no se deben considerar. En tales condiciones se determina la resistencia equivalente del transformador.

A su vez se podrán entonces determinar las variaciones de la tensión secundaria que se verifican en el paso de vacío a carga del transformador mismo. También en esa prueba es indiferente alimentar el bobinado primario o secundario. En el acto práctico es necesario tener presente que es oportuno que las corrientes en juego alcancen el valor nominal de plena carga tanto en el lado del bobinado de alimentación y en el otro cerrado con corto circuito. El primer valor servirá para la elección de los instrumentos, mientras el segundo para la elección de la sección de los cabes para usarse en las conexiones con corto circuito.

Medidas directas

Tensión de cortocircuito

Intensidad nominal del primario

Intensidad nominal del secundario

Potencia en cortocircuito

Medidas indirectas

0 1 2 3 4 5 6 7 8

x 105

-2

0

2

4

6

8

10

12

carga(kva)

regula

cio

n d

e v

oltaje

(%)

regulacion de voltaje contra carga

fp=1

fp=0.95atraso

fp=0.95adelanto

fp=0.9atraso

fp=adelanto

0.85atraso

0.85adelanto

Relación de transformación

Tensión de cortocircuito en %

Factor de potencia en cortocircuito

Impedancia de c.c.

Resistencia de c.c.

Reactancia de c.c.

Prueba de polaridad

Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, según el criterio del fabricante. Debido a esto, podría ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y la de la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto.

Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama. Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo.

Curva de regulación de un transformador

Para obtener las curvas de regulación de voltaje tenemos que hallar la regulación para las diferentes potencias (de 0 a 500KVA) con un factor de potencia dado, luego lo graficamos y se haría lo mismo para un factor de potencia diferente. Obteniendo así las curvas de regulación de un trafo con diferentes factores de potencia ante la variación de la carga.

Forma típica de la curva de eficiencia de un transformador con carga para diferentes factores de potencia. Cómo se obtienen estas curvas?

CosIVaPc

RIRIIIPcu

PoPcuaPc

aPc

Pin

Pout

22

2

2

21

2

1

2

1

2

2

arg

ReRe

%100arg

arg%100

Establezca un procedimiento para realizar y requerir los equipos necesarios para realizar las pruebas de polaridad, vacío, cortocircuito y carga. realice los esquemas de conexiones y las tablas donde va a tomar los resultados de las pruebas

0 1 2 3 4 5 6 7 8

x 105

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

X: 1.5e+005

Y: 88.72

Carga(VA)

Eficie

ncia

(%)

Eficiencia del transformador en funcion de la carga

fp=0.95atraso

fp=0.95adelanto

fp=1

0.9atraso

0.9adelanto

0.85atraso

0.85adelanto