Pruebas en cortocircuito de transformadores

Configuración de las pruebas en cortocircuito de transformadores

Los prototipo de transformadores se someten a pruebas de rendimiento antes de su producción (ensayos de tipo). Una vez fabricados, los transformadores se prueban antes de ponerlos en servicio para confirmar el cumplimiento con la normativa y los requisitos regulatorios (ensayos de aceptación). Las pruebas de pérdida de carga son parte de la pruebas rutinarias y de los ensayos de aceptación que se especifican en la norma internacional IEC 60076.

Las pruebas en cortocircuito determinan la pérdida en el cobre de un transformador de potencia cuando funciona bajo condiciones en cortocircuito a carga completa. El lado primario del transformador de potencia se conecta (aparte de la fuente de poder de CA) al analizador de potencia, mientras que el lado secundario (todas las fases) se cortocircuita. Un transformador que exhiba altas pérdidas en el cobre es menos eficiente, ya que al generar calor residual, disipa energía. También presenta un mayor riesgo de fallas debido a la sobrecarga y al sobrecalentamiento.

Las mediciones precisas de las pérdidas en el cobre del transformador permiten verificar si un transformador de potencia puede funcionar según lo especificado bajo la corriente nominal.

Pruebas de circuitos abiertos de transformadores en condiciones de vacío

Mientras que las pérdidas de carga solo se producen cuando un transformador funciona bajo carga, las pérdidas en vacío se producen cada vez que se lo alimenta, independientemente de la carga. Además de realizar una prueba en cortocircuito para obtener una medición de las pérdidas en el cobre del transformador, una prueba de circuito abierto mide las pérdidas en el hierro bajo condiciones de vacío. El analizador de potencia se conecta a los lados primarios y de alto voltaje del transformador, mientras que el lado secundario permanece abierto, sin ninguna carga conectada.

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Pruebas en cortocircuito para determinar las pérdidas de carga del transformador

Las pérdidas en el cobre se producen cada vez que las bobinas del transformador están bajo carga. Estás pérdidas se producen principalmente al aumentar su resistencia interna, cuando se le aplica carga. Medir las pérdidas totales de carga (cobre) a la corriente nominal determina la eficiencia del transformador y las pérdidas de energía a carga completa

Las pruebas multicanal capturan los siguientes datos para cada fase individual, así como para el sistema completo en una única configuración:

• Potencia: mide la potencia en cortocircuito, por fase y en general, a fin de determinar las pérdidas en el cobre a carga nominal completa
• Corriente: mide la corriente que se aplica, por fase, a fin de confirmar el momento en el que se alcanza la corriente nominal del transformador
• Voltaje: mide el voltaje de funcionamiento, por fase, a medida que la corriente sube hasta el valor nominal
• Impedancia: mide la impedancia por fase y en total en toda la gama de pruebas para caracterizar el comportamiento tanto individual como a nivel de sistema

Razones para la pérdida en el cobre del transformador

Las pérdidas de carga no pueden eliminarse en su totalidad, pero el diseño del transformador puede optimizarse para maximizar la eficiencia y minimizar la pérdida de energía.

Las pérdidas en el cobre se incrementan a causa de :

• Resistencia del conductor: el propósito del conductor de cobre es conducir la corriente eléctrica. Las bobinas del conductor de un material de mayor resistencia, una menor área estandarizada y una mayor longitud incrementan las pérdidas de la carga.
• Intensidad de la corriente de carga: dado que las pérdidas de carga aumentan de manera proporcional al cuadrado de la carga, una corriente más alta incrementa las pérdidas en el cobre.
• Temperatura de funcionamiento: una mayor temperatura de las bobinas, aumenta la resistencia y las pérdidas de carga.

Desafíos en las pruebas en cortocircuito de transformadores

Los fabricantes continuamente mejoran sus diseños y adoptan nuevos materiales para fabricar transformadores aún más confiables y con menores pérdidas. Al mismo tiempo, las normas, las especificaciones y las regulaciones están siendo cada vez más exigentes. La búsqueda continua de transformadores más eficientes que apoyen la transición energética global plantea una gran cantidad de desafíos en las pruebas en cortocircuito:

• Capturar una amplia gama de parámetros eléctricos, entre los que figuran la potencia, la corriente, el voltaje y la frecuencia, en una única configuración de medición
• Adquirir mediciones precisas con una herramienta multifuncional que permita el análisis detallado en el dominio del tiempo y de la frecuencia
• Cumplir con las normas internacionales como la norma IEC 60076
• Calcular la pérdida de potencia en cortocircuito corregida debido a las variaciones de temperatura con respecto a la temperatura de referencia especificada de la bobina
• Medir y evaluar en simultáneo tanto la fase específica como la impedancia total
• Documentación de pruebas conforme a los requisitos de auditoria
• Exportación de datos compatible con aplicaciones de terceros

Nuestra solución para las pruebas en cortocircuito de transformadores

Los fabricantes y los laboratorios de prueba apuestan por el analizador de potencia de precisión LMG671 para realizar pruebas en cortocircuito precisas y completas. Ofrece mediciones multicanal flexibles y proporciona datos conformes a las normas para realizar pruebas de transformadores de potencia precisas, completas y rápidas.

Los fabricantes y los laboratorios de prueba pueden utilizar un analizador de potencia de precisión como plataforma única de medición para medir todos los datos relevantes y obligatorios que, de otra manera, requerirían de varios instrumentos convencionales como un medidor de potencia, un osciloscopio, un multímetro digital y un registrador de datos.

• Hasta siete módulos de medición de potencia miden los voltajes, las corrientes y la potencia de todas las fases para asegurar una conectividad completa.
• Una interfaz de señal de proceso (PSI) recopila datos adicionales relevantes para las condiciones ambientales de prueba, como temperatura, humedad y vibración.
• Las mediciones son altamente precisas en una amplia gama dinámica de corrientes.
• El usuario puede cargar y personalizar menús de medición preconfigurables para pruebas en vacío y en cortocircuito a fin de simplificar los procedimientos de prueba.
• El software opcional de cálculo estrella-triángulo L6-OPT-SDC calcula con precisión los valores de potencia específicos por cada fase para diversas configuraciones de conexión de transformadores
• Los resultados son estandarizados, confiables y comparables.