Medición del desplazamiento de fase de transformadores

Medición del desplazamiento de fases la para la verificación del grupo vectorial

Un transformador trifásico consta de tres bobinas primarias y tres secundarias. Cada bobina corresponde a una fase del sistema eléctrico trifásico. Cuando se aplica voltaje trifásico, las bobinas primarias generan un campo magnético, el cual induce voltaje en las bobinas secundarias. El ángulo de fase específico resulta de la configuración de las bobinas, así como de su disposición física relativa dentro del núcleo. En función de la instalación, cada disposición puede ofrecer ventajas y desventajas específicas. El grupo vectorial que resulta del transformador se determina por medio de mediciones de desplazamiento de fase.

Para realizar una prueba de vector de grupo, se aplica voltaje trifásico a la bobina primaria. Tanto el voltaje, como el desplazamiento de fase se miden en la bobina secundaria. El desplazamiento de fase medido, junto con la conexión de la bobina, confirma que el grupo vectorial especificado es correcto.

Lectura de los resultados de la verificación del grupo vectorial

La designación del grupo vectorial de un transformador consiste de:

• Una letra mayúscula que indica la configuración de una bobina de alto voltaje
• Una letra minúscula que indica la configuración de una bobina de bajo voltaje
• Una «n» minúscula que indica que el punto neutro es accesible en el lado de bajo voltaje
• Un número que representa el ángulo de desplazamiento de fase entre los lados de alto y bajo voltaje, los cuales se representan por medio de notación horaria, en la que cada hora después de las 12 en el reloj representa un retraso de 30 grados

A modo de ejemplo, a continuación, se explica en detalle el nombre de grupo vectorial «Dyn11»:

• «D» para conexión en triángulo de alto voltaje
• «y» para conexión en Estrella/Y de bajo voltaje
• «n» para punto neutro accesible
• «11» para un desplazamiento de fase de 330° (o −30°) (1 hora antes de las 12 en la esfera del reloj)

Dyn11 es el tipo más común de transformador trifásico, y es ampliamente utilizado en redes eléctricas. Tras medir el desplazamiento de fase y verificar el grupo vectorial, un transformador puede funcionar de manera segura en paralelo con transformadores que tengan el mismo grupo vectorial. Por ejemplo, un grupo vectorial Dyn11 puede funcionar en paralelo con transformadores con certificación Dyn11, siempre que también se cumplan los demás requisitos para el funcionamiento en paralelo.

Riesgos de utilizar transformadores con grupos vectoriales incompatibles

No puede compensarse la diferencia del ángulo de fase entre transformadores con grupos vectoriales incompatibles. En caso de que funcionen en paralelo, las diferencias en el desplazamiento de fase generan corrientes que circulan entre los transformadores. Estas corrientes pueden alcanzar valores considerablemente altos, lo que podría provocar un calentamiento excesivo, un aumento de las pérdidas, activación de protecciones y daños en el equipamiento.

Desafíos de las pruebas de grupo vectorial de transformadores

Las redes eléctricas y las industrias suelen apostar por múltiples transformadores trifásicos que funcionan en paralelo. Este procedimiento estándar resulta rentable y permite ampliar, reducir o adaptar las capacidades de manera flexible. Tanto la medición precisa del desplazamiento de fase, como la verificación del grupo vectorial son esenciales para asegurar que los transformadores estén sincronizados.

Al aplicar voltaje a la bobina primaria y medir tanto el voltaje, como el desplazamiento de fase en la segunda bobina con un medidor de ángulo de fase, un multímetro o un osciloscopio, puede realizarse la verificación del grupo vectorial de un transformador. El método de notación de reloj o el diagrama vectorial de fase requieren, a continuación, un análisis manual a fin de identificar la configuración de las bobinas y el ángulo de fase para poder confirmar el grupo vectorial.

Los analizadores de potencia estándar no pueden determinar directamente este desplazamiento de fase. Esto se debe a que sincronizan los canales del lado primario y del lado secundario de forma independiente, cada uno con una sola señal de voltaje o de corriente de su respectivo sistema trifásico. Sin una referencia de sincronización compartida entre ambos lados, no es posible para el analizador comparar directamente sus ángulos de fase.

Nuestra solución para las pruebas de grupo vectorial de transformadores

Un analizador de potencia de precisión de última generación como el LMG671 mide el desplazamiento de fase entre las bobinas primaria y secundaria al tiempo que determina y muestra en simultáneo el grupo vectorial del transformador. Con su análisis de armónicos de alta resolución, muestra los armónicos medidos de corriente, voltaje y potencia (tanto en valor eficaz como en ángulo de fase). Para verificar la calidad de la señal y la simetría de fase, proporciona una representación gráfica de los voltajes y corrientes en un diagrama de vectorial para el orden armónico correspondiente. La frecuencia fundamental es la más importante para la verificación del grupo vectorial.

También muestra el desplazamiento de fase durante mediciones de eficiencia directas y completas. Para realizarlo utiliza seis canales de medición de potencia y no requiere de ningún recableado adicional. El LMG671 cuenta con un script exclusivo que calcula de manera directa el desplazamiento de fase en función de los ángulos de fase obtenidos a partir del análisis de armónicos sin aliasing.

La verificación del grupo vectorial por medio de una medición de fase elimina la necesidad de cálculos manuales de diferentes mediciones. Las pruebas multicanal permiten realizar mediciones sofisticadas y rápidas, lo que se traduce en datos fiables. Esta configuración de medición completa proporciona la verificación inmediata de la calidad de fase y de las relaciones de fase en tiempo real.

Nuestra solución para pruebas de transformadores de potencia es personalizable, confiable y orientada tanto a la aplicación como al usuario. Los fabricantes y los laboratorios de prueba apuestan ella por su análisis y medición de las pérdidas en vacío precisos y completos.