Este ensayo se detalla en la norma IEC 60076-11 y tiene como objeto
determinar los calentamientos de los devanados AT y BT de los transformadores
secos.
Un transformador viene especificado con un modo de refrigeración que
sirve para limitar su calentamiento (AN, AF).
Así pues, la especificación y la placa de características deben incluir
la información sobre los niveles de potencia en los que el transformador
respeta dichas limitaciones. La norma define los valores de calentamiento,
características del transformador, que son objeto de las garantías y de los
ensayos en las condiciones especificadas.
Los límites de calentamiento normales se aplican, a no ser que en el
pliego de condiciones y en el pedido se indique "condiciones especiales de
servicio". Tal es el caso del ensayo de calentamiento del transformador de
un devanado con tomas de ajuste que excedan de ± 5%: el ensayo habrá de hacerse
en la toma que tenga la corriente más fuerte. Entonces, en esta toma, los
límites de calentamiento se aplicarán a la potencia, a la tensión y a la
corriente adecuadas.
Si el lugar de instalación no se ajusta a las condiciones normales de
servicio (altitud < 1.000 m, -25ºC < Tº ambiente < 40ºC, tensiones de
alimentación sinusoidales y simétricas, entorno poco contaminado), los límites
de calentamiento del transformador deberán modificarse en consecuencia.
Descripción del ensayo
El transformador debe estar equipado con sus dispositivos de
protección.
La norma propone varios métodos: el que vamos a elegir es el método de simulación
de funcionamiento con carga. Consiste en llevar a cabo dos ensayos separados,
para medir las pérdidas totales debidas al calentamiento:
-
El ensayo en vacío: se mide los calentamientos individuales Δθο de los
devanados (pérdidas en vacío), bajo tensión asignada hasta el régimen
establecido.
-
el ensayo en cortocircuito se efectúa inmediatamente después del ensayo
en vacío: un devanado es recorrido por la corriente asignada y el otro está en
cortocircuito.
Se miden los calentamientos ΔUcc de cada devanado (pérdidas en
cortocircuito) hasta el régimen establecido.
Se calcula entonces el calentamiento global de cada devanado Δθ mediante
la fórmula:
Δθ = Δθcc · [1 + (Δθo / Δθcc) 1,25] 0,8
Los ensayos de
calentamiento se realizan con el transformador ajustado en su toma
principal. Cronológicamente,
se distinguen 3 etapas principales:
a) registro de las
medidas de referencias;
b) ensayos en vacío;
c) ensayo en
cortocircuito;
Al menos 24 horas
antes de tomar las medidas de referencias, se coloca el transformador en un
local adecuado, para obtener una homogeneidad de la temperatura de sus
devanados.
a) registro de
los valores de referencia:
Se determina los
valores de las resistencias AT y BT, así como la temperatura de los devanados
en frío, cuando el transformador no está alimentado y está a temperatura ambiente.
Los valores medidos
sirven de referencia y condicionan el cálculo de los calentamientos de los
devanados:
Medida de la temperatura del transformador:
Se utiliza una sonda
termopar, que se coloca entre dos devanados AT y BT, para deducir una
temperatura media.
b) ensayo en
vacío:
Los devanados BT del
transformador se alimentan bajo la tensión asignada del transformador.
Se mide la
temperatura ambiente por la media de las indicaciones de 3 termómetros, situados
a 1 metro, y a media altura del transformador. Se sumergen en unos tarros de aceite,
para evitar efectos imprevistos de las corrientes de aire sobre la medición.
Los termopares que
miden la temperatura de calentamiento del transformador están dispuestos en la
parte superior del circuito magnético, y sobre el devanado BT, de conformidad
con la norma.
Las medidas se
visualizan en tiempo real, sobre un trazador de curvas que refleja la evolución
del calentamiento.
Una vez que se
alcanza el régimen establecido (calentamiento constante), se realiza el "corte"
eliminando la alimentación del transformador.
Por extrapolación,
el valor de las resistencias de los devanados AT (RAT) y BT (RBT) se determina
en el momento del corte (en t = 0); a continuación se puede deducir el calentamiento
ΔT para cada devanado AT y BT, mediante la fórmula:
ΔT = [RO
– Rref) / Rref] x [(1/α) + θref] + θref – θ0
R0 =
resistencia del devanado en t = 0
Θ0 =
temperatura ambiente en t = 0
Rref = resistencia
de inicio del devanado
θref = temperatura ambiente
inicial
1/α = coeficiente de
temperatura
c) ensayo en
cortocircuito
Este ensayo se
efectúa inmediatamente después del ensayo en vacío.
Se cortocircuita el
devanado BT y se inyecta la corriente nominal In, en el devanado AT. También se
espera que el calentamiento del transformador alcance su régimen establecido.
Una vez alcanzado, se elimina el cortocircuito de la BT y se aplica el método
de variación de resistencia, con un puente doble de Thomson. Esto permite evaluar
la resistencia del devanado BT en cortocircuito en t = 0.
Una vez finalizada
esta etapa, se utiliza la fórmula anteriormente citada para calcular el calentamiento
ΔT de los devanados en cortocircuito.
Queda entonces por
calcular el calentamiento global para cada devanado BT y AT, mediante la
fórmula:
Δθ = Δθcc
· [1 + (Δθo / Δθcc) 1,25] 0,8
Δθ = calentamiento
global del devanado
Δθo = calentamiento
en vacío del devanado
Δθcc = calentamiento
en cortocircuito del devanado
Con estas
referencias confeccionamos la hoja de cálculo Excel en la que se representa el
calentamiento que experimenta un transformador seco con la carga.
Hoja de cálculo
Excel disponible en:
La formula no debería ser multiplicando?
ResponderEliminarΔθ = Δθcc * [1 + (Δθo / Δθcc) 1,25] 0,8
Correcto, era un error de transcripción, ya está corregido, la hoja Excel estaba correcta.
ResponderEliminarGracias