Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos: Ensayo de Transformadores: Medida de la relación de transformación y verificación del símbolo de acoplamiento

Definiciones

● Desfase de un devanado trifásico:

Es la diferencia angular entre los vectores que representan las tensiones de AT y BT de los bornes homólogos de un mismo par de devanados.

Se considera que los vectores giran en el sentido inverso al de las agujas de un reloj.

El vector del devanado de AT, cuya primera fase está orientada hacia las 12 horas en un reloj, sirve de referencia, y el desfase de todos los demás devanados se expresa habitualmente por un índice horario.

● Símbolo de acoplamiento:

Es el símbolo convencional que indica los modos de conexión de los devanados AT, BT y sus desfases relativos expresados por una combinación de letras y de índice horario.

Descripción de las medidas

La relación de transformación se mide en cada toma del transformador. En el ensayo se verifican el símbolo de acoplamiento de los transformadores trifásicos así como la polaridad.

Tolerancia

Artículos	Tolerancia
2. Relación de transformación en vacío: - en la toma principal	El menor de los 2 siguientes valores: a) ± 0,5% de la relación especificada por el fabricante. b) ± 10% del porcentaje real de la tensión de cortocircuito
- en el resto de tomas	Deben decidirse de común acuerdo entre el fabricante y comprador, pero la relación debe ser superior al valor más pequeño de a) y de b).

Funciones del ensayo

Comprobar que el acoplamiento del transformador es adecuado;
comprobar que la relación de transformación k en cada toma con respecto a los valores garantizados es adecuada.

La parte del transformador que se estudia durante el ensayo está indicada con una línea de puntos en el esquema de la figura 1:

Figura 1: Esquema de principio de la medida de relación de transformación

Ejemplo:

Modalidades

El control del símbolo de acoplamiento, índice horario y la medida de la relación de transformación se realizan en cada toma, con una tensión de 110 o 220 V aplicada al lado de AT.

La medida consiste en comparar para cada fase, la tensión de AT en fase con la tensión de BT.

Esta operación se efectúa mediante puentes diferenciales de medida, “Vettiner", “Keller” o generalmente denominados TTR “Transformer Turns Ratio” , que permiten disponer las tensiones en oposición de fase con el fin de comparar sus módulos mediante una caja de décadas, (esta condición se obtiene cuando la corriente medida con el galvanómetro es nula). El acoplamiento es correcto cuando el valor de la relación es idéntico en cada fase.

Por ejemplo: acoplamiento Dyn 11.

El lado AT del transformador está acoplado en triángulo.

El lado BT está acoplado en estrella con neutro accesible.

Figura 2: Medida de la relación de transformación y verificación

del símbolo de acoplamiento en transformador Dyn 11.

El acoplamiento y la relación de transformación son idénticos a los definidos por el fabricante cuando:

Cálculos

Cálculo de la relación de transformación asignada para cada toma: Esta relación únicamente es válida para una misma referencia de tensión.

Ejemplo:

Relación de las tensiones AT/BT simples o compuestas.

Para obtener la relación de transformación asignada, (en el caso de acoplamientos Yd ò Dy) es conveniente multiplicar o dividir respectivamente por

raíz de 3 según que las tensiones medidas sean simples o compuestas.

En los acoplamientos Yy ò Dd, no se modifica la relación de transformación asignada.

Acoplamientos usuales

Los acoplamientos más comunes en España son los representados en la figura 3.

Las letras mayúsculas corresponden a la tensión más alta.

Ejemplo de resultados obtenidos:

La tabla 1 da los resultados de las medidas de las relaciones de transformación en cada una de las posiciones del conmutador del Transformador de Potencia en prueba.

U1 es la tensión más elevada del transformador de potencia en prueba y U2 es su tensión más baja.

“C” es el factor de corrección dependiente del símbolo de acoplamiento indicado en la Tabla 2.

En la columna U1/U2 · C se indican los valores teóricos, las otras columnas reproducen la relación entre el valor real y el valor teórico en %.

Cada columna indica también, el tipo de acoplamiento (por ejemplo UV/uv) que permite controlar el grupo de acoplamiento y el índice horario.

Relación de transformación para C = 1
Posición del conmutador	U1	U2	(U1/U2) · C	UV/uv	VW/vw	WU/wu
1	121841	6300	19,34	-0,04 %	--	--
2	120153		19,07	-0,04	--	--
3	118455		18,80	-0,05	--	--
4	116777		18,54	-0,04	--	--
5	115089		18,27	-0,02	--	--
6	113401		18,00	-0,04	--	--
7	111713		17,73	-0,04	--	--
8	110025		17,46	-0,05	--	--
9	108337		17,20	-0,03	--	--
10	106649		16,93	-0,03	--	--
11	104961		16,66	-0,04	--	--
12	103273		16,39	-0,04	--	--
13	101585		16,12	-0,06	--	--
14	99897		15,86	0	--	--
15	98209		15,59	-0,03	--	--

Tabla 1: Resultados de las medidas en la prueba de relación de transformación

Pruebas de campo

Con puente de medida TTR

La polaridad y el ángulo de fase tienen particular importancia cuando el transformador se encuentra conectado en paralelo con otros transformadores. Mediante este ensayo se verifica la desviación angular entre el primario y el secundario de cada fase.

Discrepancias significativas en la relación de transformación con los valores de referencia (protocolo de ensayos), pueden ser indicativos de circuitos abiertos, espiras en cortocircuito, defectos en los contactos del conmutador, etc.

Dichas desviaciones con los valores de referencia deben ser inferiores al 0,5%.

Para esta prueba se utilizara un puente que permita obtener la relación de transformación y con el cual quede definido el grupo de conexión en los transformadores trifásicos, intercalando decaladores de fases para poder comparar los módulos de las tensiones tanto del lado primario como del secundario, Figura 4.

La polaridad es correcta cuando poniendo el mando de sensibilidad en la posición de “polaridad” del TTR, la aguja del galvanómetro se desvía a la derecha.

Figura 4: Prueba de relación de transformación con puente diferencial ó TTR

Ver conexiones de transformadores trifásicos de potencia cuando se comprueban con TTR de 220 V monofásicos en la Tabla 2.

Prueba con voltímetros:

Consiste en aplicar una tensión, (la cual queremos medir con los voltímetros) normal o menor, a cada uno de los devanados, midiendo la tensión en el otro devanado por medio de transformadores de tensión y voltímetros apropiados. Las relaciones de lecturas de los voltímetros nos indicaran la relación, Figura 5.

Figura 5: Prueba de la relación de transformación con dos voltímetros

EJEMPLO (Figura 6)

Aplicamos una tensión de 400 V. en corriente alterna al devanado primario y obtenemos una lectura en el voltímetro nº 1 de 80 V. Pasamos a tomar la lectura del voltímetro nº 2 y leemos 40 V.

1º.- La relación de los transformadores de tensión en el lado primario es de: 500/100 V. por tanto su constante será 5.

2º.- La relación de los transformadores de tensión en el lado secundario es de: 200/100 V. por tanto su constante es 2.

Si en el Voltímetro 1 hemos leído 80 V. la tensión en el lado primario del T.T., es la misma tensión que tendremos en el lado primario del transformador de potencia y será de 40 x 2 = 80 V.

Si en el Voltímetro 2 leemos 40 V. la tensión correspondiente en el lado primario del T.T y por consiguiente en el lado secundario del transformador de potencia será de 40 x 2 = 80 V.

Luego la constante del transformador de potencia K será 400/80 = 5

Por consiguiente cumple con la relación asignada según la placa de características. Es conveniente que los voltímetros y TT’s sean de precisión con objeto de reducir al máximo el error.