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miércoles, 1 de marzo de 2017

Ensayo de Transformadores: Medida de la resistencia de devanados



Norma

Se trata de uno de los ensayos de los denominados “de rutina” especificado en la norma IEC 60076-1

Definición

Las resistencias AT y BT son las resistencias internas del transformador, visto del lado AT y visto del lado BT, que generan pérdidas Joule proporcionales al cuadrado de la corriente.

Descripción del ensayo

Se mide la resistencia de cada devanado y se anota la temperatura; el ensayo se realiza en corriente continua.

Los efectos de la autoinducción deben reducirse al mínimo en todas las medidas de resistencia.

Para transformadores en baño de aceite, el ensayo comienza después de una parada prolongada del transformador en la que se considere que la temperatura media del aceite sea aproximadamente igual a la temperatura de los arrollamientos.

Para los transformadores de tipo seco, el ensayo comienza después de que el transformador lleve por lo menos 3 horas en reposo, a temperatura ambiente estabilizada. La resistencia y la temperatura deben medirse simultáneamente. Para medir la temperatura de los devanados se utiliza unos sensores situados en posiciones significativas, preferentemente en los devanados.

Función del ensayo

Medir la resistencia óhmica de cada uno de los devanados del transformador.

Dichas resistencias están enmarcadas con una línea de puntos en el esquema siguiente:


Figura 1: Esquema de principio

Modalidades

Durante este ensayo, se registra la temperatura ambiente (generalmente 20 ºC en plataforma de ensayos) en el canal situado entre los devanados AT y BT.

Existen varios métodos:

Para medir la resistencia de los devanados AT y BT, generalmente se utiliza un microóhmetro digital, que se conecta entre cada fase. Este aparato inyecta una corriente continua (que varía según el calibre de 0,1 a 10A) y mide la tensión en sus bornas, lo que le permite calcular el valor de la resistencia deseada.

También se puede utilizar el método voltamperimétrico, para devanados de alta resistencia, o un puente doble de Thomson para los de baja resistencia.

Esquema de montaje


Figura 2: Medida de las resistencias AT y BT por el método voltamperimétrico.


 Figura 3: Medida de la resistencia BT con puente doble de Thomson.


Con:
RT  = (2/3) x R

si los devanados están acoplados en Triángulo.

RT  = 2 x R

si los devanados están acoplados en Estrella.

Siendo RT  la resistencia equivalente entre dos fases, y R la resistencia de un devanado del transformador.

Cálculos

R = (U/I)
Con el puente de Thomson, se obtiene:


si R1 = R4 y R2 = R5.

Cálculo a 75 ºC

Cuando la temperatura ambiente es distinta a  20 ºC debemos utilizar la relación siguiente:


Fórmula en la cual T depende de la naturaleza del metal. Para el cobre T = 235 y para el aluminio T = 225.

Si marcamos en unas coordenadas que la resistencia del cobre a – 235 ºC = 0, y sabiendo que la función R = f (t) es lineal, podremos obtener las distintas resistencias a diferentes temperaturas.


Figura 4: Gráfica R = f (t). Relación resistencia/temperatura

Ejemplo

En la figura 4 se ha igualado la resistencia a 20 ºC al 100 % a partir de aquí podremos trazar la recta de la figura. En el protocolo de ensayos del transformador se indica la resistencia óhmica de los devanados a 20 ºC. por medio de la fórmula siguiente, podremos obtener el valor de la resistencia a 75 ºC para transformadores en baño de aceite con devanados de cobre (125 ºC para transformadores secos), que es la temperatura en que son garantizadas las características del transformador por el fabricante (pérdidas en carga, tensión de cortocircuito, etc.). 




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