Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos: Relación de ensayos de campo recomendados en transformadores (6,7 y 8)

1.- Ensayo de resistencia de aislamiento

2.- Capacidad (pF) y Tangente δ en el aislamiento y bornas capacitivas

3.- Ensayo de resistencia de devanados

4.- Ensayo de relación de transformación

5.- Ensayo de excitación a tensión reducida

6.- Ensayo de reactancia de fuga

7.- Ensayo de respuesta en frecuencia (FRA)

8.- Medida de la resistencia de conmutación en reguladores en carga

6.- Ensayo de la reactancia de fuga

Esta técnica es de especial interés en transformadores susceptibles de sufrir un gran estrés mecánico debido a cargas inductivas (arranque de grandes motores) que pueden motivar movimientos de arrollamientos en las máquinas.

El ensayo consiste en calcular la reactancia de fuga con el objeto de compararla con la impedancia de cortocircuito del transformador Zcc (Dato de fábrica) que se calcula en base a la realización del ensayo de cortocircuito.

Este ensayo permite detectar:

Movimientos o deformaciones de los devanados causados por estrés eléctrico o mecánico.
Circuitos abiertos o cortocircuitos entre espiras

Medida de la reactancia de fuga:

Ø Metodología del ensayo:

Se pone el devanado de baja tensión (BT) en cortocircuito y se aplica tensión por el de alta tensión (AT) hasta que circule una intensidad por el devanado de BT igual a la nominal. Se puede suministrar menos tensión y aplicar linealidad.
Se mide la tensión aplicada, potencia activa y reactiva consumidas.
Se calcula Rcc, Xcc y Zcc

Ø Interpretación de resultados:

Variaciones superiores a ± 2 % respecto al valor de la placa de características (Ucc) son significativas.
Variaciones superiores a ± 2 % de una fase respecto a otra son significativas.

Ø Tipos de defectos encontrados:

Movimiento en los devanados
Defectos en los núcleos

7.- Ensayo para el análisis de respuesta en frecuencia (FRA)

Este ensayo está basado en la medición de la impedancia del transformador en función de la frecuencia de la señal de medida.

Con el transformador fuera de servicio y completamente desconectado, se aplica a cada uno de los devanados por separado, una señal de muy baja tensión (2Vrms) de frecuencia variable entre 5Hz y 10MHz.

Ø Este ensayo permite detectar:

Movimientos o deformaciones de los devanados durante traslados de grandes transformadores o por vibraciones
Detección de defectos entre espiras, por pequeños que éstos sean.

Modelo eléctrico del Transformador

Ø Metodología del ensayo:

Se aplica a cada devanado tensión alterna de bajo valor (2Vrms) de frecuencia variable entre 5Hz y 10MHz.
El equipo de medida registra el valor de la tensión en la entrada y en la salida, tanto en magnitud como en desfase, para cada frecuencia. Extrae las curvas de ganancia en amplitud (expresada en decibelios) y en grados para el desfase.

Ø Interpretación de resultados:

Los resultados dependen de la construcción física del transformador. Cada máquina tiene resultados diferentes a otra, tiene su propia “huella”.
Los resultados de una fase respecto a las otras dos deberán ser semejantes si todo es correcto.

Ø Tipos de defectos encontrados:

Movimientos de devanados
Defectos importantes entre espiras

Zonas de interés de las gráficas

AB1: Defectos en el núcleo

AB2: Defectos mayores en los devanados

AB3: Defectos menores en los devanados

AB4: No se considera

8.- Medida de la resistencia dinámica de conmutación en reguladores en carga

Este ensayo detecta los defectos en los contactos del cambiador de tomas en carga (parte extraíble y parte fija de la cuba), defectos en las resistencias de preinserción, estado de los muelles de acumulación de energía y sincronismo entre fases en la conmutación.

Esquema de medición

Ø Metodología del ensayo:

Se mide la resistencia del circuito eléctrico en la conmutación de una toma a otra del regulador.

Ø Interpretación de resultados:

El valor de resistencia debe ser similar en todas las tomas.

Ø Tipos de defectos encontrados:

Deficiencias en las superficies de contacto entre los contactos fijos y móviles.

Gráfico de resistencia de conmutación

Observando el registro de resistencia de conmutación se puede deducir:

Tramo A – B: Grupo de posiciones sin deficiencias

Tramo C – D: Posición en que el contacto se queda sin cerrar – Zona de Arco

Tramo F – G: Discontinuidades en algunas de las posiciones de este grupo de posiciones y todas ellas con resistencias superiores a las del grupo anterior (inversor con problemas) – Zona de calentamiento.

Detalles de contactos fijos y móviles del selector e inversor

● El perfil de las curvas que se muestran en estos gráficos permiten intuir si el desplazamiento entre el contacto fijo y móvil se realiza en condiciones adecuadas, y por tanto, permiten evaluar el estado de los contactos fijos y móviles del selector e inversor del regulador de tensión en carga.

● Fijado un valor nominal o admisible de resistencia, pueden conocerse las variaciones y por tanto controlar los desgastes.

● El diagnóstico definitivo exige la consulta de otros ensayos y la comparación de este tipo de pruebas realizadas en unidades gemelas.

● Este ensayo sirve de referencia para contrastar con resultados después de la reparación.

● Las discontinuidades que se muestran en los registros obtenidos en el ensayo de resistencia de conmutación permiten intuir la existencia de anomalías en contactos fijos y móviles del selector e inversor.