TRANSFORMADORES ELECTRICOS
PRUEBAS DE TRANSFORMADORES ELECTRICOS
I.
OBJETIVOS El objetivo principal de aprender, a prender, revisar y realizar las pruebas fundamentales de transformadores es verificar el estado del equipo equipo y sus componentes, y establecer establecer las condiciones para el funcionamiento normal y a futuro. El fin de estas pruebas es que el transformador pueda soportar carga, mientras que al mismo tiempo resista todas las situaciones a las que pueda ser expuesta en el campo c ampo
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II.
FUNDAMENTO TEORICO
Transformador es un dispositivo que transforma energía eléctrica, con una tensión e intensidad determinadas, en energía eléctrica, con tensión e intensidad distintas o iguales a las anteriores. En esencia, un transformador está constituido por dos circuitos eléctricos acoplados magnéticamente, de tal manera que la influencia de un circuito sobre otro se hace a través de un flujo magnético, siendo por tanto la ley de inducción de Faraday el fundamento básico del funcionamiento del transformador. Las pruebas a un transformador son indispensables para asegurar y garantizar el buen estado y funcionamiento del transformador. Estas pruebas son:
Continuidad: indispensable para realizar otras pruebas. Es muy simple y se utiliza de
diferentes formas y tiene por finalidad ubicar la continuidad o interrupción de las bobinas. Estas pruebas se realizan sin energizar directamente el transformador.
expresa en megaohmios y se mide con Aislamiento: la resistencia de aislamiento se expresa ayuda del megómetro. El valor del aislamiento no debe ser inferior al valor dado por la siguiente forma:
) [] (
Medición de resistencia: se realiza para determinar el valor en ohmios de los
devanados en alta y baja tensión. Este valor se utiliza posteriormente en otras pruebas y también para demostrar que en corriente continua esta reactancia se comporta como resistencia. Esta resistencia se corrige a base de una temperatura de 75°.
) ( PRUEBAS DIELECTRICAS: Los transformadores deben ser sometidos a tres pruebas dieléctricas
diferentes, con el objeto de verificar su actitud para soportar los disturbios eléctricos. Estas son: a) Prueba de tensión aplicada a frecuencia industrial: verifica el aislamiento de las bobinas entre sí y con relación a tierra. b) Prueba de tensión inducida: verifica el aislamiento entre espiras y entre el bobinado c)
Prueba de impulso: verifica el aislamiento de descargas atmosféricas o sobretensión del transformador.
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III.
MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS
IV.
Transformadores de diferentes tipos. Megómetro. Multitester.
PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES
En este primer laboratorio, realizaremos 3 pruebas a los transformadores entregados en clase. Estas pruebas serán dos, continuidad y de aislamiento.
A. PRUEBA DE CONTINUIDAD: CONTINUIDAD:
El fin de realizar las pruebas de continuidad, es reconocer cuantas y cuáles son las bobinas que se encuentran dentro del tr ansformador, como también observar cual es su distribución. Notaremos Notaremos también cuales son las bobinas de entrada y cuáles son las de salida y su tensión de cada una de estas.
a. En esta primera prueba usaremos un tra nsformador de 4 bornes como el que se muestra en la imagen. Con ayuda del multitester comenzaremos a realizar toques de a 2 para comprobar la continuidad de estos bornes. Si a cada borne le ponemos un numero y realizamos los toques de a dos, botaremos que entre 1 y 2 ahí continuidad, igualmente entre 3 y 4 también existe continuidad. Por lo tanto la grafica de este transformador es de dos entradas y dos salidas.
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b. Ahora usando un transformador con 6 bornes donde estos están distribuidos como se muestra en la imagen, observaremos que se trata de un trasformador con 3 bobinas.
c.
Realizando la prueba de continuidad a un transformador de mas bornes, observaremos ahora uno con 13 bornes. Donde la distribución de los bornes estarán de la siguiente manera:
d. Realizando la prueba de continuidad en un transformador trifásico. El cual tiene las siguientes características: Tensión de entrada Tensión de salida Potencia Corriente nominal de entrada Corriente nominal de salida Tensión máxima
: 4160 voltios : 400 / 230 voltios : 100 K volt-ampere : 13.87 amperios : 144.7 amperios : 4360 voltios
La distribución de los bornes del transformador trifásico es la siguiente, y utilizando el multitester, llegamos a comprobar que sus bobinas son:
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En la entrada y en la salida tenemos 3 bobinas, pero en la entrada estas bobinas están distribuidas en delta, mientras que en la salida las bobinas están distribuidas en estrella.
e. También y por último, realizamos la prueba de continuidad a un transformador monofásico el cual tiene las siguientes características: Potencia Frecuencia Tensión de entrada Tensión de salida
: 37.5 K volt-ampere : 60 hertz. : 10000 voltios : 220 voltios
La distribución de los bornes y por tal, de las bobinas está demostrada en la siguiente imagen.
B. PRUEBA DE AISLAMIENTO AI SLAMIENTO
En este tipo de prueba podremos verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mínima soportable bajo la operación a la que serán sometidos, así como de comprobar la no inadecuada conexión entre sus devanados y
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tierra para avalar un buen diseño del producto y que no exista defectos en el mismo. Para la realización de esta prueba usaremos el megger (megometro). El significado de la resistencia de aislamiento generalmente requiere de cierta interpretación y depende básicamente del diseño, sequedad y limpieza de l os aislantes que envuelven al transformador. El procedimiento de prueba para la medición de la resistencia de aislamiento de un transformador está descrito en la norma IEEE C57.12.90. Megometro: el megometro es un equipo utilizado para medir la resistencia de
aislamiento, este aparato ofrece una tensión de 500, 1000, 2000 y hasta 5000 voltios en alterna, de manera que haciendo una relación entre tensión y corriente, nos da el valor de la resistencia de aislamiento del equipo medido. Debemos tener en cuenta que el megometro, al juntar sus bornes y hacer girar la perilla, debe marcar cero ohmios; mientras que al tenerlas abiertas, marca en infinito.
Otro apunte claro es que antes de megar, se debe de calibrar el megometro, haciendo que ambos bornes estén en contacto con tierra. Tener en cuenta también que todo equipo tiene un valor mínimo de aislamiento, el cual esta detallado por la siguiente ecuación.
) ( a. En esta primera prueba de aislamiento, usaremos el transformador de 120/440 voltios al cual le tomaremos los valores de aislamiento de cada una de las bobinas respecto a tierra y entre ellas. El aislamiento mínimo para este transformador debe ser:
) (
Bobina A con Tierra Bobina B con tierra Bobina A con B
: : :
10 MΩ > 20 MΩ > 30 MΩ
Donde la bobina A es la de 120 voltios, y la bobina B es de 440 voltios. Otro importante criterio que se debe tener, es que después de megar, se debe descargar haciendo el contacto a tierra. Para que los bornes se descarguen. b. En la segunda prueba de aislamiento, usaremos el transformador con 3 bobinas, una
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de entrada y dos de salida.
c.
Bobina A con Tierra Bobina B con Tierra Bobina C con tierra Bobina A con B Bobina B con C Bobina A con C
: : : : : :
> 6 MΩ
> 40 MΩ > 40 MΩ > 30 MΩ
> 40 MΩ > 30 MΩ
En la siguiente prueba de aislamiento al tercer transformador, el cual es un transformador monofásico de alta tensión (10000/220). El aislamiento mínimo para este transformador debe ser:
( )
Bobina A con Tierra Bobina B con Tierra Bobina A con B
: : :
> 60 MΩ
> 40 MΩ > 100 MΩ
Donde la bobina A es la primaria, la de 10000 voltios, mientras que la bobina B es la de 220 voltios.
d. Esta última prueba, la haremos al transformador trifásico. El aislamiento mínimo para este transformador debe ser:
( )
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V.
Bobina UVW con Tierra Bobina NUVW con Tierra Entre bobinas
: : :
> 50 MΩ >30 MΩ > 60 MΩ
PRUEBAS DIELECTRICAS DIELECTRICAS
Verificar la calidad del Material: 1 era Prueba: Tensión aplicada a frecuencia industrial.
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La prueba se hace una vez si los transformadores son nuevos 2 da Prueba: Tensión Inducida a doble frecuencia se verifica aislamiento entre espiras y capas
VI.
PREGUNTAS: ¿Por qué es necesaria las pruebas de resistencia de aislamiento y que ocurre cuando esta tiende a un valor bajo?
La resistencia de aislamiento es la resistencia en ohmios en líneas, cables e instalaciones eléctricas. Reviste una gran importancia en la protección de personas contra descargas eléctricas y la prevención de daños materiales por corrientes de derivación. Con las mediciones de las resistencias de aislamiento se comprueba y evalúa el estado del aislamiento (conductores y carcasas). También permite verificar el grado de humedad y en ocasiones defectos severos en el aislamiento. Cuando el valor de la resistencia de aislamiento tiende a un valo r bajo, esto puede ocacionar un cortocircuito dentro del transformador, lo que produciría daños a este, y también a las personas que la operan. Establecer diferencias de un trafo alimentado con corriente continua y con corriente alterna
Describa las pruebas de calentamiento y de impulso que se realizan a los transformadores. PRUEBA DE IMPULSO: Las sobre tensiones de origen atmosférico se presentan en
forma de impulso de media onda, con una subida rápida de tensión y una bajada más lenta, por lo que las pruebas que simulan éstas sobretensiones se llaman Pruebas de Impulso. PRUEBA DE CALENTAMIENTO: La prueba de calentamiento tiene por objeto
determinar el calentamiento final de los bobinados y del aceite respecto al medio ambiente, en condiciones nominales de funcionamiento.
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VII.
OBSERVASIONES Y CONCLUSIONES
Antes de realzar cualquier prueba o experiencia, debemos reconocer las características de los materiales que estamos analizando, en este caso, las características de los transformadores.
Al utilizar el megometro, m egometro, debemos de calibrarlo para tener resultados mas exactos, y no cometer errores de medición. Al realizar esta calibración, debemos de estar seguros de que cada borne este en contacto con la masa del transformador, ya que podría estar en contacto con el esmalde protector.
Después de utilizar el megometro, debemos de tener cuidado a l desconectarlo, y a su vez, hacer que se descargue conectándolo a tierra, ya que podríamos recibir una descarga eléctrica de hasta 500 voltios.
Se pudo reconocer que los aislamientos de los transformadores son superiores al su valor de aislamiento minimo, lo que nos asegura un aislamiento optimo.
La continuidad de los transformadores nos demuestra el tipo de distribución de las bobinas, esto nos da información de cuales son als posibles bobinas primarias y cuales las secundarias.
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