PRUEBA DE RESISTENCIA ÓHMICA DE DEVANADOS La medición de la resistencia de los devanados de los transformadores, es usada entre otros, para chequear conexiones y determinar si hay condiciones de circuito abierto o la existencia de una conexión de alta resistencia en los conductores dispuestos en paralelo. Esta situación de conexiones de alta resistencia, se presenta en muchos casos, en los taps de los transformadores, dado que por sus contactos circula la corriente de carga. Por tal razón, es importante realizar esta prueba, en todas las posiciones del conmutador de tomas. Para casos en que la máquina posea un mecanismo de conmutación sin carga, (nuestro caso de ensayo), luego de la secuencia de pruebas en cada tap, se medirá nuevamente y por último, en la posición final en que quedará trabajando, para verificar que el conmutador ha quedado correctamente posicionado. ALCANCE: Aplicable a transformadores de distribución y potencia. DEFINICIONES: Los términos se utilizan según las definiciones dadas en la normativa de referencia. GENERALIDADES: La medición de la resistencia óhmica de devanados es de fundamental importancia para:
Calcular las perdidas Joule I 2R. Tomar los valores como base para control y/o mantenimiento en campo. Verificar la equidad de resultados obtenidos entre fases (comparación de fases). Detectar problemas de cortocircuitos cortocircuitos parciales. Verificar el correcto funcionamiento del cambiador de tomas (de existir).
MÉTODOS: MÉTODO DEL OHMETRO O PUENTE DE TENSIÓN (el más utilizado) Las mediciones se realizarán siguiendo las instrucciones del manual de operación del instrumento, con el fin de seleccionar los rangos más apropiados. El valor de la resistencia medida se obtiene directamente del instrumento. MÉTODO VOLTÍMETRO / AMPERÍMETRO (Método indirecto, Alternativo) Alternativo) Este método solamente puede ser usado si la corriente de prueba en el transformador es >1 A. Consiste en aplicar la ley de Ohm haciendo fluir una corriente CC en el devanado, midiendo simultáneamente valores estables de tensión y corriente. Se debe usar un voltímetro y un amperímetro de la precisión apropiada. PRECAUCIONES EN EL USO DE ESTE METODO: Es aconsejable usar al menos el 70% de la máxima escala del instrumento, seleccionando los rangos apropiados en cada caso.
Las puntas, del voltímetro deben ser conectadas tan cerca como sea posible a los terminales bajo medición, y dentro de las del amperímetro. (Teoría de medición por método Kelvin) La amplitud de corriente CC comúnmente no deberá exceder el 15% de la corriente nominal para evitar calentamiento en el devanado. Al usar una fuente corriente CC, se deben tener en cuenta las precauciones correspondientes al desconectarla repentinamente de los terminales, ya que se generará una sobre tensión, la cual puede ser peligrosa para el personal e instrumentos. Por lo tanto, es aconsejable reducir la magnitud de corriente y esperar hasta que no fluya corriente en el circuito, y usar una protección de sobre tensión para proteger los instrumentos digitales. (En algunos casos se recomienda conectar una resistencia en paralelo en los bornes bajo medición)
PRECAUCIONES ANTES DE INICIAR UN ENSAYO:
Verificar ausencia de tensión, puestas a tierra en bornes de la máquina y bloqueos. Retirar luego la puesta a tierra de la muestra. (Use EEP). Observar que los terminales de MT se encuentren libres de otras conexiones. Observar que los terminales de BT se encuentren libres de otras conexiones. Vallar la zona de trabajo como medida de seguridad impidiendo el acceso hacia partes que serán energizadas con tensión de prueba. Conectar el cable de tierra del equipo de medición a la cuba del transformador. (También a tierra). Verificar la conexión a tierra del borne 2n (centro de estrella) del bobinado de BT.
PROCEDIMIENTO:
Tomar nota de las siguientes temperaturas: temperaturas: Bobinado + Aceite.+ Ambiente. Verificadas las condiciones de seguridad, conectar los cables de salida del equipo de medición según las secuencias indicadas. Seguir cuidadosamente las instrucciones de conexionado y operación secuencial detalladas en el manual de operación del equipo. Use los EEP. Al finalizar una medición, solo se debe cambiar las conexiones para enfrentar una nueva medición, cuando el indicador de alta tensión del equipo esté apagado, indicando que la muestra ha sido descargada. De todas formas verifique esta condición con la pértiga de descarga.
En un transformador trifásico, las medidas son hechas sobre cada devanado de fase a fase y de fase a neutro cuando sean posibles. En una conexión en triángulo triángulo habrá siempre dos devanados en serie, los cuales están en paralelo con el devanado bajo prueba. Por lo tanto,
en una conexión en triángulo, se deben realizar tres mediciones, para calcular la resistencia final de cada devanado. Las mediciones deberán ser realizadas sobre todas las tomas del transformador: Pos 1 + Pos 2 + Pos3 + Pos 4. Puesto que la resistencia de cobre varía con la temperatura, todas las lecturas deben ser convertidas a una temperatura de referencia para obtener resultados satisfactorios. Dado que las medidas en CC, son afectadas por la capacidad (constante de tiempo) del devanado, si no se dispone de un equipo con la suficiente corriente de ensayo (este no es el caso), el obtener una sola lectura válida de resistencia puede tomar hasta una hora o más en un transformador de extra alta tensión. El tiempo de estabilización de la corriente durante la medición de la resistencia, determina el tiempo promedio de extinción del efecto inductivo. Correcciones: Generalmente, la mayor parte de los datos son referenciados a 75 °C. Esta es la temperatura más comúnmente usada. La fórmula para convertir lecturas de resistencia en devanados de cobre es la siguiente:
Donde:
R en prueba = Resistencia medida en el ensayo a la temperatura T. Temperatura de la prueba °C = Temperatura a la cual se desea referir la resistencia. Temperatura del devanado °C = Temperatura del devanado en prueba. Para devanados de aluminio, el valor de 234.5 debe ser cambiado por el valor de 225 en la fórmula anterior.
PRECAUCIONES AL FINALIZAR EL ENSAYO:
Verificar ausencia de tensión del equipo de ensayo. Descargar los bobinados mediante pértiga de descarga. Retirar los cables de conexión del equipo de ensayo (Use EEP) Observar que los terminales de MT se encuentre libres de otras conexiones. Observar que los terminales de BT se encuentre libres de otras conexiones. Colocar la puesta a tierra en bornes MT de la muestra. Retirar el vallado de la zona de trabajo.
RESULTADOS: La comparación de una lectura con las de otras fases, o con las de un transformador similar, es un factor práctico que se utiliza también como regla de análisis. Los valores medidos son comparados con los de placa (fábrica), como un criterio para aceptación o rechazo. La desviación aceptable según IEC 60076-1 año 2000 / IEEE 57.12.90.
Notas Prácticas: - VARIACIONES EN LAS LECTURAS OBTENIDAS: si al realizar la medición se obtienen valores inestables y decrecientes, puede deberse a suciedad presente en algún punto de contacto (conmutador bajo carga). - REVISIÓN DE CONMUTADORES DE TOMAS BAJO CARGA, en caso de existir un conmutador de tomas BAJO CARGA, debe realizarse la rutina de ensayo (incluida en el equipo de prueba) denominada: VOLTAGE REGULATOR TEST, a fin de detectar puntos discontinuidad en el conmutador. El instrumento detectará automáticamente cualquier apertura instantánea que se produzca en alguna secuencia de conmutación, lo cual es considerado una anomalía que deberá ser subsanada.
ASOCIACION ESTRELLA/TRIANGULO
Las ecuaciones de equivalencia entre ambas asociaciones vienen dadas por el teorema de Kenelly, de donde se deduce que los valores de la estrella en función de los del triángulo (transformación triángulo a estrella) son:
PROTOCOLO DE ENSAYO: Este es un formato de los que se podría utilizar para anotar los valores medidos en los transformadores.
PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO: El conjunto de instalaciones y equipos eléctricos respeta unas características de aislamiento para permitir su funcionamiento con toda seguridad. Ya sea a nivel de los cables de conexión, de los dispositivos de seccionamiento y de protección o a nivel de los motores y generadores, el aislamiento de los conductores eléctricos se lleva a cabo mediante materiales que presentan una fuerte resistencia eléctrica para limitar al máximo la circulación de corrientes fuera de los conductores. La calidad de estos aislamientos se ve alterada al cabo de los años por las exigencias a las que se someten los equipos. Esta alteración provoca una reducción de la resistividad eléctrica de los aislantes que a su vez da lugar a un aumento de las corrientes de fuga que pueden provocar incidentes cuya gravedad puede tener consecuencias serias tanto para la seguridad de personas y bienes como en los costes por paradas de producción en la industria. El instrumento necesario para este tipo de medición es un dielectrómetro. El resultado obtenido es un valor de tensión normalmente expresado en kilovoltios (kV). La prueba de rigidez dieléctrica tiene un carácter más o menos destructivo en caso de defecto, según los niveles de las pruebas y la energía disponible en el aparato. Por esta razón se limita a los ensayos de tipo en equipos nuevos o renovados. Por su parte, la medición de la resistencia del aislamiento no es destructiva en las condiciones de prueba normales. Se lleva a cabo aplicando una tensión continua de magnitud inferior a la de la prueba dieléctrica y da un resultado expresado en kΩ, MΩ, GΩ incluso TΩ. Esta resistencia expresa la calidad del aislamiento entre dos elementos
conductores. Su naturaleza no destructiva (puesto que la energía es limitada) hace que esta prueba sea especialmente interesante para el seguimiento del envejecimiento de los aislantes durante el período de explotación de un equipo o de una instalación eléctrica. Esta medición se lleva a cabo mediante un comprobador de aislamiento llamado también megaóhmetro. Aislamiento y causas de fallo del aislamiento La medición del aislamiento mediante un megaóhmetro es parte de una política de mantenimiento preventivo, y es necesario comprender las diferentes causas posibles de degradación del rendimiento del aislamiento, para poder llevar a cabo la implantación de medidas para corregir la degradación. Estas causas se pueden agrupar en 5 categorías:
La fatiga de origen eléctrico:
Relacionada principalmente con fenómenos de sobretensión y caídas de tensión.
La fatiga de origen mecánico:
Los ciclos de puesta en marcha y paro, sobre todo si son frecuentes, los defectos de equilibrado de máquinas rotativas y todos los golpes directos contra los cables y, de forma más general, contra las instalaciones.
La fatiga de origen químico:
La proximidad de productos químicos, de aceites, de vapores corrosivos y de modo general, el polvo, afectan el rendimiento del aislamiento de los materiales.
La fatiga relacionada con los cambios de temperatura:
En combinación con la fatiga mecánica provocada por los ciclos de puesta en marcha y parada de los equipos, las exigencias de la dilatación o contracción afectan las características de los materiales aislantes. El funcionamiento a temperaturas extremas es también un factor de envejecimiento de los materiales.
La contaminación ambiente:
La aparición de moho y la acumulación de partículas en entornos húmedos y calurosos provocan también la degradación de las características de aislamiento de las instalaciones. Principio de la medición del aislamiento y factores de influencia La medición de la resistencia se basa en la ley de Ohm. Al aplicar una tensión continua con un valor conocido e inferior al de la prueba dieléctrica y a continuación medir la corriente en circulación, es posible determinar fácilmente el valor de la resistencia. Por principio, la resistencia del aislamiento presenta un valor muy elevado pero no infinito, por lo tanto, mediante la medición de la débil corriente en circulación el megaóhmetro indica el valor de la resistencia del aislamiento con un resultado en kΩ, MΩ , GΩ, incluso en TΩ en algunos modelos. Esta resistencia muestra la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores y proporciona una buena indicación sobre los riesgos de circulación de corrientes de fuga. Existe un cierto número de factores que afectan el valor de la resistencia del aislamiento, así pues el valor de la corriente que circula cuando se aplica una tensión constante al circuito durante la prueba puede variar. Estos factores, por ejemplo la temperatura o la humedad, pueden modificar considerablemente la medición. Analicemos primero partiendo de la hipótesis de que estos factores no influyan la medición, la naturaleza de las corrientes que circulan durante una medición del aislamiento. La corriente total que circula en el cuerpo del aislante es la suma de tres componentes:
La corriente de carga capacitiva, correspondiente a la carga de la capacidad del aislamiento probado. Esta corriente es transitoria, relativamente elevada al principio, y disminuye exponencialmente hacia un valor cercano a cero una vez el circuito probado está cargado eléctricamente (de forma similar a la carga de una capacidad). Al cabo de unos segundos o de unas decenas de segundos, esta corriente resulta inapreciable comparada con la corriente que se mide. La corriente de absorción corresponde a la aportación de energía necesaria para que las moléculas del aislante se reorienten bajo el efecto del campo eléctrico aplicado. Esta corriente decrece mucho más lentamente que la corriente de carga capacitiva y requiere más minutos para alcanzar un valor próximo a cero. Corriente de fuga o corriente de conducción. Esta corriente indica la calidad del aislamiento, es estable en el tiempo.
Métodos de medida e interpretación de los resultados Este método es el más sencillo, consiste en aplicar la tensión del ensayo durante un corto plazo de tiempo (30 ó 60 segundos) y en tomar nota del valor de la resistencia de aislamiento obtenido en este instante. Tal y como se ha mencionado anteriormente, esta medida directa de la resistencia de aislamiento se ve altamente perturbada por la temperatura y la humedad; por lo tanto es conveniente normalizar la medida a una temperatura estándar y leer el nivel de humedad para poder cotejar el resultado obtenido con las anteriores medidas. Con este método, se puede analizar la tendencia a lo largo del tiempo, lo cual es más representativo de la evolución de las características de aislamiento de la instalación o del equipo que se está probando. El valor obtenido también se puede comparar con los umbrales mínimos a cumplir indicados en las normas relativas a las instalaciones o a los materiales eléctricos.
La interpretación de la evolución de las medidas periódicas permite, si las condiciones de medida se mantienen idénticas (misma tensión de ensayo, mismo tiempo de medición…),
establecer un diagnóstico correcto acerca del aislamiento de la instalación o del material. Además del valor absoluto, conviene analizar sobre todo la variación en función del tiempo. Así, una lectura que muestra un valor relativamente bajo de aislamiento, pero muy estable en el tiempo, es en principio menos alarmante que una gran disminución en el tiempo de una lectura de aislamiento (incluso si ésta se sitúa por encima de los mínimos recomendados). En general, cualquier variación brusca en descenso de la resistencia de aislamiento es un indicador de un problema a indagar.
Seguridad de los ensayos Antes del Ensayo:
El ensayo debe efectuarse en una instalación SIN TENSIÓN y desconectada para asegurarse de que la tensión de ensayo no se aplicará a otros equipos que podrían estar conectados eléctricamente al circuito que se va a probar. Asegurarse de que el circuito está descargado. La descarga puede efectuarse realizando un cortocircuito y/o uniendo a la tierra los terminales del equipo durante un tiempo suficiente (véase tiempo de descarga). Se debe observar una protección especial cuando el dispositivo a probar se encuentra localizado en un entorno inflamable o explosivo, ya que podrían producirse chispas durante la descarga del aislante (antes y después de la prueba) pero también durante la prueba en caso de aislamiento defectuoso. Debido a la presencia de tensiones continuas que pueden ser altas, se recomienda reducir al máximo el acceso al personal y llevar equipamiento de protección individual especialmente guantes de protección eléctrica. Se deben utilizar cables de conexión apropiados para la prueba a realizar y asegurarse de su perfecto estado. En el mejor de los casos, cables inapropiados inducirán a errores de medición pero sobre todo pueden resultar peligrosos.
Tras el ensayo:
Al final del ensayo, el aislamiento ha acumulado una cantidad de energía que debe descargarse antes de cualquier otra intervención. Una regla sencilla de seguridad consiste en dejar que el equipo se descargue durante un tiempo CINCO veces igual al tiempo de carga (tiempo del último ensayo). Esta descarga se realiza creando un cortocircuito entre los polos y/o uniéndolos a la tierra. Todos los megaóhmetros presentados por Chauvin Arnoux disponen de circuitos internos de descarga que aseguran esta descarga de forma automática y con toda seguridad.
PRUEBAS DIELÉCTRICAS: Las pruebas dieléctricas se hacen durante la fase de puesta en servicio del transformador, en los periodos de mantenimiento, o bien, cuando se presentan fallas y es necesario hacer un diagnóstico de las mismas. De los resultados de estas pruebas, algunas veces se obtienen conclusiones respecto a las acciones que se deben tomar, ya sea para los fines de mantenimiento, o bien, para reparaciones. PRUEBA DE RIGIDEZ DIELÉCTRICA DEL ACEITE: La determinación de la rigidez dieléctrica del aceite es importante para verificar la capacidad que tiene para soportar esfuerzos dieléctricos sin fallar. El valor de la rigidez dieléctrica está representado por el voltaje al que se presenta la ruptura dieléctrica del aceite entre los electrodos de prueba, bajo ciertas condiciones predeterminadas. Permite también detectar la presencia de agentes contaminantes como agua, suciedad o algunas partículas conductoras en el aceite. Un valor elevado de rigidez dieléctrica no indica ausencia de otros contaminantes necesariamente. Para la realización de la prueba se puede usar, en general, cualquier probador de rigidez dieléctrica en el que los elementos que lo constituyen son principalmente: el transformador elevador, un voltímetro de medida, el equipo de interrupción y los electrodos dentro de la copa estándar.
La separación entre los electrodos que se encuentran en la copa estándar debe ser de 0.10 pulgadas, valor ajustado con un calibrador que forma parte del propio probador de rigidez dieléctrica del aceite. Los electrodos y la copa en donde se colocaron las muestras de aceite se deberán limpiar con papel seco o gamuza, de manera que quede libre de pelusa, tratando de no tocar con los dedos los electrodos durante el proceso de limpieza. Después se enjuaga con un solvente como thiner y finalmente antes de hacer la primera prueba se debe enjuagar la copa con aceite nuevo y seco, para efectuar una prueba de ruptura dieléctrica con una muestra del mismo. Si el valor de la ruptura es inferior a 35 kV, se debe efectuar nuevamente la limpieza de la misma. Para efectuar una prueba representativa en una muestra de aceite que se sospecha contiene impurezas, se debe evitar agitación en el aceite, ya que esto puede introducir una cantidad excesiva de aire en el mismo. Para tomar una muestra representativa del total del aceite, se recomienda tomar las precauciones siguientes:
Los recipientes de prueba deben estar limpios y secos. La válvula de drenaje del transformador se debe limpiar y drenar previamente. El recipiente de prueba se debe enjuagar una vez con el aceite a probar.
Cuando la humedad relativa sea mayor del 50%, no es recomendable tomar muestras.
DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN EL ACEITE AISLANTE: Esta prueba es aplicable a los aceites aislantes nuevos y usados, y es una de las más importantes que se realizan en los aceites aislantes. El significado del factor de potencia en un aceite es el mismo que para cualquier otro material dieléctrico. El aparato de prueba es esencialmente un capacitor, en el cual el dieléctrico es el aceite. Al conjunto, se le conoce como celda de prueba. La toma de muestras para la prueba se hace en la misma forma que para la prueba de rigidez dieléctrica. El procedimiento es el siguiente:
Disponer el equipo de prueba conectándose a él todas la puntas de prueba o terminales. Se llena la celda de prueba con el aceite a probar, procurando que se encuentre perfectamente nivelada sobre una base firme. Se efectúan las conexiones del equipo a la celda, conectando el gancho del cable de alta tensión a la manija de la celda, la terminal de baja tensión se conecta al cilindro metálico de la celda y el anillo de guarda del cable de alta tensión al tornillo de guarda del cable.
Después de efectuar la prueba, se debe tomar la temperatura del aceite alojado en la celda de prueba, para relacionar el valor obtenido para el factor de potencia a la temperatura de
referencia que es de 20 oC, haciendo las correcciones de acuerdo a los factores multiplicadores de la tabla siguiente:
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN La relación de transformación Nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada volt de entrada cuántos volts hay en la salida del transformador. La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .
La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión
RELACIÓN DE CORRIENTE Cuando no existen perdidas en el núcleo del transformador, la potencia en el secundario es igual a la potencia en el primario. La relación de corriente es el inverso de la relación de voltaje; esto es, aumentar el voltaje en el secundario significa disminuir la corriente en el primario y viceversa. El secundario no genera potencia, solo la toma del primario. Por tanto, el aumento o disminución de la corriente, en términos de la que circula por el secundario (IS), está determinada por la resistencia de carga conectada a través de este. Como ayuda para llevar a cabo estos cálculos, recuérdese que el lado que tiene el mayor voltaje es por el que circula la menor corriente. L voltaje V y la corriente I en el primario y en el secundario se encuentran en la misma proporción que el número de vueltas en el primario y en secundario. RELACIÓN DE VOLTAJE Con un acoplamiento unitario entre el primario y el secundario, el voltaje inducido en cada vuelta del secundario es igual al voltaje inducido en cada vuelta del primario. Por tanto, la relación de voltajes se encuentra en la misma proporción que la relación de vueltas: Cuando el secundario tiene un mayor numero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un numero menor de vueltas que el primario, el
transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relación siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.
Algunas de las relaciones de transformaciones más usadas para el diseño de transformadores son:
DEFINICION DE DATOS IMPORTANTES EN LA RELACION DE TRANSFORMACION: NP de espiras de alambre en su lado Primario. NS de espiras de alambre en su lado secundario. VP Voltaje aplicado al lado primario del transformador VS Voltaje inducido sobre el lado secundario. Ip Corriente que fluye en el lado primario del transformador
Is
Corriente que fluye hacia fuera del lado secundario del transformador
Tipo de transformadores según su relación:
Los transformadores donde A>1 el voltaje del primario es mayor que el secundario consideran reductores. Los transformadores donde A <1 el voltaje en el secundario es mayor que el primario y se considera elevadores. Los transformadores donde el voltaje primario es igual al secundario a=1 y se utilizan solo como aislamiento eléctrico entre un circuito y el otro.
La relación de transformación es fija ya que depende del número de vuelta de ambos devanados pero la relación entre los valores reales de voltaje en el primario y secundario podría variar debido a las perdidas dentro de él. Algunas veces el fabricante proporciona esa relación real entre voltajes.
RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN VARIABLE: Una toma del transformador es un punto de conexión a lo largo de un transformador de bobinado que permite a un cierto número de vueltas para ser seleccionados. Esto significa, un transformador con una relación de transformación variable se produce, lo que permite tensión regulación de la salida. La selección de la toma se realiza a través de un mecanismo cambiador de tomas, llamado también cambiador de TAP o cambiador de derivación. Los cambiadores de derivación de transformadores regulables existen en gran gama de variedades pues algunos deben ser conmutados solo con equipos des energizados otros no necesitan serlo. Normalmente el cambiador de derivaciones actúa sobre la incorporación o retiro de bobinas en el lado de alta tensión o baja corriente, del transformador con el fin de minimizar los requerimientos de manejo de corriente de los contactos. Sin embargo, un transformador puede incluir un cambiador de tomas en cada arrollamiento, si hay ventajas para hacerlo. Por ejemplo, en redes de distribución de energía, un gran paso hacia abajo transformador puede tener un cambiador de tomas en vacío en el bobinado primario y un cambiador de carga en el toque en el secundario. El bobinado de alta tensión se ajusta para que coincida con el perfil de largo plazo del sistema de la red de alta tensión y se cambia en raras ocasiones. La toma de tensión baja puede ser solicitada a cambiar de posición una vez o más cada día, sin interrumpir el suministro de energía, de seguir las condiciones de carga en la red de baja tensión. Por diferentes razones, el voltaje que llega al primario del transformador es diferente al esperado y esto nos provoca que al voltaje secundario no sea el adecuado. Para evitar esta situación, se utiliza un dispositivo que permite ajustar el voltaje secundario al voltaje deseado, aumentando o eliminando vueltas en el devanado primario. Este dispositivo es el cambiador de derivaciones y va conectado generalmente a derivaciones o “taps” del devanado de alta tensión. El cambiador de derivaciones más empleado es el de 5 posiciones y su operación se ilustra en la Figura Normalmente se emplean cambiadores de derivaciones para operar manualmente y con el transformador desenergizada, aunque existen también de operación automática estando el transformador energizado.
Algunos tipos de cambiadores:
POLARIDAD O SECUENCIA DE FASES
PRUEBA DE POLARIDAD Estos los transformadores monofásicos, además de identificar una terminal de alta tensión con una de baja tensión que tengan misma polaridad, la posición relativa de estas terminales en el arreglo global se identifica con la siguiente nomenclatura.
REGLA DE APLICACION Cuando el observador se para frente a los dos terminales de una tensión si H1 queda a su izquierda y X1 a su derecha se dice que el transformador tiene polaridad aditiva y si H1 y X1 queda a su izquierda se dice que tiene polaridad substractiva (H1 y X1 son terminales de misma polaridad). Para verificar la polaridad de los transformadores se recomiendan dos métodos: Método de transformador patrón Método de dos voltímetros METODO DEL TRANSFORMADOR PATRON Para este método se dispone de un transformador cuya relación de transformación sea conocida, y por comparación, se obtiene la relación del transformador en prueba
METODO DE DOS VOLTIMETROS Consiste en aplicar al devanado de alta tensión un voltaje alterno de valor nominal o menor. El observador, colocado frente a los terminales de baja tensión, debe puentear previamente los terminales de su izquierda, y colocar dos voltímetros, uno entre las terminales de su derecha. Si convenimos que el voltímetro colocado en alta tensión da una lectura VH el voltímetro colocado entre alta y baja tensión da la suma algebraica de voltajes S V1 entonces: Si S V > VH La polaridad es aditiva Si S V < VH La polaridad es substractiva
IMPORTANCIA DE LA POLARIDAD EN LOS TRANSFORMADORES CONECTADOS EN PARALELO Cuando los transformadores monofásicos tienen igual polaridad, ambos aditivos o substractivos, se pueden conectando los transformadores de esta manera, ambos proporcionan corrientes secundarias a la carga en proporcionan corrientes secundarias a la carga en proporción a sus capacidades en KVA, y se evitaran problemas de acoplamiento, como corto circuitos, etc.
Determinación de la Secuencia de Fases en un Sistema Trifásico En algunos casos es necesario conocer la secuencia de fases de un sistema trifilar antes de conectar una carga, condición a veces necesaria para la conexión de determinados motores trifásicos en los cuales es imprescindible respetar el sentido de giro. Existen varias formas para conocer la secuencia en un sistema trifásico: a) Método de los dos vatímetros. b) Osciloscopio
c) Secuencímetro. d) Método de las dos lámparas. a.- Por el método de los dos vatímetros y de acuerdo a lo visto en teoría, se utiliza un sistema equilibrado de cargas, inductivo o capacitivo. En función de la comparación de las lecturas de ambos se determina la secuencia. Por ejemplo, si conectamos una carga inductiva equilibrada, la lectura del vatímetro de menor indicación corresponderá al vatímetro P y por lo tanto determinante de la secuencia de fase 1 para la amperómetrica, fase 2 para la voltimétrica y finalmente la restante la fase 3. b.- Una de las aplicaciones vistas en el osciloscopio de doble trazo es la determinación de la secuencia de fases, siguiendo el esquema siguiente:
c.- El secuencímetro es una aparato que nos indica la secuencia de fases a partir de la indicación del sentido de rotación de un disco, en la figura 2, se muestra uno en que la indicación de las fases viene dado por la dirección de la flecha grabada en un disco rotante. Básicamente es un pequeño motor asincrónico, cuya rotación dependerá del orden de sucesión en el tiempo de las fases que alimentan las bobinas estatóricas.
d.- El método de las dos lámparas, es una forma sencilla de reemplazar al método de los vatímetros o instrumentos anteriores. Se trata de conectar como carga trifásica a dos lámparas incandescentes de igual potencia y un capacitor cuya X sea aproximadamente igual a la resistencia R de lámpara. Por ejemplo, si las lámparas tienen una potencia de 100W, la reactancia capacitiva será de 484O con una capacidad de 6.6µF. En la Figura se muestra la configuración del circuito en el programa Pspice, en donde para un mejor análisis, hemos supuesto al valor de C , como un parámetro variable desde 0 hasta 50µF y un barrido en corriente alterna (AC Sweep) para un solo punto de frecuencia, estos es para 50Hz. La intención de hacer variable C es observar como varían las tensiones en cada una de las cargas junto a la tensión de desequilibrio U 0’0
