Preinforme 2
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Este documento presenta las pruebas básicas para un transformador monofásico, incluyendo medición de aislamiento, prueba de vacío, prueba de polaridad y curvas de regulación y eficiencia. Los objetivos son determinar el estado de funcionamiento del transformador y corroborar datos de regulación y eficiencia. Se describen las medidas y cálculos requeridos para cada prueba según las normas aplicables.
Preinforme 2
- 1. PRUEBAS BÁSICAS DEL TRANSFORMADOR MONOFÁSICO PREINFORME # 2 CRISTIAN ANDRES MEJIA AVENDAÑO FABIAN ALBERTO TAVERA LUÍS EFRÉN AYALA QUINTERO FERNANDO ALONSO ECHEVERRI VELÁSQUEZ LABORATORIO DE MAQUINAS DE A.C. PROFESOR: LUIS MARTIN DAVID UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA MEDELLÍN 2012
- 2. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Realizar las pruebas eléctricas básicas del transformador monofásico. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Saber cuáles son las pruebas eléctricas básicas que permiten determinar el estado de funcionamiento de un transformador, tales como: medición de aislamiento, prueba de vacío y prueba de polaridad. Reconocer la importancia y la información que se obtiene en la realización de algunas pruebas del transformador. Hacer las curvas teóricas de regulación y eficiencia del transformador. Conocer el funcionamiento del transformador con carga. Corroborar algunos datos reales de regulación y eficiencia del transformador.
- 3. Normas sobre prueba de rutina: NORMA NTC OBJETO 316 Prueba de calentamiento de transformadores (ANSI C57, 12.90 E IEC 76) 317 Definiciones sobre transformadores (IEC 76)375 Medida de la resistencia de los devanados (IEC 76) 380 Pruebas eléctricas a transformadores (IEC 76 y BS 171) 471 Relación de transformación. Verificación de la polaridad y relación de fase 532 Aptitud para soportar el cortocircuito (ANSI C 52.12.00) 618 Placa de características. La curva es útil para establecer las perdidas por histéresis que se presenta en los núcleos de los transformadores, ya que estos están constituidos por material ferro magnético; también sirve para determinar los puntos de saturación del material. Para obtener esta curva de magnetización, se suministra corriente a la bobina desde cero hasta cierto valor máximo; a medida que se incrementa la corriente, aumenta el campo magnético, produciendo una inclinación bastante pronunciada en el inicio de la curva.
- 4. A medida que se continúa con el incremento de la corriente la curva se va suavizando, debido a que el incremento B se vuelve casi constante, esto se debe a que el material llega al punto de saturación. Luego se disminuye la corriente, por lo que tanto B como H disminuyen de sus valores máximos, formando una nueva curva, diferente a la inicial; esto debido a que el material queda con un campo remanente. Conforme la corriente se siga disminuyendo, los valores de B y de H seguirán disminuyendo hasta alcanzar los valores mínimos de saturación; es decir que B= - Bmax y H = - Hmax. Relación de transformación del transformador Si se conecta una carga al secundario del transformador, el voltaje inducido Eg hace que circule una corriente I2 en el devanado secundario. Debido a la circulación de corrientes, se tiene en el devanado secundario una fuerza magnetomotriz (FMM) N2 I2 opuesta a la del primario N1 I1. Es conveniente recordar que el voltaje inducido en el primario E1 es siempre directamente proporcional al flujo 0 y también es igual al voltaje aplicado V1, considerando como antes, todos estos valores como eficaces. Dado que el voltaje aplicado no cambia, el flujo en el núcleo debe ser constante, cualquier incremento en la corriente secundaria, será balanceado por un incremento en la corriente primaria, de manera que el flujo de energización producido por la corriente en el primario tendrá un valor efectivo constante durante la operación del transformador. El megger: El megger se utiliza para 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 tierra para avalar un buen diseño del producto y que no existan defectos en el mismo. El significado de la resistencia de aislamiento generalmente requiere de cierta interpretación y depende básicamente del diseño, sequedad y limpieza de los 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 y contiene básicamente los siguientes puntos claves: La temperatura de los devanados y del líquido aislante deben estar cercanos a 20° C. Todos los devanados deben estar inmersos en el mismo líquido aislante. Todos los devanados deben de estar cortocircuitados.
- 5. Todas las boquillas del transformador deben estar en su lugar. Prueba de vacío La prueba de vacío y corto circuito se hace con el fin de conocer pérdidas y corrientes de vacío. Es importante conocer estos datos del transformador desde su construcción o después de su reparación, primero para compararlos con los exigidos por las normas y para saber si el transformador cumple alguna de ellas; segundo para compararlos con, los obtenidos en mantenimientos posteriores que se le realicen. La prueba en vacío tiene el fin de determinar la corriente en vacío (I0), la potencia P y el factor de potencia . Medidas directas Tensión nominal del primario Tensión nominal del secundario Corriente de vacío Potencia en vacío Medidas indirectas Relación de transformación Pérdidas en el hierro Factor de potencia en vacío Componente activa o de pérdidas Componente reactiva o magnetizante Impedancia de vacío
- 6. Resistencia de vacío Reactancia de vacío Prueba de cortocircuito La prueba de corto circuito se efectúa poniendo uno de los dos bobinados en corto circuito, alimentando el otro con una tensión regulable desde cero, hasta alcanzar el valor de la corriente nominal del bobinado mismo. La tensión que se exige con tal fin puede ser de la orden del 4 al 10% de la Vn del bobinado donde se efectúa la alimentación; tal tensión es definida tensión de corto circuito del transformador. En esta prueba, la entera potencia absorbida corresponde a las solas pérdidas del cobre de los dos bobinados, ya que dada la baja tensión aplicada (en la prueba con corto circuito del transformador), la corriente magnetizante, el flujo en el núcleo y las consecuentes pérdidas no se deben considerar. En tales condiciones se determina la resistencia equivalente del transformador. A su vez se podrán entonces determinar las variaciones de la tensión secundaria que se verifican en el paso de vacío a carga del transformador mismo. También en esa prueba es indiferente alimentar el bobinado primario o secundario. En el acto práctico es necesario tener presente que es oportuno que las corrientes en juego alcancen el valor nominal de plena carga tanto en el lado del bobinado de alimentación y en el otro cerrado con corto circuito. El primer valor servirá para la elección de los instrumentos, mientras el segundo para la elección de la sección de los cabes para usarse en las conexiones con corto circuito. Medidas directas Tensión de cortocircuito Intensidad nominal del primario Intensidad nominal del secundario Potencia en cortocircuito Medidas indirectas
- 7. Relación de transformación Tensión de cortocircuito en % Factor de potencia en cortocircuito Impedancia de c.c. Resistencia de c.c. Reactancia de c.c. Prueba de polaridad Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto, según el criterio del fabricante. Debido a esto, podría ser que la intensidad de corriente en la bobina primaria y la de la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto. Para determinar la polaridad del transformador, se coloca un puente entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro entre los terminales del lado derecho del mismo, luego se alimenta del bobinado primario con un valor de voltaje (Vx). Ver el diagrama. Si la lectura del voltímetro es mayor que Vx el transformador es aditivo o si es menor el transformador es sustractivo. Curva de regulación de un transformador Para obtener las curvas de regulación de voltaje tenemos que hallar la regulación para las diferentes potencias (de 0 a 500KVA) con un factor de potencia dado, luego lo graficamos y se haría lo mismo para un factor de potencia diferente. Obteniendo así las curvas de regulación de un trafo con diferentes factores de potencia ante la variación de la carga. regulacion de voltaje contra carga 12 fp=1 10 fp=0.95atraso fp=0.95adelanto fp=0.9atraso 8 fp=adelanto regulacion de voltaje(%) 0.85atraso 0.85adelanto 6 4 2
- 8. Forma típica de la curva de eficiencia de un transformador con carga para diferentes factores de potencia. Cómo se obtienen estas curvas? Pout Pc arg a 100 % 100 % Pin Pc arg a Pcu Po 2 2 2 2 Pcu I 2 Re I 1 Re I 1 R1 I 2 R2 Pc arg a V 2 I 2 Cos Eficiencia del transformador en funcion de la carga 100 90 X: 1.5e+005 80 Y: 88.72 70 60 Eficiencia(%) 50 40 fp=0.95atraso 30 fp=0.95adelanto fp=1 20 0.9atraso 0.9adelanto 10 0.85atraso 0.85adelanto 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Carga(VA) 5 x 10 Establezca un procedimiento para realizar y requerir los equipos necesarios para realizar las pruebas de polaridad, vacío, cortocircuito y carga. realice los esquemas de conexiones y las tablas donde va a tomar los resultados de las pruebas