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FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA PRUEBAS INDUSTRIALES SOBRE TRANSFORMADORES
A. CONOCIENDO EL TRANSFORMADOR
El 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, detal 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. El esquema del transformador monofásico es el siguiente:

Fig 1. Esquema tipico de transformador (por fase)

Un transformador viene determinado por su circuito equivalente en el cual a travésde la asociación de bobinas y resistencias podemos llegar a simular lo que ocurre en el mismo. El circuito equivalente o modelo real de un transformador está compuesto por la impedancia del devanado primario que representa el conductor del devanado. Este a su vez está conectado en paralelo con una rama de magnetización que representas las perdidas en el circuito magnético (el encargado de lainducción magnética) y una impedancia que representa el conductor del devanado secundario (vea Fig 2)

Fig 2. Modelo real de transformador (por fase)

El transformador viene definido por su placa de características, que contiene la siguiente información mínima: Corriente nominal del primario [1], Tensión nominal del primario [2], Potencia aparente [3], Tensión nominal de secundario [4], Corrientenominal de secundario [5], Frecuencia [6].

Fig 3. Ejemplo placa de caracteristicas tipica de un transformador

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Si las corrientes nominales se desconocieran, se podrían calcular mediante las relaciones de tensión nominal y potencia nominal del circuito en cada devanado:

In1 =

Sn Un1

In2 =

Sn Un2

Puesto que no existe conexión física entre los devanados primario y secundario,el modelo completo del transformador debe ser reducido a un equivalente donde uno de los devanados debe ser "referido" al otro para de esta manera tener un modelo aproximado cuyos elementos estén conectados entre sí. El circuito equivalente referido al devanado primario del transformador (modelo aproximado) es:

Fig 4. Modelo aproximado de transformador (por fase)

En este circuito se tieneque la relación de transformación (m) y los parámetros de resistencia (R2), reactancia (X2), tensión (U2) y corriente (I2) del devanado secundario despues de ser referidos al devanado primario son:

m= R´2 = m 2 ⋅ R2 X ´2 = m 2 ⋅ X 2

U1 U2 U ´2 = m ⋅ U 2 I ´2 = m ⋅ I 2

Aproximando aun más el circuito y teniendo en cuenta que al referir uno de los devanados estos pueden sintetizarse en unsolo devanado el circuito equivalente (modelo reducido) es el siguiente:

Fig 5. Modelo reducido de transformador (por fase)

Donde,

R = R1 + R´2

&

X = X 1 + X ´2

B. ENSAYOS INDUSTRIALES EN TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS
Los dos ensayos industriales más comunes que se pueden llevar a cabo para conseguir los parámetros del modelo reducido del transformador son el ensayo en vacío ocircuito abierto y el ensayo en cortocircuito. Los circuitos equivalentes de cada uno de los ensayos van a ser los siguientes:

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DE LA PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

DE LA PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

(a) ENSAYO EN VACÍO O DE CIRCUITO ABIERTO

(b)

Fig 6. Circuitos Resultantes de los ensayos de circuito abierto (a) y de cortocircuito (b)

Tiene como fin de determinar la corriente en vacío(I0), la potencia en vacio (P0) que representa las pérdidas en vacío del transformador las cuales resultan de la suma de las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas en el núcleo y el factor de potencia en vacio (cosϕ0). Esta prueba se puede efectuar alimentando indiferentemente el devanado primario o secundario del transformador, manteniendo el devanado no utilizado abierto. Tal elección está...