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Seguridad en su energía
Número 11, Feb. 2015
Relación de Transformación
Mencionábamos en el numero anterior las pruebas de rutina, opcionales
y prototipo que se efectúan en transformadores. Una de las pruebas de
rutina es la de relación de transformación, conocida en el argot eléctrico
como “TTR” por sus siglas en Inglés (Transformer Turn Ratio.)
La función de un transformador es la de transformar potencia de un nivel
de tensión a otro. La prueba de relación de transformación asegura que las
bobinas del transformador tienen las vueltas correctas para producir los
niveles de tensión adecuados. Es decir, asegura que la tensión suministrada
pueda ser transformada al nivel de tensión deseada.
La relación es una medida del valor de tensión RMS aplicado a las terminales
del primario contra el valor de tensión RMS medido en las terminales del
secundario.
Matemáticamente la relación de transformación de un transformador se
puede expresar como:
N1
V1
I2
=
=
a=
N2
V2
I1
Donde:
N1 = Número de vueltas del primario
N2 = Número de vueltas del secundario
V1 = Tensión del devanado primario
V2 = Tensión del devanado secundario
I1 = Corriente del devanado primario
I2 = Corriente del devanado secundario.
Como podrá observarse de la fórmula, el número de vueltas del primario
y secundario son directamente proporcionales a las tensiones del primario
y secundario e inversamente proporcionales a las corrientes de su mismo
devanado.
Las normas establecen que cuando la tensión nominal es aplicada a una
bobina de los transformadores, todas las demás tensiones, no habiendo
carga, deben estar dentro de un medio por ciento de las tensiones nominales
mencionadas en la placa. También establecen que todas las tensiones de las
derivaciones aproximarse a la vuelta más cercana si la tensión por vuelta
excede el medio por ciento de la tensión deseada. La prueba de relación de
transformación verifica que estas condiciones se cumplan.
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Las relaciones de transformación para un transformador de 23,000 volts
nominales en el primario conexión delta con derivaciones de 2.5% arriba
y debajo de la tensión nominal y una tensión nominal de 480/277 volts
conexión estrella en el secundario son mostradas en la tabla 1. Los limites
de relación de transformación dados permiten una tolerancia de medio por
ciento de la tensión nominal.
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Tabla 1
Tensión
24,150
23,575
23,000
22,425
21,850
Limites de relación
Tap
Relación* Superior Inferior
5.0%
87.18
87.62
86.75
2.5%
85.11
85.53
84.68
Nominal
83.03
83.45
82.62
-2.5%
80.96
81.36
80.55
-5.0%
78.88
79.28
78.49
*El valor de relación se toma en forma monofásica
Aplicación del TTR (Transformer Turn Ratiometer)
Este aparato está diseñado para realizar mediciones de relación de
transformación en transformadores, autotransformadores y reguladores de
voltaje nuevos, reparados o reembobinados, y es considerado un instrumento
práctico y preciso para analizar las condiciones de transformadores en los
siguientes casos:
1. Medición de la relación de transformación de equipos nuevos como parte
de las pruebas de rutina exigidas por las normas.
2. Identificación y determinación de terminales, derivaciones y sus
conexiones internas.
3. Determinación y comprobación de polaridad, continuidad y falsos contactos.
4. Detección de fallas incipientes.
5. Identificación de espiras en cortocircuito.
6. En la investigación de problemas relacionados con corrientes circulantes
y distribución de carga en transformadores en paralelo.
7. Determinación de las condiciones reales del transformador después de la
operación de las protecciones primarias tales como: Fusibles de potencia,
relevador Buchholz, protecciones diferenciales entre otros.
Interpretación de los resultados.
Para interpretar los resultados será necesario calcular el por ciento de
diferencia que exista entre los valores reales y valores teóricos, de acuerdo
a la siguiente expresión:
% Diferencia =
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Valor Teórico - Valor Medio
Valor Teórico
x 100
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Una vez que se obtienen los resultados de prueba, y se observa que éstos
exceden el 0.5% de error permitido, se tiene que dictaminar cual de las
bobinas es la que puede tener vueltas en corto circuito, atendiendo la
simple regla que se menciona enseguida:
Si la relación medida es menor a la de placa de datos, el corto circuito lo
tenemos localizado en la bobina de alta tensión.
Si la relación medida es mayor a la de placa de datos, el corto circuito lo
tenemos localizado en la bobina de baja tensión.
Esto se debe a que al presentarse un corto circuito entre vueltas, éstas se
ven anuladas, lo cual representa una disminución de vueltas trabajando,
lo que ocasiona la alteración del resultado. Lo anterior lo podemos
comprobar al utilizar la fórmula de la relación de transformación descrita
párrafos antes.
Si N1 disminuye por tener vueltas en corto circuito, el resultado de la
relación disminuirá, lo que demuestra que el devanado de alta tensión es
el dañado.
Si N2 disminuye por tener vueltas en corto circuito, el resultado de la
relación aumenta, lo que demuestra que el devanado de baja tensión es
el dañado.
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