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Seguridad en su energía
Número 14, Abr. 2015
Prueba de pérdidas en vacío y corriente de excitación
(segunda parte)
Objetivo de la prueba:
Como se mencionó en el número anterior, el objetivo de la prueba es determinar
la corriente de excitación y las pérdidas que tiene el transformador cuando se
alimenta un devanado con su tensión y frecuencia nominal, y el otro devanado
se encuentra abierto. Con esta prueba se verifica que las pérdidas del núcleo y
la corriente de excitación cumplen con los valores de garantía ó diseño y que el
acero del núcleo es de la calidad requerida.
Las pérdidas sin carga ó de vacío son la suma de las pérdidas por histéresis, más
las pérdidas por corrientes inducidas en el núcleo (corrientes de Foucault).
Pérdidas por histéresis.
Puesto que el flujo en el núcleo del transformador es alterno, se requiere energía
para realizar las continúas inversiones de los imanes elementales de que se
compone el hierro. Esta potencia se denomina pérdida por histéresis. La pérdida
por histéresis de un transformador varía en proporción directa a la frecuencia y
n
n
a Bm , siendo Bm la densidad máxima de flujo y el exponente n toma valores
de 1.6 a 2 para laminación rolada en caliente y se incrementa más allá de 2 para
laminación rolada en frío.
Pérdidas por corrientes de Foucault.
Si el núcleo del transformador fuera un bloque macizo de hierro, entonces el
flujo alterno que atraviesa el núcleo hace circular corrientes de tal magnitud
como las que circularían por un arrollamiento secundario cortocircuitado.
Para lograr que estas corrientes de Foucault (también llamadas corrientes de
Eddy) sean pequeñas se coloca una resistencia elevada en su trayectoria, lo
que se consigue construyendo el núcleo a base de láminas, y separando estas
entre sí mediante barniz y más recientemente con aislamientos llamados Carlite
ó Glass Coated, que se eligen de acuerdo al tipo de núcleo que se va a construir.
Las pérdidas por corrientes de Foucault varían con el cuadrado de la densidad
de flujo y también con el cuadrado de la frecuencia.
Corriente de excitación.
La corriente de excitación es la corriente que circula por el devanado primario
al aplicarle su tensión nominal con el secundario sin carga.
Es la corriente necesaria para producir el flujo magnético y se expresa en por
ciento de la corriente nominal.
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Método de prueba:
El método más aproximado y cuyo empleo es recomendable para la determinación
de las pérdidas de excitación, es el método del vóltmetro medio. Como se explicó
con anterioridad las pérdidas de excitación son en su mayoría pérdidas por
histéresis, que están en función de la densidad máxima de flujo y que ésta
corresponde al valor de la tensión, por lo tanto si se ajusta el valor de la tensión
aplicada en la prueba de tal manera que sea igual al valor de la onda senoidal de
tensión deseada y a la frecuencia del mismo transformador, las pérdidas de
histéresis serán del valor de onda deseado.
Este método utiliza instrumentos de medición como frecuencímetros, wáttmetros,
ampérmetros de valor eficaz, vóltmetro de valor eficaz y vóltmetro de valor medio.
La excitación puede hacerse en el devanado de alta tensión ó de baja tensión del
transformador bajo prueba, ahora que, lo más conveniente es hacerlo por el
devanado de baja tensión.
Para efectuar la prueba, se aplicará la tensión nominal del transformador,
observándola en el vóltmetro de valor medio, que tiene su escala graduada en
valor eficaz y se observará que si hay diferencia entre la lectura del vóltmetro de
valor medio y el vóltmetro de valor eficaz, será necesaria la corrección tanto de
los watts de pérdidas leídos como de la corriente de excitación.
Cuando la medición de las pérdidas en el núcleo se realiza por el método de los
dos wáttmetros, tres grupos de lecturas deberán ser tomadas, usando cada una
de las tres líneas común. El promedio de los tres grupos de lecturas deberá ser
tomado como las pérdidas reales en el núcleo.
Cuando el método utilizado sea el método de los dos wáttmetros, deberá tenerse
cuidado para que las lecturas de los wáttmetros sean con toda precisión. Y que
debido al factor de potencia, la lectura de uno de los wáttmetros será negativa ó
positiva ó bien ambas del mismo signo, de tal forma que las pérdidas en el núcleo
serán la suma de éstas. Las dos lecturas pueden ser más ó menos del mismo orden
general en magnitud, así ligeras inexactitudes en sus valores causarán grandes
porcientos de errores.
Bajo tales circunstancias de dificultad, mayor precisión puede ser obtenida por el
método de los tres wáttmetros, así las tres lecturas son sumadas para obtener las
pérdidas de excitación.
Corriente de excitación.
La corriente que mantiene la excitación del transformador, se determina tomando
en cuenta los valores de corriente por fase del transformador, durante la prueba
de pérdidas de excitación. El promedio de corriente de cada fase es el que nos
indicará este valor. Usualmente la corriente de excitación se expresa en porciento
de la corriente nominal del devanado en el cual se realiza la medición.
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METODO DE LOS DOS WATTMETROS
ALIMENTACION
3 FASES
W1
H1
X1
X2
H2
X3
H3
W2
METODO DE LOS TRES WATTMETROS
ALIMENTACION
3 FASES
W1
W3
X1
X3
X0
H3
X2
W2
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