Prueba de relación de transformación

Esta prueba facilita conocer la relación de transformación real que tiene el transformador, puede dar información de la posición en que está el tap, y si hay algún tipo de alteración en los devanados de alto y bajo voltaje ya que cuando el transformador presenta problemas la relación de transformación da alterada. [17].

La prueba de relación de transformación debe hacerse a tensión nominal o menor y a frecuencia nominal o mayor y sin carga. Además, esta prueba permite conocer la polaridad del transformador para su conexión en bancos. Existen tres métodos para la medición de la relación de transformación:

3.3.1 Método del divisor patrón

En este método se conecta un potenciómetro entre los terminales de los devanados del transformador, los cuales se conectan como se muestra en la figura 3.5. Entre el punto variable del potenciómetro y uno de los devanados se conecta un elemento detector (galvanómetro).Cuando el detector indique cero la relación que existe entre las resistencias

Figura 3.5. Conexión para el método del divisor patrón.

3.3.2 Método del voltímetro

El método del voltímetro consiste en aplicar una tensión sinusoidal de valor conocido al devanado de mayor tensión, midiendo esta tensión y la que aparece en el otro devanado por medio de voltímetros y transformadores apropiados. La relación entre las dos tensiones será la relación de transformación.

3.3.3 Método del transformador patrón

Este método consiste en comparar la tensión del transformador bajo prueba con la de un transformador patrón (Transformer Turn Ratio o TTR por sus siglas en inglés) calibrado, cuya relación es ajustable en pequeños escalones. En la figura 3.6 se muestra una vista frontal de un TTR.

El transformador que se va a probar, se excita en paralelo con el transformador patrón y se aplica voltaje a los devanados de alta tensión, los otros dos devanados (de baja tensión) se conectan en paralelo, intercalándose un voltímetro o un detector entre las dos terminales de igual polaridad, cuya indicación se lleva a cero ajustando la relación de transformación del transformador patrón tal como se indica en la figura 3.7. En ese punto las relaciones de transformación de los dos transformadores son iguales. [2]

Figura 3.6. Vista frontal de un transformador patrón (TTR).

Este método es el más conveniente para medir con precisión la relación de un transformador y es el método utilizado por la Empresa Eléctrica en el taller para realizar la prueba de relación de transformación. Para efectuar esta prueba se utiliza un probador de relación de transformación manual, pudiéndose utilizar también y con mejores resultados un equipo con transformador auxiliar. A la fecha ya existen equipos TTR digitales y ya no se requiere el auxiliar pues se pueden medir relaciones de transformación muy altas

[15].

Para efectuar la prueba, se varía la resistencia del potenciómetro hasta que el detector indique cero. Entonces la relación de las resistencias del potenciómetro R/R1 es igual que la relación del transformador.

El transformador patrón puede ser un transformador de relación variable, por ejemplo, el TTR en cuyo caso se puede obtener directamente la relación de transformación.

El equipo TTR está formado básicamente por un transformador de referencia con relación ajustable, una fuente de excitación de corriente alterna, un galvanómetro detector de cero corrientes y un juego de terminales de prueba.[16]

Figura 3.7. Medición de la relación de transformación utilizando un TTR. Antes de efectuarse esta prueba se debe tener en cuenta lo siguiente:

1. Se d e b e n ajustar los valores a cero, se ponen en cortocircuito los terminales H1 y H2 y se aplica tensión por medio del generador manual, hasta tener una lectura de ocho volts en el voltímetro. Se observa el detector D, debiendo quedar su aguja exactamente al centro de la escala. Si no toma esta posición, debe ajustarse.

2. Como los terminales H1 y H2 ya están en cortocircuito, hay que hacer lo mismo con X1 y X2. Los selectores también deben estar en cero.

3. Conectar el terminal H1 (roja) con la X1 (roja) y la H2 (negra) con la X2 (negra), estando los selectores en la escala de 1000. Se generan ocho volts, observando el galvanómetro, el cual debe medir cero, en caso contrario se ajusta el cuarto selector hasta obtener el cero a ocho volts.

Si el cuarto selector lee menos de cero, para obtener la indicación cero del galvanómetro, se colocan todos los selectores en 0.9999 y nuevamente se ajusta con el cuarto selector. Asimismo, debe asegurarse que el transformador por probar esté totalmente aislado y desenergizado. [18]

Procedimiento para efectuar la prueba con el TTR:

a) Como precaución debe asegurarse que el transformador que se va a probar se encuentra completamente desenergizado.

b) Si el transformador bajo prueba se encuentra cerca de un equipo energizado con alta tensión, se debe conectar a tierra un terminal de cada uno de los devanados, así como también el TTR utilizando su terminal de puesta a tierra.

c) Conectar los terminales de excitación X1 y X2 al devanado de menor tensión de los que van a ser comparados. Conectar el terminal secundario H1 al terminal de mayor voltaje que corresponda a X1 como se indica en la figura 3.7. Conectar el terminal H2 al otro terminal de mayor voltaje. Cuando ambos devanados estén conectados a tierra en uno de sus terminales, conectar los terminales X1 y H1 (negras) a los puntos aterrados. Siempre excitar el devanado de baja tensión completo.

d) Una vez que el TTR ha quedado conectado al transformador, colocar los selectores en una lectura de 1.000 y lentamente girar la manivela. Se debe observar el galvanómetro, donde la aguja debe deflexionarse hacia la izquierda. Simultáneamente se debe observar el amperímetro y el voltímetro. Si la aguja del amperímetro se deflexiona a plena escala mientras que en la aguja del voltímetro no se aprecia deflexión alguna, esto es una indicación de que el transformador está tomando mucha corriente de excitación. Además, si se nota que la manivela resulta más difícil de girar, hay razón para sospechar de un cortocircuito involucrando una gran parte del flujo. Por tanto, se deben verificar las conexiones asegurándose que los terminales de excitación no están en corte y tratar de obtener el balance del galvanómetro.

Normalmente la aguja del amperímetro indica valores altos y la del voltímetro se deflexiona ligeramente durante los ajustes preliminares. El voltaje de generación se incrementa hasta ocho volts conforme se obtiene el balance del galvanómetro. Las lecturas del amperímetro disminuirán dado que la carga del secundario se reduce a cero en el punto de balance. Interpretación de resultados:

 Si la aguja del amperímetro se deflexiona a plena escala y en la aguja del voltímetro no se aprecia deflexión, es indicación que el transformador bajo prueba está tomando mucha corriente de excitación; se notará que la manivela resulta difícil de girar, por lo que hay razón para sospechar de un cortocircuito.

 Si en el transformador bajo prueba, no se logra obtener el balance, el problema puede considerarse como un cortocircuito o un circuito abierto en los devanados; una corriente excesiva de excitación y un voltaje pequeño, son indicativos de un cortocircuito en uno de los devanados.

 Si el devanado secundario está abierto no se tendrá indicación de corriente en el amperímetro.

Una vez concluidos los puntos anteriores, la relación de transformación se puede leer directamente de las carátulas de los selectores. Después de haber obtenido el balance, se deben anotar las cantidades indicadas por los dos primeros selectores (S1 y S2) y posterior a esto, se debe colocar enseguida el punto decimal. Por último, se anotan las lecturas del tercer y cuarto selector.