¿Cómo medir con precisión las pérdidas en vacío y la corriente en vacío de un transformador?
1. Propósito e Importancia de la Prueba en Vacío
Las características completas de excitación de un transformador se determinan mediante la prueba en vacío. El propósito de esta prueba es medir la pérdida en vacío y la corriente en vacío del transformador, verificar si el diseño del núcleo y los procesos de fabricación cumplen con los estándares y condiciones técnicas requeridas, y detectar defectos en el núcleo, como fallos de aislamiento localizados. La pérdida en vacío se debe principalmente a la pérdida por histéresis de las láminas de acero eléctrico al silicio, mientras que las pérdidas adicionales normales del transformador generalmente pueden ignorarse.
2. Configuración de la Prueba y Aplicación de Voltaje
En una prueba de vacío de transformador, generalmente se aplica un voltaje de forma de onda sinusoidal a frecuencia nominal y voltaje nominal al devanado de menor voltaje (por ejemplo, el devanado de baja tensión), mientras que los demás devanados se dejan en circuito abierto.
Si el devanado al que se aplica el voltaje tiene tomas, el cambiador de tomas debe ajustarse a su posición principal. Si el objeto de prueba incluye un devanado en conexión delta abierta, este debe cerrarse. Las conexiones a potencial de tierra y el tanque del transformador deben estar correctamente conectados a tierra durante la prueba.
3. Instrumentación y Método de Medición de Potencia
Debe prestarse especial atención a la polaridad de los transformadores de voltaje y corriente en el cableado de prueba. Para la medición de potencia trifásica, debe utilizarse la suma algebraica de dos vatímetros. Los transformadores de voltaje y corriente utilizados en pruebas de vacío deben tener una precisión de al menos clase 0.1, mientras que los instrumentos deben tener una precisión no inferior a clase 0.5. Las mediciones de potencia deben realizarse con vatímetros con un factor de potencia (COSφ) inferior a 0.2.
En pruebas de campo, se utiliza comúnmente el método de dos vatímetros, que involucra dos transformadores de voltaje y dos transformadores de corriente.
4. Manejo del Desequilibrio de Voltaje y Distorsión de la Forma de Onda
Cuando el desequilibrio de simetría de voltaje del transformador probado es inferior al 2%, puede utilizarse el valor promedio de los tres voltajes de línea o el voltaje de línea entre las fases a y c como voltaje de referencia para aplicar voltaje y medir los datos en vacío. Si el desequilibrio de voltaje es mayor al 2% pero menor al 5%, pueden aplicarse voltajes entre las fases a-b, b-c y c-a por separado. Luego, los datos de prueba se promedian en tres ensayos. Cuando hay distorsión de la forma de onda, de modo que el voltaje promedio y el voltaje efectivo difieren en las lecturas del voltímetro, debe utilizarse el voltaje promedio para calcular el voltaje \( U \), la pérdida en vacío \( P_m \), la corriente en vacío \( I \) y el voltaje efectivo \( U \).
5. Prueba Monofásica e Interpretación para Transformadores Trifásicos
Para transformadores trifásicos, se utilizan métodos de prueba monofásica para las pruebas en vacío. Las ubicaciones de fallas pueden identificarse mediante dichas pruebas.
Si la pérdida del transformador es significativamente mayor que la de transformadores similares del mismo tipo, el circuito magnético puede tener problemas, y también debe realizarse una prueba de vacío monofásica. Para transformadores con estructura de núcleo de tres columnas, la corriente y la pérdida de las pruebas de vacío monofásicas pueden convertirse en resultados de prueba trifásicos. Sin embargo, para transformadores con estructura de núcleo de cinco columnas, los resultados de prueba monofásicos no pueden convertirse en resultados trifásicos y solo pueden compararse con los resultados de transformadores del mismo modelo, capacidad y estructura. Las mediciones de vacío de baja tensión para transformadores también adoptan métodos de medición monofásica.
Probador de Factor de Potencia en Vacío y en Carga para Transformadores
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Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.
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