Determinación de Parámetros de Transformadores: Ensayo de Cortocircuito

Ensayo de Cortocircuito y Parámetros Serie de Transformadores Trifásicos

El ensayo de cortocircuito consiste en aplicar a uno de los arrollamientos del transformador una tensión creciente, manteniendo el otro en cortocircuito, hasta alcanzar la corriente asignada de plena carga de los arrollamientos.

Así, se mide la potencia activa absorbida en el ensayo (Poc), así como la tensión (Voc) y la corriente (Icc).

Durante este ensayo, la corriente de vacío es muy inferior a la corriente asignada y, por tanto, despreciable. La tensión aplicada en el ensayo será muy inferior a la tensión asignada, y el flujo magnético en el núcleo será muy pequeño, siendo las pérdidas en el núcleo despreciables durante el ensayo. La potencia absorbida en el ensayo de cortocircuito (Poc) coincide con las pérdidas en el cobre o pérdidas debidas a la carga.

Determinación de Parámetros de la Rama Serie

Deducimos los parámetros de la rama serie del circuito equivalente:

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Consideraciones según Norma UNE-EN 60076-1

Una aproximación más rigurosa para obtener resistencias viene indicada por la norma UNE-EN 60076-1:

• Las pérdidas debidas a la carga realmente son la suma de las pérdidas por efecto Joule en los arrollamientos y las pérdidas debidas a las corrientes de Foucault.

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Estas corrientes no deben confundirse con las corrientes de Foucault en el núcleo y son creadas por flujos de dispersión.

• La norma obliga al fabricante a entregar al cliente las pérdidas debidas a la carga a la temperatura de referencia del transformador, que en transformadores sumergidos en aceite es de 75ºC.

Corrección de Pérdidas y Resistencias por Temperatura

La variación de la resistencia con la temperatura viene dada:

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Mientras que las pérdidas por efecto Joule dependen directamente de la resistencia, las pérdidas adicionales dependen inversamente de la resistencia.

El ensayo en cortocircuito proporciona la suma de las pérdidas Joule y adicionales a la temperatura a la que se realizó el ensayo.

Conociendo la resistencia de los arrollamientos, las pérdidas Joule son:

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Las pérdidas adicionales del ensayo:

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Una vez separadas las pérdidas, se obtendrán las pérdidas Joule a la temperatura de referencia:

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O lo que sería equivalente, se multiplicará el valor de pérdidas por el coeficiente de corrección:

(17)bis

Como las pérdidas adicionales dependen inversamente de la resistencia de los arrollamientos:

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(18bis)

Corregidos los dos sumandos, las pérdidas debidas a la carga a la temperatura de referencia son:

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A partir de este valor, se podría deducir la resistencia que debe figurar en la rama serie:

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Reactancia e Impedancia Serie

La reactancia serie del circuito equivalente del transformador (Xoc) no tiene una variación significativa con la temperatura.

En la práctica, la impedancia serie del circuito equivalente (Zoc) viene determinada fundamentalmente por la componente reactiva (Xoc >> Roc).

Separación de Parámetros por Arrollamiento

Por último, para separar las resistencias y reactancias en serie del arrollamiento primario y arrollamiento secundario, hay que tener en cuenta:

• Las resistencias óhmicas de cada arrollamiento se obtendrían a partir de las medidas de resistencia con las correcciones de temperatura de referencia.
• Las resistencias debidas a las pérdidas adicionales no se pueden desagregar entre los arrollamientos, así que se asignarán por partes iguales a ambos (R1adic = R’2adic = Rocadic / 2).
• Las reactancias de dispersión no se pueden desagregar entre los arrollamientos (X01adic = X’o2adic = Rocadic / 2).