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Nmero 15, Abr. 2015

Prueba de Impedancia y Prdidas con Carga

Objetivo de la prueba:El objetivo de esta prueba es determinar el porciento de impedancia y lasprdidas que tiene el transformador cuando se alimenta el devanado primarioa frecuencia nominal con una tensin tal, que haga circular su corriente nominalde lnea, estando el devanado secundario cortocircuitado. Con esta prueba severifica que las prdidas en los devanados cumplen con los valores de norma diseo y que el porciento de impedancia se encuentra dentro de los valoresesperados.

De lo anterior, la prueba de impedancia y prdidas con carga se le nombraprueba de cortocircuito. El diagrama de conexiones y medicin para la pruebade un transformador monofsico es mostrado en la figura 1.

Impedancia.La impedancia es normalmente expresada en trminos de porciento del voltajenominal. El voltaje de impedancia es el voltaje requerido para hacer circular lacorriente nominal a travs del devanado primario con el devanado secundariocortocircuitado.

La impedancia esta compuesta de dos componentes, el porciento de reactancia(%X) y el porciento de resistencia (%R). La ecuacin que expresa el porciento deimpedancia se indica enseguida:

El porciento de resistencia es la relacin de las prdidas de los devanados entrelos KVA nominales y puede ser determinada como sigue:

El porciento de reactancia puede ser determinado substituyendo los valores de%R y %Z en la frmula (1). Como se ver ms adelante, en el clculo de laregulacin del transformador, es importante la determinacin del %R y del %X.

La prueba de impedancia es realizada para verificar la impedancia obtenida porclculo en el diseo del transformador, ya que la impedancia depende tanto deparmetros elctricos como de construccin de la bobina, la impedancia dediseo tiende a variar debido a las tolerancias de manufactura. Por esta raznlas normas han establecido como tolerancias para la impedancia las siguientes:1. Para transformadores de dos devanados............................................... 7.5 %2. Para transformadores con devanados terciarios en conexin Zig-Zag .. 10 %3. Para autotransformadores...................................................................... 10 %

El usuario y el diseador son los interesados en la determinacin de laimpedancia, primeramente porque determina la intensidad de corriente quecircular en los devanados durante un corto circuito. La Tabla 1 indica lamagnitud de un corto circuito (en las terminales del transformador) para variosporcientos de impedancia.

% Z = (% X)2

+ (% R)2 ------------------ ( 1 )

Watts de prdidas en los devanados % R = KVA x 10

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Tabla 1

Corriente de corto circuito para varias impedancias.

Mxima corriente RMS simtrica en cualquier devanado Impedancia

25 veces la corriente nominal 4.0 % 20 veces la corriente nominal 5.0 % 17.4 veces la corriente nominal 5.75 % 16.7 veces la corriente nominal 6.0 % 14.3 veces la corriente nominal 7.0 %

La magnitud de la corriente de corto circuito es importante para el diseadorpara establecer los criterios de diseo y definir la resistencia mecnica de losdevanados y ensambles internos, y para el usuario para determinar la capacidaddel interruptor y seleccionar adecuadamente los fusibles y lograr coordinaradecuadamente todos los elementos de proteccin.

La impedancia es tambin importante cuando se paralelan dos mstransformadores. La impedancia de los transformadores a ser paralelados debeestar dentro del mismo rango y con la tolerancia indicada en las normas deinstalacin elctrica. Un transformador cuya impedancia es ms alta causar queel otro transformador lleve ms carga, en otras palabras si un transformadortiene una menor impedancia, le ser requerido proveer una mayor capacidad enKVA y podra causarle un sobrecalentamiento.

Prdidas con carga.Las prdidas de los devanados de carga, son el resultado directo de la cargaque el transformador esta llevando. Estas prdidas son debidas a las prdidas porI2R en los devanados debido a la carga, a las prdidas indeterminadas debidas alflujo disperso en los devanados, tanque, herrajes y partes de ensamble, y a lasprdidas de Eddy debidas a las corrientes circulantes. La componente de I2R espor mucho la ms grande componente y debido a que la resistencia ( R ) delconductor es sensible a la temperatura, sta debe ser corregida a 75 C u 85 Cdependiendo de la elevacin de temperatura del transformador. Las prdidas delos devanados sin corregir pueden ser determinadas de la lectura del wattmetrode la figura 1, mientrs que las prdidas por I2R son calculadas usando la lecturadel amprmetro y las mediciones de resistencia de los devanados.

Las prdidas con carga, como en el caso de las prdidas en vaco, han llegado aser muy importantes para el usuario debido al incremento del costo de la energa.Diseos de transformadores con bajas prdidas pueden ser fabricados,desgraciadamente a un costo adicional debido al incremento de materialesconductores. No obstante lo anterior, se hace necesario realizar los esfuerzosnecesarios para construir transformadores que cumplan con la ms alta eficienciaposible.

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WATTMETRO

VOLMETRO

AMPERMETRO

W

V

A

FUENTE DE VOLTAJEMONOFASICO

PRIMARIO

A

W V

SECUNDARIO

FIG. 1 .-

CONEXIONES PARA LA PRUEBA DE PERDIDAS CON CARGA E IMPEDANCIA

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