MEDIDA DE LA RELACION DE TRANSFORMACION

El conocimiento del estado en que se encuentran los transformadores es un problema complejo. Para ello se han desarrollado diferentes técnicas con las que se puede profundizar en el estudio de las distintas partes en las que se puede dividir un transformador.

Uno de los métodos utilizados consiste en la medida de la relación de transformación, con el que se van a poder detectar problemas, tales como:

cortocircuito entre espiras corte del bobinado defectos en el regulador problemas en el núcleo

Casi todos esos métodos presentan una peculiaridad: los valores absolutos de los parámetros medidos no suelen ser suficientemente indicativos para evaluar los resultados, sino que es su evolución la que proporciona información más fiable sobre el estado del bobinado, por lo que es muy interesante la memorización de los resultados y su incorporación a bases de datos que permitan correlacionarlos.

Esto lleva a definir una política de mantenimiento predictivo, consistente en programar la realización, con una frecuencia adecuada, de una serie de ensayos rutinarios de fácil ejecución que, mediante el análisis de unos parámetros, proporcionen información suficiente sobre la evolución del conjunto. Cuando éste análisis detecte situaciones de evolución rápida, o se alcancen valores que como media puedan considerarse peligrosos, se aplicarán otras técnicas de ensayo más complejas, que pueden llevar implícita la indisponibilidad de la máquina por largos periodos o incluso suponer cierto riesgo para la integridad del bobinado.

El objetivo de este tipo de mantenimiento es llegar al conocimiento preciso del estado real en que se encuentra un equipo o componente y, en función de su estado, determinar cual es la actuación más adecuada: continuar el funcionamiento normal, imponerle ciertas limitaciones, hacer una revisión, hacer una reparación o, finalmente, proceder a su sustitución. Es decir, no sólo pretende limitar las actuaciones innecesarias, sino que su objetivo es también completar el nivel de información sobre el estado real del equipo, de modo que se pueda tomar una decisión adecuada.

El mantenimiento predictivo se aplica con éxito y con mayor frecuencia en equipos importantes sometidos a fenómenos de envejecimiento o degradación complejos y sobre los que actúan gran número de variables. En la mayor parte de estos casos no se dispone de fórmulas que permitan hacer una estimación del estado en que se encuentra el equipo, por lo que hay que recurrir a la realización de ensayos para obtener el valor de diferentes parámetros significativos, y a partir de ellos realizar una interpretación.

Por lo tanto, su puesta en marcha va unida a la definición y realización de ensayos, y a la interpretación de sus resultados. Para lo primero es preciso conocer a fondo los equipos y las técnicas involucradas en los mismos, y para lo segundo disponer de personal técnico especializado.

MEDIDA MONOFÁSICA

La medida monofásica es la más sencilla y consiste en introducir una tensión alterna de 50 ó 60Hz al bobinado de alta tensión del transformador y medir, de forma precisa, la tensión inducida en el bobinado de baja tensión. Midiendo adecuadamente estas dos tensiones y obteniendo su relación podemos obtener la relación de transformación del transformador.

Para que esta relación se aproxime a la relación de espiras se deben cumplir las siguientes condiciones:

- La impedancia de cortocircuito del transformador debe ser mucho menor que las impedancias de pérdidas del material magnético.

- El equipo no debe cargar el bobinado de baja tensión para asegurar que no se produce circulación de corriente en el bobinado de baja tensión.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE MEDIDA

La UM1B introduce tensión al transformador siempre que se encuentre iluminado el botón de Test. Este botón actúa como un interruptor de seguridad, para dejar de aplicar tensión en cualquier instante de la medida basta con pulsar el botón de Test.

En la siguiente figura se puede ver el diagrama de bloques de la unidad que nos permite entender mejor el proceso de medida.

La placa de control, además de realizar la medida de las distintas magnitudes y de mandar estos datos al PC para su representación, controla el resto de los circuitos de conexión. La comunicación con el PC se realiza mediante una línea serie a 19200 baudios. Las tres medidas de tensión V1, V2 e I1 se obtienen de forma simultánea. La UM1B tiene tres convertidores de verdadero valor eficaz, reduciendo de esta forma errores debidos a fluctuaciones de la tensión de alimentación.

MEDIDA TRIFÁSICA

La UM1B dispone de una tensión de excitación monofásica y para medir transformadores trifásicos tiene que hacer tres medidas modificando los terminales en los que se aplica la tensión y sobre los que se mide la tensión en baja tensión.

La UM1B calcula el valor de la relación de transformación simple de cada una de las columnas, basándose en los datos del transformador introducidos por el usuario, y la compara con la relación simple que obtiene con las tres medidas realizadas. Existen algunos grupos de conexión en los que no se puede medir directamente la relación de transformación de cada columna por no tener disponibles algunos de sus terminales. En estos casos se crea un sistema de tres ecuaciones y se resuelve para obtener la relación simple.

En las siguientes tablas se puede ver como se realizan las conexiones para medir cada fase en los distintos grupos de conexión y como se calculan las relaciones de transformación simples. En las tablas se agrupan los grupos de conexión en función de la topología de la conexión sin tener en cuenta el desfase entre los distintos devanados.

En algunos grupos de conexión, cuando se pretende medir sin acceso al terminal neutro, es preciso unir algunos de los terminales accesibles para fijar unas referencias de tensión que nos permita obtener la relación de transformación simple. Estas conexiones se representan en las tablas de conexión con un signo más „+‟. Por ejemplo, para medir la fase V de un grupo Dy5, se aplica tensión en los terminales 1V y 1W y se mide la tensión de baja entre los terminales 2v y 2w uniendo los terminales 2w y 2u, es decir 2v-(2w+2u). La UM1B tiene unos circuitos de protección para evitar que el cortocircuito de terminales de baja tensión coloque en cortocircuito el bobinado excitado, bien por un error en la conexión de los terminales o bien por un error en la introducción del grupo de conexión en el software del PC. La unidad UM1B realiza automáticamente según el grupo de conexión elegido todas las conexiones precisas y los cortocircuitos necesarios para proceder a la medida.

Así mismo, utilizará las ecuaciones precisas para obtener los valores de relación de transformación simple buscada por el usuario. Sin embargo, si alguna vez surgen problemas al medir de forma automática transformadores trifásicos sin neutro, se recomienda realizar la medida en modo monofásico realizando las conexiones que aparecen en las tablas de cada grupo. Con los resultados de las medidas monofásicas se puede localizar el problema e identificar la fase en la que aparece el mismo.

Cuando la medida se realiza con acceso a neutro se puede medir directamente la relación de transformación simple. Sin embargo, cuando la medida se realiza sin acceso a neutro se miden relaciones compuestas y se debe resolver un sistema de ecuaciones para conseguir las relaciones simples. Las ecuaciones que resuelven este sistema son las que aparecen a la derecha de la siguiente tabla.

Estos grupos son los más sencillos de medir porque siempre tenemos acceso a todos los terminales necesarios. En estos grupos siempre se obtiene la relación simple. En este conjunto de grupos de conexión no es necesario emplear ningún tipo de ecuación para obtener las relaciones simples.

En este caso tampoco es posible obtener directamente la relación de transformación simple cuando se ha medido sin acceso a neutro. Las ecuaciones que debemos utilizar en este caso son las siguientes:

En este conjunto de grupos, cuando no tenemos en neutro accesible en ambos bobinados, tampoco es posible obtener la relación simple directamente con una medida, por lo que es necesario plantear un sistema de ecuaciones. Además, en estos grupos de conexión es imposible obtener las tres relaciones simples con tres medidas simples cuando las columnas están desequilibradas.

Por tanto, en este caso suponemos que las columnas están equilibradas. Cuando no estén equilibradas las tres relaciones saldrán diferentes pero no es posible obtener estas relaciones simples de forma precisa. Las ecuaciones utilizadas por el software de usuario son las siguientes:

Para estos grupos se podría obtener las relaciones simples suponiendo que los problemas están provocados por los bobinados de alta tensión y que los dos bobinados de baja de cada columna son similares. Sin embargo, con tres medidas simples no es posible obtener las relaciones de los 6 bobinados de baja tensión, por lo que estas ecuaciones no se introducen en el software de usuario. A pesar de no estar incluidas en el software de usuario se pueden ver en la siguiente tabla:

En el software de usuario se va a introducir un factor 3 para las tres fases, que es el resultado de aplicar las ecuaciones anteriores suponiendo que R1=R2=R3=R que es lo más habitual. Por tanto, Nu = 3·R1.

En estos grupos tampoco es posible obtener la relación de cada uno de los bobinados de baja tensión por lo que en el software de usuario se va a introducir el factor 3/2 para todas las fases. Por tanto, la relación en la fase u será, Nu = 3/2·R1.