Conexiones

 

Medida con el devanado secundario en circuito abierto (Admitancia de circuito abierto)

Consiste en aplicar el estímulo de la señal de forma directa en un extremo de un bobinado de AT y medir la magnitud de la señal en el otro extremo del devanado de AT. La prueba se realiza en las tres fases, podemos realizar la misma medida en el devanado de BT. La prueba es equivalente al ensayo de vacío o corriente de excitación por su similitud de conexión. 

                                                                                                                

Se puede realizar ésta conexión invertida, o sea, aplicar el estimulo de tensión al devanado de BT y se mide en el otro extremo del devanado de BT, pero en este caso se ha de tener la precaucion de enviar un nivel de voltaje lo suficientemente bajo como para que no se supere el voltaje de entrada maximo del medidor, atendiendo a la relación de transformación. Por ejemplo, si la relación de transfromación es 20 KV/ 0,4 KV, o lo que es lo mismo, el circuito del devanado primario funciona a 20.000 V y en el circuito secundario se obtienen 400 V, la relación de transformación es pues 50, si la entrada de tensión máxima del medidor es 25 V, el voltaje máximo del estimulo que debe generar el analizador sera de 25/50= 0.5 V. Este tipo de medida inversa devuelve información de los devanados de BT, que no puede ser obtenida con la medida directa, pero tiene la desventaja de emplear una tensión reducida para el ensayo. Esta conexión de tipo inverso debe ser realizada solo por personal familiarizado con este tipo de medidas, pues se corre el riego de averiar el circuito de medida del analizador. Este mismo concepto es aplicable a los demas tipos de medidas que se explican a continuación.

 

Medida con el devanado  secundario cortocircuitado (Admitancia de cortocircuito)

La medida es igual que en el caso de admitancia de circuito abierto, salvo que se ha de conectar en cortocircuito todos los bornes del devanado de BT.  La prueba se realiza en las tres fases, podemos realizar la misma medida en el devanado de BT. En esta medida obtenemos el equivalente a un ensayo de cortocircuito.

                                                                                                               

 

Medida capacitiva

Se envía la señal del estímulo a un extremo de un devanado de AT y se mide la respuesta en la misma fase en el lado de BT.  La prueba se realiza en las tres fases, podemos realizar la misma medida inyectando la señal en el devanado de BT. La prueba es similar a la de capacitancia y FD. 

                                                                                                                  

 

Medida Inductiva

Se envía la señal del estímulo a un extremo de un devanado de AT, con el extremo conectado a tierra, y se mide en el mismo extremo de la bobina del devanado de BT de la misma fase del núcleo, con extremo de BT conectado a tierra.  La prueba se realiza en las tres fases, podemos realizar la misma medida en el devanado de BT inyectando la señal por éste. La medida es similar a la medida de relación de transformación.

                                                                                                                 

 

Otros tipos de conexiones

Estos cuatro tipos de conexiones son los más empleados, se pueden realizar otras conexiones respetando las polaridades, es decir, se inyecta la señal en una fase y recoge la respuesta en la misma fase, pero en alta o baja tensión. Del mismo modo también podemos tomar la respuesta en el conductor de neutro. Es importante que se emplee siempre el mismo tipo de conexión que se hizo anteriormente, si es el caso, para que las respuestas sean iguales, con el objeto de evaluar las diferencias en los devanados, si es que las hay.

 

Resultados obtenidos con las medidas

 

Medida de admitancia de circuito abierto.

La respuesta del ensayo de circuito abierto suele ser idéntica para las dos fases externas, pero levemente distinta para la fase central en bajas frecuencias. En altas frecuencias las tres respuestas deberían ser idénticas. La respuesta de las fases laterales se caracteriza por presentar dos resonancias en el rango de frecuencias que va entre 10 Hz y 15 kHz. La fase central presenta una sola resonancia, y suele tener una amplitud levemente menor en bajas frecuencias para el caso de conexión en delta.

 

Medida de admitancia de cortocircuito.

La respuesta para esta configuración es idéntica a la de circuito abierto para frecuencias superiores a los 15 kHz aproximadamente. Sin embargo, no presentan las mismas resonancias en bajas frecuencias, ya que, el objetivo de la prueba en cortocircuito es eliminar en la respuesta la influencia del núcleo. La respuesta para las tres fases, por lo tanto, debe ser igual.

 

Medida capacitiva.

La señal medida se debe fundamentalmente al acoplamiento capacitivo entre fases, por lo que la señal será sensible a la capacitancia interdevanados. La respuesta en baja frecuencia será altamente capacitiva, y a medida que se aumenta la frecuencia aparecen distintas resonancias.

 

Medida inductiva.

Se caracteriza por tener una respuesta constante para bajas frecuencias. Esto es debido a que la respuesta es influenciada principalmente por la relación de transformación. A 50-60 Hz es posible verificar el valor de relación de transformación matemáticamente.

 

Interpretación de los resultados

 

          La prueba de SFRA da como resultado dos curvas para cada fase por configuración: una de módulo (ganancia en dB) y una de fase (angulo en grados).

          Existen tres posibilidades para el análisis de los resultados de la prueba. La primera y más certera es el análisis basado en el tiempo. Para realizar este tipo de análisis es necesario contar con una referencia obtenida a partir de ensayos realizados sobre el mismo transformador con anterioridad. Este tipo de análisis permite detectar modificaciones y deterioros en el transformador con respecto a una condición previa, por lo que es particularmente útil despues del traslado de la máquina o de un cortocircuito.

          En los casos en que no se cuenta con una referencia previa del transformador, se puede realizar un análisis basado en transformadores gemelos, es decir de idéntico diseño y armado, mismo fabricante y mismo año de fabricación. Esto sucede típicamente en los casos en que se cuentan con más de una unidad en la misma planta, por ejemplo en una central o estación transformadora. Si bien la respuesta de SFRA es única para cada transformador, se puede ver que en los casos de transformadores gemelos, las respuestas suelen ser prácticamente idénticas.

          Si no se cuenta con ninguna referencia en absoluto, se puede recurrir a un análisis por simetría constructiva. Las respuestas de las dos fases externas deberían ser similares entre sí.

          Una vez determinado el tipo de análisis que se realizará se tienen dos alternativas. La primera es realizar un análisis visual de las curvas y determinar diferencias significativas. La segunda es utilizar indicadores estáticos que permiten determinar qué tan distintas son las respuestas obtenidas. En ésta explicación se utilizará la primera técnica únicamente.

          Se deben buscar diferencias en la forma general de la curva, creación de nuevas resonancias, desaparición de resonancias existentes, grandes cambios en la amplitud de las resonancias, etc. Sin embargo, la determinación de cuán importantes son las diferencias encontradas depende principalmente de la experiencia de quien realice el análisis.

          La curva de respuesta en frecuencia puede dividirse en cuatro bandas, cada una de las cuales está asociada a la influencia de las distintas partes del transformador.

          La primera región, que va entre 10 Hz y 5 kHz, se encuentra influenciada principalmente por el efecto del núcleo, es decir la inductancia de magnetización. En esta zona es posible detectar deformación del núcleo, circuitos abiertos, espiras en cortocircuito, magnetismo remanente, y cambios en la impedancia de cortocircuito.

          La segunda región, que va entre 5 kHz y 20 kHz, se encuentra influenciada por la interacción entre los devanados y por cómo se encuentran conectados sus terminales (flotando, puesto a tierra, etc.). El análisis en esta zona permite detectar deformaciones de los devanados, desplazamientos axiales, abultamiento de espiras, en esta banda se encuentra el piso de ruido que es donde se produce la mayor resonancia en la mayoria de los transformadores.

          La tercera región, que va entre 20 kHz y 2 MHz, se encuentra influenciada por la estructura de los bobinados. Permite detectar aumentos en resistencias de contacto, deformación radial en los bobinados, diferencias entre el numero de espiras de las bobinas cusado por cortocircuitos en las bobinas.

          La cuarta región, que abarca las frecuencias superiores a 2 MHz, se ve influenciada principalmente por las puestas a tierra y por las conexiones. Sin embargo el análisis en estas frecuencias suele ser dificultoso ya que la respuesta puede ser irregular.