FACULTAD DE INGERNIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA PRUEBAS ELEMENTALES DE TRANSFORMADORES EXPERIENCIA 05 Y 06 ASIGNATURA: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ESTÁTICAS – 90G INTEGRANTES: ▪ Mendoza Gómez Edinson Raúl - 1813120392 ▪ Kanashiro Domínguez Fernando - 1813120445 DOCENTE: ▪ LLACZA ROBLES HUGO FLORENCIO Lima, Perú 2021 I. OBJETIVO • Adquirir los conocimientos elementales de los transformadores • Realizar los 4 ensayos elementales que se deben hacer a los transformadores cuando estos salen de fabricación o después de realizar el mantenimiento II. PRUEBAS ELEMENTALES DE TRANSFORMADORESPRUEBA DE CONTINUIDAD Este es la medida más simple que podemos realizar con un multímetro. Se llama Continuidad en los circuitos y aparatos eléctricos a una medida de resistencia muy baja, generalmente del orden de cero ohmios que indica conducción o unión directa entre dos elementos. La continuidad generalmente se utiliza para la comprobación del buen estado o conducción de un fusible, una lámpara, un conductor, etc. Esta prueba es muy importante ya que nos ayudará a determinar la cantidad de bobinas con las que cuenta el transformador. Para ello emplearemos el ohmímetro del multímetro y realizaremos el ensayo sin energizar el circuito. PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO Cada uno de los conductores eléctricos de una instalación sea que se encuentre alimentado un motor, generador, transformador, etc. está cubierta cuidadosamente con alguna forma de aislamiento eléctrico. El alambre en sí, generalmente de cobre o aluminio, es un buen conductor de la corriente eléctrica que da potencia a sus equipos. El aislamiento debe ser justamente lo opuesto de un conductor. Debe resistir la corriente y mantenerla en su trayectoria a lo largo del conductor. La resistencia de aislamiento está expresada en mega ohmios debido a que su valor es relativamente alto y además es medido por un instrumento denominado MEGÓMETRO. El valor de la resistencia de aislamiento es calculado de la siguiente manera: 𝑅𝑒𝑠i𝑠𝑡. 𝐴i𝑠𝑙𝑎𝑚i𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑇𝑒𝑛𝑠ió𝑛 𝑒𝑛 𝑏𝑜𝑟𝑛𝑒𝑠/𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐i𝑎 (𝐾𝑉𝐴) + 1000 MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE LAS BOBINAS Esta prueba tiene la finalidad de determinar las bobinas de alta y baja. La de mayor resistencia será la bobina de alta y en consecuencia la de menor resistencia será la bobina de baja. Este ensayo se puede realizar utilizando puentes de resistencia o por la ley de Ohm (en corriente continua). En nuestro laboratorio realizamos esta prueba utilizando la ley de Ohm. R= V I PRUEBA DE POLARIDAD Cuando en un transformador no está especificada la polaridad o se desconoce, se puede determinar por una simple medición de voltaje como se indica a continuación: Hacer una conexión entre las terminales de alto voltaje y bajo voltaje del lado derecho cuando se ve al transformador desde el lado de las boquillas y de bajo voltaje. Aplicar un voltaje bajo, por ejemplo 120 volts a las terminales de alto voltaje y medir este voltaje con un voltímetro. Medir el voltaje de la terminal del lado izquierdo del lado de alto voltaje al terminal del lado Izquierdo de bajo voltaje. Si el voltaje anterior es menor que el voltaje a través de las terminales de alto voltaje, el transformador tiene polaridad sustractiva. Si este voltaje es mayor, entonces la polaridad es aditiva. III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS Transformador Monofásico Amperímetro Fuente de Alimentación en CC y AC Megohmetro IV. Herramientas Básicas Multitester y puente diodo PARTE EXPERIMENTAL 1. CONTINUIDAD Este ensayo es elemental y de suma importancia porque nos permite realizar las otras pruebas confeccionar su esquema aproximado en base a sus terminales los mismos que llevaran marcas como números o letras. Se realiza sin energizar el circuito. Empleando para ello un ohmímetro. Con estas pruebas tomamos y medimos la continuidad y la cantidad de núcleos que presenta el transformador. 2. MEDICION DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO: Esta prueba se practica a todos los equipos después de un cierto tiempo de uso reparación o mantenimiento. Para esto usamos el Megohmetro a 500 Voltios. Para 2 bobinas: RB1= 52MΩ de ALTA. RB2= 12.45MΩ de BAJA. RB1B2=77.6MΩ Para 3 bobinas: RB1=38MΩ RB2=42MΩ RB3=55.5MΩ 3. MEDICION DE RESISTENCIA: Es importante para las futuras pruebas como son perdidas en el cobre calentamiento etc. Por medio de este ensayo se puede determinar las bobinas de alta y baja que algunas veces se determina por la sección del conductor. ALTA: Tensión (V) Resistencia R= V (Ω) I I 0.89V 0.91V 0.94V 2.74V 1.37 0.99 0.63 1.52 0.65 0.92 1.5 1.8 BAJA: Tensión (V) Resistencia R= V (Ω) I I 216mV 375mV 0.53V 0.95V 0.23 0.08 0.21 0.22 0.95 4.7 2.54 4.4 PROMEDIO: Resistencia de alta = 1.13 Ω Resistencia de baja = 0.19 Ω 4. POLARIDAD DE LOS TRANSFORMADORES – POLARIDAD: Se debe tener como polaridad del transformador al sentido que se envuelve el conductor que forma una bobina ya que en CA no existe polaridad definida. Se demostró del circuito: V1= 71 V V2= 20 V VT= 91 V V. CUESTIONARIO El transformador, partes, importancia. El transformador Un transformador es una máquina estática de corriente alterno, que permite variar alguna función de la corriente como el voltaje o la intensidad, manteniendo la frecuencia y la potencia, en el caso de un transformador ideal. Partes de un transformador Las partes que componen un transformador son: • Bobina primaria: Encargada de recibir la tensión a transformar y convertirla en un flujo magnético. • Núcleo del transformador: Encargado de transportar el flujo magnético a la bobina secundaria. • Bobina secundaria: Encargada de transformar el flujo magnético en una diferencia de potencial requerida. Importancia Es fundamental saber que la importancia de los transformadores, se debe más que todo es a que, gracias a ellos, ha sido posible el desarrollo de la industria eléctrica. Su utilización hizo posible la realización práctica y económica del transporte de energía eléctrica grandes distancias. El uso de los transformadores en el campo doméstico como en el industrial, cobran gran importancia ya que con ellos podemos cambiar la amplitud del voltaje, aumentándola para ser más económica la transmisión y luego disminuyéndola para una operación más segura en los equipos. Es sabido que la mayor parte de equipos como lo son los radios contienen uno o más transformadores, así como los receptores de televisión, los equipos de alta fidelidad, algunos teléfonos, automóviles y en fin una gran variedad de artículos que para su funcionamiento es suma importancia que posea dentro de ellos un transformador. ❖ Diferencie los transformadores tradicionales con los ecológicos. Los puntos más destacados que diferencia el ecológico del tradicional en el diseño: • Uso de materiales reciclables, ahorro de materias primas, ahorro de energía. • Refrigerante, no toxico y biodegradable. • Seguridad en caso de incendio. • Menos perdidas, menor nivel de producción de ruido, menos espacio ocupado. En conclusión, son menos contaminantes y aprovecha más la potencia instalada. ❖ Explicar las características de los materiales empleados en la construcción de Transformador Para la construcción del transformador es muy importante que los materiales a utilizar sean de buena calidad y se encuentren en buen estado, garantizando la mayor eficiencia del elemento a construir. FORMALETA La Formaleta es un carrete cuadrado que se usa como soporte para enrollar el alambre y evitar que se disperse, ayudando al buen encajamiento del alambre. La formaleta donde se enrollará el alambre de cobre para crear los devanados primario y secundario, lo más recomendable es que sea de polietileno ya que el mismo proporciona un buen aislamiento y su durabilidad a través del tiempo es mucho mayor, esto se hace necesario para un ambiente hostil y de uso constante. En caso de no encontrar una formaleta de polietileno o plástico también es válido fabricar una con cartón y luego recubrirlo con barniz dieléctrico el cual posee una alta resistencia. ALAMBRE El alambre de cobre multiusos está recubierto con una base en resina poliéster Imida y sobrecapa poliamidemida conocida popularmente como Barniz Dieléctrico. Características básicas: 200 grados centígrados de resistencia térmica, resistencia a las sobrecargas, maleabilidad ideal para embobinar, resistencia a la abrasión, rigidez dieléctrica en presencia de humedad, resiste el choque térmico, el flujo termoplástico y los solventes. Este alambre es usado en la fabricación de generadores, alternadores, bobinas, motores eléctricos, balastos, lámparas de mercurio, transformadores de potencia, etc. Tener en cuenta que l alambre no debe estar ni pelado, ni quemado, ni partido, o a punto de partirse. PAPEL PARAFINADO O PRESPÁN Entre el devanado primario y secundario es necesario recubrir el alambre con papel parafinado para crear aislamiento entre devanado y devanado para ello se puede utilizar papel Prespán el cual se encuentra en ferreterías o talleres de electrificación, en caso de no encontrar dicho material se recomienda utilizar papel de charcutería el cual posee por un lado un material plástico que permite cumplir con la misma función del papel Prespán a un costo mucho menor. CINTA DE ENMASCARAR O TIRRO COMÚN La cinta de enmascarar o tirro es de mucha importancia ya que el mismo permite ajustar el papel Prespán entre cada devanado ayudando también a aislar la superficie, basándonos en la experiencia la cinta recomendada es la de marca Celoven ya que proporciona una mejor adherencia y mayor durabilidad. NÚCLEO Son chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción de silicio. Se recubre de barniz aislante que evita la circulación de corrientes parasitas. De su calidad depende que aumente el rendimiento del transformador hasta un valor cercano al 100%. Dichas chapas tienen forma de letra” E” y letra “I” las cuales se van intercalando para garantizar que no queden espacios vacíos en dicho núcleo. TORNILLOS DE SUJECIÓN DE CHAPAS METÁLICAS Debido a la interacción electromagnética que ocurre en el núcleo del transformador por causa de la tensión que circula por el mismo, es necesario ajustar las chapas del núcleo por medio de tornillos y tuercas garantizando un ajuste perfecto y evitando ruidosas vibraciones. ❖ Cuáles son los elementos de construcción de los transformadores Los elementos de construcción de los transformadores son los siguientes: -formaleta -alambre -papel parafinado -cinta de enmascarar -núcleo -tornillos de sujeción de chapas ❖ Importancia de la medición de resistencia de aislamiento en: equipos, instalaciones, Máquinas. A qué se debe su disminución (Resistencia de aislamiento). MEDICIÓN DEL AISLAMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTROMÉDICOS El estado reglamentario de los equipos eléctricos debe comprobarse a intervalos regulares. El método de comprobación de equipos eléctricos se describe en la norma DIN VDE 0701-0702 (VDE 0701-0702):200806; los equipos electromédicos se deben ser comprobar según DIN EN 62353 (VDE 0751-1):2008-08. En estas normas, la medición del aislamiento forma parte de la comprobación. La resistencia de aislamiento debe medirse entre las partes activas y la parte conductora susceptible de contacto. Dicha medición debe efectuarse con el aparato encendido y respetando los valores límite. Hallará los valores límite en la versión descargable de este artículo. En cuando a la medición de equipos electromédicos, los interruptores de los bloques de alimentación correspondientes también deben estar encendidos para su realización. La tensión de medida está fijada a 500 V CC. La medición se efectuará entre • • • • el bloque de alimentación y las partes conductoras (sin conexión a tierra) susceptibles de contacto (clase de protección I / II) el bloque de alimentación y todas las conexiones de paciente de las partes aplicables todas las conexiones de paciente de las partes aplicables de tipo F y tierra de protección (clase de protección I) todas las conexiones de paciente de las partes aplicables de tipo F y partes conductoras (sin puesta a tierra) susceptibles de contacto (clase de protección II). Debido a que la norma DIN EN 62353 (VDE 0751-1):2008-08 no menciona ningún valor límite, se recurre a los valores límite de la norma precedente VDE 0751-1: • • • Equipos de la clase de protección I ≥ 2 MΩ Equipos de la clase de protección II ≥ 7 MΩ Partes aplicables de tipo CF ≥ 70 MΩ Causas de las pérdidas de aislamiento Es necesario comprender las diferentes posibles causas de degradación del aislamiento, para conocer la acción necesaria para corregir, detener o posponer la degradación. Estas causas de fallas en el asilamiento se pueden clasificar en grupos: FATIGA DE ORIGEN ELÉCTRICO • Asociada principalmente a sobretensiones y subtensiones. FATIGA DE ORIGEN MECÁNICO • Asociada a paradas y arranques frecuentes • Vibraciones constantes de máquinas rotativas • Golpes directos FATIGA DE ORIGEN QUÍMICO • Proximidad a productos químicos • Vapores corrosivos • Aceites • Materiales particulados como polvo, tierra, etc. FATIGA POR CAMBIO DE TEMPERATURA • Las exigencias de dilatación y contracción afectan las características del aislante. • Funcionamiento a temperaturas extremas es también un factor de envejecimiento prematuro. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL • Los ambientes calurosos y húmedos permiten aparición de hongos y moho que degradan el aislamiento de los conductores. ❖ Importancia de encontrar la polaridad de los transformadores monofásico; como se halla la polaridad en una bancada trifásico. Es necesario conoces la polaridad de un transformador monofásico para poder utilizarlo algunas veces en paralelo y para eso ambos transformadores tienen que tener la misma polaridad, ambas aditivas o substractivas, así ambas proporcionan corriente secundaria a la carga. En proporción a sus capacidades en KVA y se evitan problemas de acoplamiento, como corto circuito, etc. En los transformadores trifásicos la polaridad correspondiente a cada fase se puede definir y determinar del mismo modo que para los transformadores monofásicos. Como se sabe, la principal finalidad de la determinación de la polaridad de un transformador es para su conexión en paralelo con otro, para el caso de un transformador trifásico se tiene la situación ilustrada en la siguiente figura, donde se percibe fácilmente que cuando se desea conectar el transformador en paralelo con otro, esto se hace conectando las fases 1 de ambos, 2 y 3, así como se hace para los monofásicos. Pero en el caso de los trifásicos, se deben comparar las tensiones entre las fases de uno y otro transformador, que pueden no corresponder a la misma polaridad y adicionalmente a los desfasamientos de las conexiones mismas. En el caso de los transformadores trifásicos, se ha establecido una convención de manera que si se coloca un observador del lado de alta tensión, el primer aislador correspondiente a una fase, a su derecha queda designado como H1 y así sucesivamente, esta convención es la aplicada en la figura anterior. ❖ Funcionamiento del transformador de comunicación y su importancia. Transformadores de comunicación, usados conjuntamente con amplificadores electrónicos para impedancias aparejadas de cargas y fuentes con objeto de realizar una máxima transferencia de potencia a las cargas, y en algunos casos también para aislamiento conductivo de diferentes partes de un sistema. También conocido como (FERRITA) y su característica es que mantiene constante la tensión y la corriente, pero variable a la frecuencia. ❖ ¿Cuál es el valor máximo de resistencia de aislamiento a leer? Con instrumentos MEGGER operados manualmente, es mucho más fácil para usted realizar la prueba solamente para 60 segundos, tomando su primera a 30segundos. Si usted cuenta con un MEGGER operado eléctricamente, obtendrá mejores resultados realizando la prueba de 10 minutos, tomando lecturas a 1 minuto y a 10minutos, para obtener el índice de polarización. La tabla da los valores de las relaciones y las condiciones relativas correspondientes del aislamiento que ellas indican. ❖ ¿Cuál será el medio de alimentación del meghometro? Según el tipo de Megohmetro, existen dos medios, con manivela y electrónicamente, ambos se usan para generar corriente continua necesaria para hacer la medición, y luego con el mecanismo del instrumento se busca la medición de la resistencia. VI. CONCLUSIONES Los transformadores tanto de corriente como los de voltaje han sido de gran ayuda, ya que son un avance importante en el aspecto tecnológico, por el cual los electrodomésticos, las maquinas industriales, y la distribución de energía eléctrica se ha podido usar y distribuir a las diferentes ciudades del mundo, desde las plantas generadoras de electricidad. VII. SUGERENCIAS Para garantizar el correcto funcionamiento de uno o varios transformadores, siempre es aconsejable que se cumplan los requisitos expuestos en el siguiente párrafo, ya que con ello estaremos disminuyendo considerablemente la probabilidad de una falla técnica o errores debido a una mala instalación, entre otros aspectos. • Siempre se deben almacenar en un ambiente limpio y seguro, libre de daños o golpes. • Para transformadores montados en altura, lo aconsejable es asegurar la estructura de montaje de acuerdo al peso del equipo. • Verificar y asegurar la des energización de las líneas eléctricas al momento del montaje a fin de evitar accidentes. • Su manipulación, montaje y conexionado siempre debe hacerse por personal capacitado y con experiencia en el tema. • El transformador debe quedar correctamente nivelado para evitar errores en su funcionamiento. • Todo transformador requiere de una adecuada circulación de aire para su refrigeración. Es por ello que se debe verificar -al momento de la instalación del equipo- que este cuente con ventilación y espacio suficientes para evitar su sobrecalentamiento. • Conectar los conductores de Alta Tensión y Baja Tensión a los terminales del transformador asegurando un buen apriete de los conductores a los terminales. • Los cables no deben quedar tensos para no producir daños en los aisladores y empaquetaduras. • Conectar la tierra del transformador. • Al momento de la energización, la carga en Baja Tensión no debe estar conectada. • Una vez energizado por Alta Tensión, es recomendable revisar la tensión de vacío del lado de Baja Tensión, según la placa característica. VI. BIBLIOGRAFIA ▪ http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=2139&ni=transformadores-electricosconsejos-para-su-cuidado-e-instalacion ▪ http://www.videorockola.com/proyectos-electronicos/fuentes/construccion-de-untransformador-casero-2/ ▪ http://atelelectric.com/wp-content/uploads/2015/11/RECOMENDACIONESTRANSFORMADORES.pdf ▪ https://www.bender-latinamerica.com/informacion-tecnica/tecnologia/sistema-it/comprobacionmedicion-y-vigilancia-de-resistencias-de-aislamiento ▪ http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/transformadores_1.php
