Prueba de Sumpner o prueba consecutiva en un transformador

Prueba de Sumpner o prueba consecutiva en transformadores para determinar la eficiencia, la regulación de voltaje y el efecto de calentamiento

La prueba de circuito abierto y la prueba de cortocircuito se realizan para determinar el parámetro del circuito equivalente. Con la ayuda de estas pruebas, no podemos encontrar el aumento de temperatura en un transformador. Debido a que la prueba de circuito abierto se examina solo la pérdida de núcleo y la prueba de cortocircuito se examina solo la pérdida de cobre. Sin embargo, el transformador no está sujeto simultáneamente a ambas pérdidas. Por lo tanto, la alternativa es la prueba de Sumpner.

La solución a este problema es la prueba de Sumpner. La prueba de Sumpner se realiza para determinar la eficiencia del transformador, la regulación de voltaje y el efecto de calentamiento del transformador en condiciones de carga. La prueba de Sumpner también se conoce como la prueba consecutiva ya que esta prueba consta de dos transformadores idénticos conectados espalda con espalda.

En la prueba de Sumpner, las condiciones de carga reales se simulan sin conectar la carga real. Para un transformador pequeño, es conveniente conectarlo a plena carga. Pero es difícil de conectar a plena carga en el caso de grandes transformadores. Por lo tanto, esta prueba ayuda a encontrar los parámetros importantes del transformador. Y la prueba de Sumpner brinda resultados más precisos en comparación con las pruebas de circuito abierto y cortocircuito.

Prueba de Sumpner:(Prueba consecutiva)

Para realizar la prueba de Sumpner, se requieren dos transformadores monofásicos con clasificaciones idénticas. El diagrama del circuito experimental de la prueba de Sumpner se muestra en la siguiente figura.

Como se muestra en la figura anterior, dos transformadores nominales idénticos T₁ y T₂ están conectados espalda con espalda. Aquí, el devanado primario de ambos transformadores se conecta en paralelo con la tensión y frecuencia nominales de alimentación. Un amperímetro A₁ , un voltímetro V₁ , y un vatímetro W₁ está conectado al lado de entrada.

El devanado secundario de ambos transformadores está conectado en serie con polaridades opuestas. Un voltímetro V₂ se conecta entre ambos devanados secundarios para comprobar la oposición de polaridad. El rango del voltímetro V₂ debe ser el doble de la tensión secundaria nominal. Ahora, dos terminales cualquiera del devanado secundario están conectados entre sí (aquí B y C). Y si el voltímetro V₂ mide el voltaje cero entre los dos terminales restantes (A y D), luego se conectan dos devanados en oposición en serie y podemos usar los terminales A y D para un mayor rendimiento. En caso de que el voltímetro V₂ lee un valor doble de la tensión nominal, los devanados secundarios están conectados en la misma polaridad. Para hacer esta conexión opuesta, los terminales A y C se conectan entre sí y los terminales B y C se utilizan para un mayor rendimiento.

Ahora, el suministro nominal se le da al devanado primario. El voltaje total a través del devanado secundario es cero. Por lo tanto, los devanados secundarios se comportarán como un circuito abierto y la corriente que fluye a través del devanado secundario es cero. Por tanto, debido a la tensión nominal en el primario y a la corriente nula en el secundario, el vatímetro W1 mide las pérdidas en hierro de ambos transformadores.

Se da un voltaje bajo (apenas del 5 al 10%) a los terminales secundarios con la ayuda de un transformador regulador T_R que es excitado por la fuente principal. Un amperímetro A₂ está conectado al lado secundario como se muestra en la figura anterior. La magnitud del suministro secundario se ajusta hasta que el amperímetro A₂ lee la corriente secundaria a plena carga. La corriente secundaria produce corriente de carga completa para fluir en el devanado primario (por la acción del transformador) y la ruta de esta corriente se representa como una línea de puntos verdes. Por lo tanto, el transformador se comporta como operando en condiciones de carga completa. Por lo tanto, el vatímetro W₂ lee el valor de pérdida de cobre a plena carga para ambos transformadores.

La lectura de los dispositivos de medición conectados en el circuito de la prueba de Sumpner es la siguiente;

• Amperímetro A₁ =Corriente sin carga =2I₀
• Voltímetro V₁ =Voltaje nominal de entrada aplicado (voltaje primario)
• Watímetro W₁ =Pérdidas en el núcleo (pérdidas en hierro) de ambos transformadores =2P_i
• Amperímetro A₂ =Corriente secundaria a plena carga de ambos transformadores =2I₂
• Voltímetro V₂ =Tensión total en la conexión en serie de ambos devanados secundarios
• Watímetro W₂ =Pérdida de cobre a plena carga de ambos transformadores =2P_cu

Tabla de observación

Yo1 amplificador	V1 voltios	W1 vatio	Yo2 amplificador	V2 voltios	W2 vatio
…..	…..	…..	…..	…..	…..

Cálculo de Pérdidas

Aquí, hemos conectado dos transformadores idénticos. Por lo tanto, las pérdidas que se produjeron en ambos transformadores son las mismas. El vatímetro (W₁ y W₂ ) conectado en el circuito mide la pérdida de hierro y la pérdida de cobre para ambos transformadores. Entonces, si necesita encontrar las pérdidas para cada transformador, debe hacer la mitad de la lectura.

Cálculo de Eficiencia

Por lo tanto, la eficiencia de un transformador se calcula mediante;

Cálculo del parámetro del circuito

Los parámetros del circuito equivalente (resistencia y reactancia equivalentes) se pueden calcular a partir de las lecturas de la prueba de Sumpner mediante el siguiente cálculo.

Donde R_S =Resistencia equivalente del transformador referida al lado secundario.

Ahora, caída de voltaje de cada transformador:

Por lo tanto,

Cálculo del aumento de temperatura

El aumento de temperatura de un transformador se puede determinar con la ayuda de la prueba de Sumpner. Por lo tanto, esta prueba también se conoce como prueba de funcionamiento en caliente. . En la prueba de Sumpner, la temperatura del aceite y del devanado después de cada intervalo de tiempo. Los transformadores están funcionando durante un período prolongado (36 a 48 horas) y provocan un aumento de la temperatura del aceite. A partir de ahí, se determina la capacidad de resistencia del transformador a altas temperaturas.

Ventajas y desventajas de la prueba de Sumpner

Ventaja

Las ventajas de la prueba de Sumpner de un transformador se enumeran a continuación.

• La gran capacidad de un transformador se puede probar sin conectar la carga real.
• La potencia requerida para realizar esta prueba es muy pequeña. Es igual a la pérdida de ambos transformadores.
• Con la ayuda de la prueba de Sumpner, podemos encontrar la pérdida de cobre, la pérdida de hierro, el aumento de temperatura, los parámetros del circuito equivalente y la eficiencia del transformador.

Desventaja

La única desventaja de la prueba de Sumpner es que se requieren dos transformadores idénticos para realizar esta prueba.