Prueba de cortocircuito y prueba de circuito abierto del transformador

Prueba de circuito abierto (sin carga) y cortocircuito (con carga) de un transformador

Como hemos visto en el circuito equivalente del transformador, hay cuatro parámetros principales;

Resistencia equivalente (R₀₁ )
Reactancia equivalente (X₀₁ )
Resistencia a la pérdida de núcleo (R₀ )
Reactancia magnetizante (X₀ )

Las pruebas de circuito abierto y cortocircuito se realizan para encontrar los parámetros del circuito, la regulación y la eficiencia de un transformador. Estas pruebas se realizan sin la carga real de un transformador. Por lo tanto, estas pruebas se consideran un método indirecto de prueba.

Estas pruebas dan resultados más precisos en comparación con la prueba realizada en un transformador completamente cargado (método directo). Además, estas pruebas son más económicas ya que el consumo de energía es muy inferior. Dos pruebas consideradas un método indirecto de prueba;

Prueba de circuito abierto
Prueba de cortocircuito

Prueba de circuito abierto (Prueba sin carga)

La prueba de circuito abierto (también conocido como prueba sin carga ) se realiza para determinar las pérdidas en un transformador, como la pérdida en el núcleo (pérdida de hierro), la corriente sin carga (I₀ ), y parámetros del circuito equivalente sin carga (R₀ y X₀ ). Esta prueba se realiza en el devanado primario o en el devanado secundario. Pero en la mayoría de los casos, esta prueba se realiza en devanados de bajo voltaje. Porque es difícil obtener alta tensión en laboratorios y la corriente que pasa por el devanado de alta tensión es muy pequeña. Por lo tanto, puede ser difícil medir las lecturas precisas.

Por lo tanto, la prueba de circuito abierto se realiza en devanados de bajo voltaje. El diagrama de conexión experimental de la prueba de circuito abierto en un transformador monofásico se muestra en la siguiente figura.

Como se muestra en la figura anterior, el devanado primario (devanado de bajo voltaje) se alimenta con el voltaje y la frecuencia nominales (comúnmente, un suministro monofásico de un autotransformador). Y el devanado secundario se mantiene abierto. Ahora, un voltímetro V₀ , un amperímetro I₀ , y un vatímetro W₀ están conectados en el devanado primario.

El devanado secundario se mantiene en circuito abierto. Por tanto, la corriente que pasa por el devanado secundario es cero. Y la carga no está conectada. Por lo tanto, la corriente que pasa por el devanado primario es la corriente sin carga I0. La corriente que pasa por el devanado primario se mide con un amperímetro que da el valor de corriente sin carga.

El voltaje de suministro que se le da al devanado primario es el voltaje nominal. Entonces, el flujo producido en el núcleo de un transformador es normal. Y este flujo es el mismo para todas las condiciones de carga. La pérdida de hierro que se produce en el transformador depende de la tensión y frecuencia de alimentación. En esta prueba, hemos dado el voltaje y la frecuencia de suministro nominales. Por lo tanto, la pérdida de hierro o pérdida en el núcleo producida en esta prueba es la misma para todas las cargas.

La corriente que pasa a través del devanado secundario se suministra a la pérdida de hierro y la pérdida de cobre en el devanado primario. La corriente sin carga pasa a través del devanado primario que es muy pequeño (2 a 5 por ciento de la corriente a plena carga). Por lo tanto, podemos despreciar la pérdida de cobre. Y la corriente primaria se suministra para la pérdida del núcleo.

Se conecta un vatímetro al devanado primario que mide la potencia suministrada. Entonces, el vatímetro indica la pérdida de potencia que ocurrió en el núcleo del transformador. En una prueba de circuito abierto, la lectura de los instrumentos es la siguiente;

Amperímetro:corriente sin carga I₀

Voltímetro:tensión de alimentación nominal V₁

Watímetro:pérdida de hierro o núcleo P_i

Tabla de observación

La tabla de observación de una prueba de circuito abierto se muestra a continuación.

Tensión nominal de alimentación V₁	Corriente sin carga I₀	Pérdida de hierro o núcleo P_i
…..	…..	…..

Ahora, podemos encontrar el parámetro del circuito (R0 y X0) usando la corriente sin carga.

Potencia sin carga W ₀ =V ₁ yo ₀ Coseno ϕ ₀ =Pérdida de hierro

Componente de trabajo de la corriente sin carga;

Yo _W = yo ₀ Coseno ϕ ₀

Componente magnetizante de la corriente sin carga;

Yo _M = yo ₀ Sin ϕ ₀

Ahora, a partir del componente de trabajo y el componente de magnetización, podemos encontrar la resistencia y la reactancia sin carga de la siguiente manera;

Resistencia sin carga;

Reactancia sin carga;

Prueba de cortocircuito (prueba en carga)

La prueba de cortocircuito (también conocido como prueba de carga ) se realiza en el lado de alta tensión y el lado de baja tensión está cortocircuitado. Esta prueba se podía realizar en el lado de baja tensión, pero esta prueba apenas requería del 5 al 7 por ciento de la tensión nominal. En el lado del bajo voltaje, este voltaje es bastante pequeño y tiene posibilidades de error de medición. Además, el voltaje reducido (5 a 7 por ciento) del lado de alto voltaje está fácilmente disponible en el laboratorio. Por lo tanto, es conveniente realizar pruebas de cortocircuito en el lado de alta tensión.

El diagrama esquemático de la prueba de cortocircuito se muestra en la siguiente figura.

Por lo general, un devanado de bajo voltaje se cortocircuita con un cable grueso. Pero en algunos casos, se conecta un amperímetro para medir la corriente de carga nominal. Un amperímetro, un voltímetro y un vatímetro están conectados en el lado de alto voltaje como se muestra en la figura anterior. Aquí, hemos considerado el devanado primario como devanado de alto voltaje y el devanado secundario como devanado de bajo voltaje.

El devanado de alto voltaje es alimentado por el voltaje de entrada reducido de una fuente de suministro variable. El voltaje de suministro aumenta gradualmente hasta que la corriente primaria a plena carga fluye a través del devanado primario. Cuando la corriente a plena carga pasa a través del devanado primario, por la acción del transformador, la corriente que fluye a través del devanado secundario es corriente secundaria a plena carga.

Entonces, el amperímetro conectado en el lado de alto voltaje mide la corriente primaria a plena carga. El voltímetro mide el voltaje suministrado cuando la corriente a plena carga fluye a través del devanado primario. En esta condición, el voltaje suministrado es apenas del 5 al 10 por ciento del voltaje de carga completa. Debido al bajo voltaje de entrada, el flujo producido en el núcleo es muy bajo. Y la pérdida del núcleo es proporcional al cuadrado del flujo. Por lo tanto, la pérdida de núcleo es muy pequeña y puede despreciarse.

Además, la corriente que pasa a través de los devanados es una corriente a plena carga. Por lo tanto, una pérdida de cobre que ocurre durante una prueba es una pérdida de cobre normal a plena carga. Y el vatímetro indica la pérdida de cobre a plena carga. El devanado secundario está cortocircuitado. Entonces, el voltaje secundario (voltaje de salida) es cero. Por lo tanto, todo el voltaje primario se utiliza para suministrar la caída de voltaje en la impedancia total denominada lado primario.

El circuito equivalente aproximado del transformador bajo la prueba de cortocircuito se muestra en la siguiente figura.