DETERMINACIN DE LA TENSIN DE CORTOCIRCUITO Y PRDIDAS CON CARGA (PRUEBA DE RUTINA NTC 1005)

DETERMINACIN DE LA TENSIN DE CORTOCIRCUITO Y PRDIDAS

OBJETO

El propsito de esta prueba es la determinacin de prdidas y tensin de cortocircuito, tanto para transformadores monofsicos como para trifsicos, de acuerdo al procedimiento descrito en la NTC 1005, el cual se describe a continuacin.

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO PARA TRANSFORMADORES MONOFSICOSUno de los devanados del transformador (del lado de alta tensin o del lado de baja tensin) debe ponerse en corto y se aplica al otro devanado una tensin a frecuencia nominal, la cual se ajusta para que circule la corriente nominal por los devanados. En caso de que no se puedan alcanzar los valores nominales de corriente, se puede utilizar una corriente no menor del 25% de In (corriente nominal), corrigiendo el valor obtenido. El ensayo debe realizarse sobre la derivacin principal.

Con la corriente y frecuencia ajustadas a los valores de ensayo, se toman lecturas en el ampermetro, vatmetro, voltmetro y frecuencmetro.

Es suficiente medir la corriente en el devanado excitado solamente, porque la corriente en el devanado en cortocircuito, debe estar en el valor correcto de acuerdo a la relacin de transformacin (S se desea comprobar la relacin se puede tomar el valor de la corriente que circula por el devanado en corto).

La temperatura del devanado antes del ensayo se considera igual a la temperatura del aceite, cuando el transformador no ha sido excitado por lo menos ocho horas antes del ensayo.

El conductor usado para hacer el cortocircuito en transformadores de alta corriente y baja tensin, debe tener una seccin transversal igual o mayor que aquella de los terminales conductores del devanado correspondiente, debe ser tan corto como sea posible y mantenerse retirado de masas magnticas. Los contactos deben estar limpios y bien ajustados.

PROCEDIMIENTO PARA TRANSFORMADORES TRIFSICOS

Los tres terminales del devanado de baja tensin o de alta tensin, deben unirse rgidamente y se aplica a los terminales del otro devanado, una tensin trifsica balanceada de frecuencia nominal y valor adecuado, con el fin de hacer circular la corriente nominal en cada uno de los devanados.

El procedimiento es similar al seguido para transformadores monofsicos, excepto que las conexiones y medidas son trifsicas en lugar de monofsicas.

Las lecturas de los vatmetros deben ser aproximadamente iguales y deben sumarse algebraicamente sus valores para obtener las prdidas totales.

La medida tambin puede efectuarse por medio de un vatmetro trifsico.

Cuando no se alcancen los valores de corriente nominal, los valores medidos se corregirn al valor nominal de la siguiente forma:

Donde:

k = Factor de correccin por corriente.

= Corriente nominal del devanado del transformador por el cual se energiz (Amperios).

= Valor de corriente alcanzado durante el ensayo. ( Amperios).

= Tensin de corto circuito real a corriente nominal (Voltios).

= Tensin de cortocircuito medida con corriente reducida (voltios).

= Prdidas en el cobre reales a corriente nominal (vatios).

= Prdidas en el cobre medidas con corriente nominal (Vatios).

Los valores de y sern consignados en el protocolo de pruebas en la parte Ensayo de cortocircuito, una vez corregidos a 85C. Se asume que estos valores son medidos a temperatura ambiente y se corregirn a 85C de acuerdo con el procedimiento que se indica ms adelante en este mismo apartado.

Correccin de una resistencia medida a temperatura ambiente , a una temperatura :

donde:

El factor: 234.5 es para el cobre.

Para el aluminio es: 225

se tiene un factor de correccin por temperatura.

Donde:

= Temperatura a la cual se midi la resistencia (C).

= Temperatura a la cual se desea referir la resistencia (C), generalmente 85C.

= Resistencia medida a una temperatura dada (ambiente).

= Resistencia corregida a la temperatura Tx.

CLCULOS

CLCULO DE LAS PRDIDAS Y SU CORRECCIN A 85C PARA LLENAR EL PROTOCOLO DE PRUEBAS DE UN TRANSFORMADOR MONOFSICO

Donde:

Corriente nominal del devanado de alta tensin.

= Corriente nominal del devanado de baja tensin.

= Resistencia medida a temperatura ambiente. Devanado de alta tensin.

= Resistencia medida a temperatura ambiente. Devanado de baja tensin.

= Potencia nominal del transformador [VA].

= Tensin nominal del devanado por donde se energiz [V].

REGULACIN A PLENA CARGA Y FP. =0.8

Regulacin =

Donde:

= Componente reactiva de la impedancia de cortocircuito [%].

= Componente resistiva de la impedancia de cortocircuito [%].

f = Angulo de la carga.

EFICIENCIA

Eficiencia =

Donde:

= Prdidas sin carga [kW]

=Potencia nominal del transformador [kVA].

=Prdidas con carga [kW].

Coseno f = Factor de potencia de la carga.

a = Factor de carga.

CLCULO DE LAS PRDIDAS EN UN TRANSFORMADOR TRIFSICO

Asumiendo que los transformadores de distribucin objeto de este instructivo tienen una conexin estandarizada Dyn5, se detallar solamente el clculo de las a partir de los valores de resistencia medida entre terminales externos del transformador.

Resistencia Por Fase En el devanado en D (Delta), en alta tensin

(1)

(2)

Prdidas por resistencia en el devanado en D (delta), de alta tensin:

tomando la ecuacin (2):

Siendo tres fases, tenemos que total en el devanado de alta tensin (delta) a temperatura ambiente es:

Donde es el promedio de las resistencias medidas entre UV, UW y VW.

Resistencia Por Fase en el devanado en Y (Baja Tensin)

Siendo el promedio de las resistencias medidas entre xy, xz, yz.

La sumatoria de las prdidas por resistencia de los dos devanados da las totales del transformador as:

Entonces tenemos que para los transformadores trifsicos, el clculo de las a temperatura ambiente se reduce a:

Donde:

Corriente nominal de alta tensin.

= Corriente nominal de baja tensin.

Promedio de las resistencias medidas entre UV, UW, VW en ohmios [W]

Promedio de las resistencias medidas entre xy, xz, yz en ohmios [W]

El resto del protocolo se calcula en la misma forma que el protocolo de un transformador monofsico.

EJEMPLOSTRANSFORMADOR MONOFSICO:

Potencia nominal:

25 kVA

Tensin nominal:

13200/240 - 120 voltios.

Corriente nominal:

1.89/104.16 Amperios.

Parmetros

Medidos en prueba

a 20CGarantizados

A 85C

Resistencia devanadosAT=32.60(;

BT=12.58 m(.

Po (prdidas en el hierro)130 vatios125 vatios

(o (corriente de excitacin2.1%2.2%

Corriente de cortocircuito1.89 Amperios

tensin de cortocircuito335 voltios2.90% (a 85C)

Prdidas en el cobre260 vatios330 vatios (a 85C)

- Clculo De Prdidas En El Cobre e Impedancia de Corto Circuito A 85C

Padicionales a 20C= 260 - 252.93 = 7 vatios

Padicionales a 85C= vatios

Pcu a 85C= 317.53 + 5.58 = 323 vatios

Ur 20C=

Ur 85C= %

Ucc 20C= %

Ux= %

Ucc 85C= %

- Regulacin a plena carga y Factor de Potencia 0.8

ngulo de la carga = cos-1 0.8 = 36.8699

Seno de 36.8699 = 0.60

Regulacin = %

Eficiencia = ( = 97.78 %

TRANSFORMADOR TRIFSICO

Potencia nominal:

1000 kVA

Tensin nominal:

34500/13800 voltios

Corriente nominal:

16.73/41.83 amperios.

Parmetros

Medidos en prueba (20C

DevanadoU-VV-WU-WPromedio

R devanadosAT (()12.7312.7312.7312.73

BT (m()1018.01020.01020.01019.33

Garantizados (85C)

Po 1580 vatios1980 vatios

(u(v(wpromedio(o (%)

(o (A)0.390.360.460.4030.961.20 %

(cc16.73 Amperios

Ucc1986 voltios (20C)5.40 % (85C)

Pcu8778 vatios (20C)12000 W (85C)

Padicionales a 20C=8778 - 8020 = 758 vatios

Padicionales a 85C= vatios

Pcu a 85C= 10068 + 604 = 10672 vatios

Ur 20C=

Ur 85C= %

Ucc 20C= %

Ux= %

Ucc 85C= %

- Regulacin a plena carga y factor de potencia 0.8

Regulacin = %

Eficiencia = ( = 100 -

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