Explicación de la relación de vueltas del transformador (TTR)

Cuando el devanado primario de un transformador se energiza con una corriente alterna (AC), líneas de fuerza magnética alternas, llamadas «flujo», circulan a través del núcleo, estableciendo un campo magnético. Foto: Quora

Los transformadores transfieren eficazmente la energía eléctrica de un circuito a otro mediante la inducción magnética. Cada fase de un transformador se compone de dos bobinas separadas enrolladas en un núcleo común.

El devanado primario del transformador recibe la energía eléctrica de la fuente de alimentación. Cuando el devanado primario se energiza con una corriente alterna (CA), líneas de fuerza magnéticas alternas, llamadas «flujo», circulan a través del núcleo, estableciendo un campo magnético.

Con un segundo devanado enrollado alrededor del mismo núcleo, se induce una tensión por el campo magnético. Este devanado se denomina devanado secundario. La cantidad de tensión inducida en cada vuelta del devanado secundario será la misma que la tensión a través de cada vuelta del devanado primario; esto se denomina relación de vueltas del transformador.

Si el devanado secundario tiene menos vueltas que el primario, se inducirá una tensión menor en el secundario. Este tipo de transformador se denomina transformador reductor.

Una bobina secundaria con el doble de vueltas que la primaria será cortada el doble de veces por el flujo magnético, y se inducirá en el secundario el doble de la tensión primaria aplicada. Este transformador se conoce como transformador elevador.

Nota: El primario siempre está conectado a la fuente de energía, y el secundario siempre está conectado a la carga. El devanado de alta o de baja tensión puede ser el primario o el secundario.

Cómo se calcula el TTR

La tensión total inducida en cada devanado es proporcional al número de vueltas de ese devanado y la corriente es inversamente proporcional tanto a la tensión como al número de vueltas.

E1 / E2 = N1 / N2 = I2 / I1

E1 es la tensión del primario e I1 la corriente del primario, E2 la tensión del secundario e I2 la corriente del secundario, N1 las vueltas del primario y N2 las del secundario. Si la tensión aumenta, la corriente debe disminuir y viceversa. El número de espiras permanece constante a no ser que haya un cambiador de tomas.

Ejemplo 1

Si la tensión primaria de un transformador es de 110 voltios (V), el devanado primario tiene 100 espiras y el secundario 400, ¿cuál será la tensión secundaria?

E1 / E2 = N1 / N2
110 / E2 = 100 / 400
100 E2 = 44.000
E2 = 440 voltios

Ejemplo 2

Si la corriente primaria es de 20 amperios, ¿cuál será la corriente secundaria?

E2 x I2 = El x I1
440 x I2 = 110 x 20 = 2.200
I2 = 5 amperios

Dado que hay una relación de 1 a 4 entre las espiras de los circuitos primario y secundario, debe haber una relación de 1 a 4 entre la tensión del primario y del secundario y una relación de 4 a 1 entre la corriente del primario y del secundario.

A medida que la tensión aumenta, la corriente disminuye, manteniendo constantes los voltios multiplicados por los amperios. Esto se denomina «voltio-amperios»

Calcule la relación de cada devanado trifásico basándose en la tensión de línea a neutro del devanado en estrella. Divida la tensión del devanado de línea a línea por 1,732 para obtener la tensión correcta de línea a neutro.

Ejemplo: 13200-480Y/277 sería 13200/277 = 47,653

Compruebe la posición del cambiador de tomas para asegurarse de que está ajustado donde se basa la tensión de la placa de características. De lo contrario, la información de la prueba de relación de vueltas no puede compararse con la placa de características.

Cómo se mide el TTR

La prueba de relación de vueltas es capaz de detectar las vueltas en cortocircuito en el devanado, que indican un fallo de aislamiento al determinar si existe la relación de vueltas correcta. Las vueltas cortocircuitadas pueden ser el resultado de cortocircuitos o fallos dieléctricos.

Las mediciones se realizan aplicando una baja tensión conocida a través de un devanado y midiendo la tensión inducida en el devanado correspondiente. La baja tensión se aplica normalmente a través de un devanado de alta tensión para que la tensión inducida sea menor, reduciendo los riesgos al realizar la prueba.

Mire el diagrama fasorial de la placa de características para averiguar qué devanado del primario corresponde a un devanado del secundario. Foto: Quora

La relación de tensiones obtenida por la prueba se compara con la relación de tensiones de la placa de características. Mire el diagrama fasorial de la placa de características para averiguar qué devanado del primario corresponde a un devanado del secundario.

La relación obtenida en la prueba de campo debe estar dentro del 0,5%, o lo que especifique el fabricante.

Los transformadores nuevos de buena calidad suelen compararse con la placa de características dentro del 0,1%. Para los transformadores trifásicos conectados en triángulo/en estrella o en estrella/en triángulo, debe realizarse una prueba de equivalencia trifásica. La prueba se realiza y se calcula a través de los devanados individuales correspondientes.

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