17 de enero de 2024
Las pérdidas en vacío de un transformador se refieren a la potencia consumida por el transformador cuando el lado secundario está en circuito abierto y se suministra al lado primario una tensión sinusoidal a tensión y frecuencia nominales. Generalmente, la atención se centra en la frecuencia y la tensión nominales, mientras que a veces se pasan por alto las tensiones de derivación, la forma de onda de la tensión, la exactitud del sistema de medición y los instrumentos y equipos de ensayo. Existe confusión respecto de los valores calculados, los valores normalizados, los valores medidos y los valores garantizados de las pérdidas.
Al aplicar tensión al lado primario con derivaciones, en el caso de los transformadores con regulación de flujo magnético constante, la tensión aplicada debe corresponder a la posición de la derivación en el lado primario. Para los transformadores con regulación de flujo magnético variable, dado que las pérdidas en vacío varían en cada posición de derivación, es esencial seleccionar la posición de derivación correcta según los requisitos técnicos y aplicar la tensión nominal especificada. En la regulación de flujo magnético variable, se aplica tensión de manera consistente a cada posición de derivación del lado primario.
Generalmente se requiere que la forma de onda de la tensión aplicada se aproxime a una onda sinusoidal. Por lo tanto, los componentes armónicos de la forma de onda de tensión se analizan mediante un analizador de armónicos. Alternativamente, un método sencillo consiste en usar un voltímetro de valor medio con escala de valores eficaces para medir la tensión y compararla con la lectura de un voltímetro de valor eficaz. Si la diferencia entre ambas lecturas supera el 3%, indica que la forma de onda de la tensión no es sinusoidal, lo que invalida las pérdidas en vacío medidas según las nuevas normas.
Para el sistema de medición, deben seleccionarse circuitos de ensayo, equipos e instrumentos adecuados. Debido a los avances en los materiales magnéticos, las pérdidas en vatios por kilogramo han disminuido considerablemente. Los fabricantes utilizan ahora acero al silicio de grano orientado de alta calidad y alta permeabilidad, o incluso aleaciones amorfas (no cristalinas), como materiales magnéticos. Los desarrollos estructurales, como los empalmes escalonados (step-lap) y las estructuras totalmente inclinadas sin agujeros, y los procesos de fabricación, como los procesos de núcleo no apilado, han contribuido al desarrollo de transformadores de bajas pérdidas. En particular, las pérdidas en vacío han experimentado una reducción sustancial. Por consiguiente, se imponen nuevos requisitos a los sistemas de medición. Con capacidad constante y pérdidas en vacío decrecientes, esto implica una disminución del factor de potencia durante la operación en vacío. Un factor de potencia bajo exige cambios y modificaciones del sistema de medición por parte del fabricante. Es recomendable utilizar el método de los tres vatímetros con transformadores de corriente de clase 0,05-0,1 y vatímetros de bajo factor de potencia. Solo así se puede garantizar la exactitud de la medición. Con un factor de potencia de 0,01, una diferencia de fase de 1 minuto en los transformadores de corriente puede causar un error de potencia del 2,9%. Por lo tanto, la selección correcta de la relación de corriente y de la relación de tensión de los transformadores de corriente y de tensión es crucial durante la medición real. Cuando la corriente real es significativamente menor que la corriente nominal del transformador de corriente, pueden producirse una gran diferencia de fase y un error de corriente, lo que genera errores de medición sustanciales. Por lo tanto, la corriente absorbida por el transformador debe estar cerca de la corriente nominal del transformador de corriente.
En el diseño, las pérdidas en vacío calculadas se determinan según el procedimiento especificado, refiriéndose a la pérdida unitaria del acero al silicio seleccionado y al coeficiente de proceso. Este valor calculado se denomina generalmente valor de cálculo. Este valor debe compararse con el valor normalizado especificado en la norma o con el valor garantizado especificado en el contrato. El valor calculado debe ser menor que el valor normalizado o el valor garantizado, y no debe haber indulgencia en los cálculos, especialmente para los transformadores producidos en grandes cantidades. Además, el valor calculado solo tiene validez dentro del departamento de diseño y no tiene implicaciones legales. No puede usarse para juzgar el nivel de pérdidas del producto. El valor normalizado especificado en la norma o el valor garantizado especificado en el contrato sí tienen significado legal. Los productos que exceden el valor normalizado más la desviación admisible, o el valor garantizado (que equivale al valor normalizado más la desviación admisible), se consideran no conformes. En los casos en que existe un sistema de evaluación de pérdidas, el contrato puede estipular multas por exceder los valores de pérdidas especificados, siendo las sanciones más altas para las pérdidas en vacío. La revista Transformer, en su edición de noviembre de 1994, muestra los valores de evaluación de pérdidas en los países europeos. Las multas pueden ascender a miles de dólares por kilovatio. Esto tiene implicaciones legales directamente vinculadas a los beneficios económicos.
