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Relación de transformación de un transformador

La medición de la relación de transformación es un factor muy importante a la hora de evaluar las condiciones en las que se encuentra nuestro transformador. Lo que nos indica la relación de transformación es la cantidad de vueltas de la bobina del primario contra las vueltas de la bobina del secundario. Estas posiciones del transformador funcionan para que tengamos un voltaje de 120V como suministro en nuestro domicilio, si tenemos un voltaje en la media tensión que haga que en la baja tensión no tengamos 120V, simplemente le movemos a la posición del transformador hasta que tengamos los 120V.

Un ejemplo sencillo es si tenemos un transformador que tiene en el primario 200 vuelvas en la bobina del primario y 10 vueltas en la bobina del secundario, nuestra relación de transformación se calcula de la siguiente forma:

\cfrac{200}{10}=20

Lo que nos da como resultado que nuestra relación de transformación es de 20.

También hay que tener en cuenta que la relación de transformación se puede calcular con los voltajes, más sin embargo si solo lo calculamos con los voltajes no podemos saber cuántas vueltas tiene el transformador en las bobinas ni del primario ni del secundario. Esto se comenta ya que cuando calculamos la relación de transformación con un transformador real lo único que tenemos es la placa de datos del transformador y el equipo de medición. Vamos con un ejemplo más de la vida real.

Calcular la relación de transformación con la placa del transformador

El transformador que veremos a continuación cuenta con 5 posiciones, así que vamos a calcular 5 relaciones de transformación para después comparar esos 5 cálculos con las mediciones.

placa-de-datos-del-transformador
Figura 1. Placa de datos del transformador

Lo que nos interesa de la placa es ver el tipo de transformador, que en este caso es de estrella; y el voltaje de la media tensión que va de fase a tierra (esto es para saber qué voltaje es el que utilizaremos para el cálculo) y la tabla que tiene un la parte inferior derecha:

POS.CONECTATENSIÓN V.
14-513860YT
25-313530YT
33-613200YT
46-212870YT
52-712540YT
Tabla 1. Voltajes de las posiciones del transformador.

Como el voltaje de la media tensión va de línea-tierra, entonces se tiene qué dividir sobre raíz de 3. El voltaje de 13200V que vemos en la placa es un voltaje de línea-línea y como nuestro transformador sólo tiene para conectarle una línea entonces dividimos sobre raíz de 3 cada voltaje que aparece en la placa, que es el que se escribió en la Tabla 1 y de una vez podemos dividir entre el voltaje en baja tensión de línea a tierra que este tiene que ser de a fuerza de 120V porque es el que al final nos están entregando para nuestro domicilio.

La fórmula de la relación de transformación queda de la siguiente forma

\cfrac{\text{Voltaje de cada posición de la media tensión según tabla 1}}{120V\times\sqrt{3}}

POS.TENSIÓN V. L-LTENSIÓN V. L-TRELACIÓN TRANSFORMACIÓN
113860YT\cfrac{13860}{\sqrt{3}}66.683
213530YT\cfrac{13530}{\sqrt{3}}65.096
313200YT\cfrac{13200}{\sqrt{3}}63.508
412870YT\cfrac{12870}{\sqrt{3}}61.920
512540YT\cfrac{12540}{\sqrt{3}}60.333
Tabla 2. Relación de transformación teórica del transformador a medir.

Medir la relación de transformación con equipo DTR (Digital Transformer Ratio)

Ya que tenemos nuestra relación de transformación calculada, lo que nos debe de dar en la medición es un valor lo más aproximado posible que no pase del 5% de diferencia entre lo medido y lo teórico. Para empezar con la medición tenemos nuestro equipo DTR que viene con su diagrama de conexiones como se muestra en la Figura 2.

diagrama-de-conexiones-para-relación-de-transformación
Figura 2. Diagrama de conexión para medición de DTR

Nosotros estamos utilizando el primer diagrama, sólo que en el diagrama que viene en el equipo tiene que la pinza negra de la conexión que va de la parte de media tensión está en el de en medio, en el X2 del transformador. Lo que vamos a hacer es desconectar la conexión del X2 al tanque y conectaremos la pinza negra de la parte de media tensión en la parte de atrás del transformador y la pinza roja de la parte de media tensión la conectaremos en la punta donde va el cable de la media tensión.

Ahora, presta atención, con la parte de la baja tensión conectaremos nuestra pinza negra en el X2 del transformador y nuestra pinza roja la conectaremos en el X1. El diagrama de la Figura 2 muestra que hay que conectarlo en el X3 del transformador pero el único detalle que obtendremos es que al momento de medir el equipo nos entregará una medición negativa. En cambio en el X1 será positiva. Te dejo de tarea lo de porqué da una medición negativa entre el X2 y el X3.

vista-frente-conexiones-en-transformador
Figura 3. Vista frontal del transformador.

En la Figura 3 observamos que tenemos conectada nuestra pinza roja de la media tensión en el H1 del transformador. También vemos que en el X1 y en el X2 se encuentran las pinzas roja y negra de la parte de la baja tensión respectivamente.

vista-trasera-conexiones-en-transformador
Figura 4. Vista trasera del transformador.

Y en la parte de atrás en la Figura 4 observamos que la pinza negra de la parte de la media tensión está conectada a la tierra.

¡Colocamos nuestro transformador en cada una de las posiciones y empezamos a medirlas una a una!

¡Perfectísimo! Ya quedaron las mediciones, ahora podemos compararlas con las calculadas de forma teórica para ver que se encuentren dentro del 5% de variación.

POS.RELACIÓN TEÓRICARELACIÓN MEDIDA%
166.68366.665\sim 0
265.09665.090\sim 0
363.50863.524\sim 0
461.92061.953\sim 0
560.33360.382\sim 0
Tabla 3. Valores teóricos VS Valores medidos.

Conclusión de esta prueba de la relación de transformación

La variación que se observa en la Tabla 3 es casi cero, dando un valor muy alejado a un valor de 5%. Así que podemos decir con seguridad que las bobinas del transformador se encuentran en buen estado.

Si hay una variación muy grande, podemos deducir que en alguna de las vueltas de una bobina, o quizá de las dos, se encuentran unidas. Esto pasa cuando se excede la carga del transformador y para que no pase a peor como que explote, simplemente en alguna vuelta se fundió y se unieron. Este problema lo que nos va a hacer es que el voltaje que nos entregue a la salida no sea el de 120V, dándonos problemas con el voltaje y con nuestros equipos eléctricos-electrónicos.

Gracias por estar en este momento con nosotros : )

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