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Prueba de Polaridad a los transformadores eléctricos.
Los transformadores eléctricos son aquellas maquinas estáticas que tienen la capacidad de cambiar nivel de voltaje a otro, minimizando las pérdidas de transmisión o distribución. Durante su funcionamiento los transformadores eléctricos están expuestos a intenso estrés de diversas fuentes a lo largo de su larga vida útil. Esto daña el aislamiento eléctrico, que es muy importante para el funcionamiento seguro y confiable del transformador. Una serie de métodos de diagnóstico dieléctrico constituyen una contribución crucial a la garantía de la calidad y al mantenimiento de la seguridad y la confiabilidad del funcionamiento de los transformadores de potencia, ya que aportan pruebas sobre los cambios del estado del aislamiento.
Por lo tanto, las empresas distribuidoras de energía eléctricas deben realizar periódicamente un conjunto de pruebas, con el fin de evaluar su condición, programar trabajos de mantenimiento y planificar su sustitución.
Pruebas de puesta en servicio
Estas son la base para verificar y apoyar los criterios de aceptación de los equipos o para analizar los efectos cuando sucedan cambios o variaciones con respecto a los valores iniciales de puesta en servicio. Se consideran pruebas eléctricas, aquellas que determinan las condiciones en que se encuentra el equipo eléctrico, para determinar su operatividad.
Polaridad de un transformador eléctrico
Muchas personas no tienen conocimiento de la existencia de la polaridad de un transformador eléctrico. Entender este funcionamiento interno de los transformadores a veces puede ser un poco complicado cuando no se trabaja de forma muy directa con este tipo de equipo, además en cada tipo de transformador la funcionalidad puede variar, pero si algo que tienen todos los transformadores en común son las polaridades (aditiva y sustractiva)
Desde el punto de alto voltaje en el devanado del transformador hasta el de bajo voltaje del mismo y debido a la diferencia de potencial que existe entre ellos. En este punto es donde la polaridad eléctrica entra en escena.
Figura N° 1: Imagen referencial de un Tx´s
La polaridad eléctrica simplemente describe la dirección del flujo de corriente. Cuando miramos en el sistema de CC, encontramos que un polo es siempre positivo y el otro es siempre negativo, lo que implica que la corriente fluye en una sola dirección. Pero cuando miramos en un sistema de CA, los terminales cambian su polaridad periódicamente, y la dirección de la corriente también cambia en consecuencia.
Figura N° 2: Dirección Instantáneas de corrientes según polaridad.
Las bobinas secundarias de los transformadores monofásicos se arrollan ya sea en el mismo sentido de la bobina primaria o en el sentido opuesto según el criterio del fabricante. Debido a esta situación, podría ser que la intensidad de corriente eléctrica en la bobina primaria y la intensidad de corriente en la bobina secundaria circulen en un mismo sentido, o en sentido opuesto, por ello la polaridad de un transformador dependerá siempre de cómo están enrolladas las dos bobinas, no solo con respecto a su núcleo sino también entre ellas.
Polaridad Aditiva
La polaridad aditiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en el mismo sentido y se sumen. Los terminales “H1” y “X2” están en línea. Ver el siguiente diagrama.
Polaridad Sustractiva
La polaridad sustractiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en sentido opuesto al bobinado primario. Esto hace que los flujos de los dos bobinados giren en sentidos opuestos y se resten. Los terminales “H1” y “X1” están en línea.
“La polaridad indica los polos positivos
o negativos de los terminales del transformador en un determinado instante”
Para un transformador bien sea monofásico o trifásico las puntas del lado de alta se marcan con las letras H, y en el lado de de baja tensión se marcan con la letra X.
La marcación de los números dependerá si es salida de o entrada del devanado. Las entradas se marcan no números impares y la salida con números pares, esto para el caso de Tx´s monofásicos, Para Tx´s trifásicos H1, H2 y H3 para el lado de alta y en baja X1, X2 y X3.
Como se indico anteriormente existen dos tipos de polaridades que puede tener el transformador: polaridad aditiva y sustractiva. Por ejemplo, las normas en América del Norte identifican los terminales de alto voltaje con H1 Y H2 Y los de bajo voltaje con X 1 Y X2. De este modo, en el instante que H1 es positivo, X1 también lo será, quedando para la polaridad aditiva H1 y X1 marcan de forma diagonal entre primario y secundario. En la sustractiva H1 y X1 se marcan de forma adyacente. De allí se puede ver como ejemplo la sustractiva a continuación:
Figura N° 3: Polaridad de un Tx´s de 4 devanados monofásico.
También se pueden emplear otros tipos de marcaciones para identificar la polaridad de los transformadores. Sus terminales pueden resultar identificados con puntos, cruces, números u otro tipo de símbolo apropiado. En la representación esquemática de los arrollamientos de un transformador de la Figura 4 se emplearon puntos.
Note: que un terminal no ser
con respecto a sí mismo y que sólo ser con a otro terminal. Por lo en un
instante los terminales 1, 3, 6, 7 Y 10 son todos a los terminales 2, 4, 5, 8 Y
9.
Existen diversos métodos para determinar la polaridad de un transformador. Cada uno de ellos tiene su procedimiento de aplicación, así como instrumentos y equipos a utilizar.
Métodos de ensayo:
· Método de golpe inductivo con corriente continúa.
· Método de la corriente alterna.
· Método del transformador padrón.
· Método del golpe inductivo con corriente continúa.
Para determinar la polaridad nos concentraremos solo en uno de los métodos el de corriente alterna en este se coloca un puente (se hace un corto circuito) entre los terminales del lado izquierdo del transformador y se coloca un voltímetro para medir voltaje alterno entre los terminales del lado derecho del mismo.
En el caso de que la lectura del voltímetro sea mayor que Vx el transformador resultará ser de polaridad aditiva y si la lectura es menor a Vx, el transformador será de polaridad aditiva.
Para entenderlo mejor, veamos una imagen donde se observan las dos posibles soluciones.
Figura N° 5: Posibles lecturas del V para la polaridad de un Tx´s.
Para la polaridad aditiva, el voltaje (Vc) entre el lado primario (Va) y el lado secundario (Vb) será la suma de ambos voltajes, el alto y el bajo, es decir, obtendremos Vc = Va + Vb, Así mismos para la polaridad sustractiva, el voltaje (Vc) entre el lado primario (Va) y el lado secundario (Vb) será la diferencia entre el alto y el bajo voltaje, es decir, tendremos Vc = Va – Vb
Figura N° 6: Procedimiento de medición para la prueba de polaridad.
Cabe destacar que esto se debe a que en el primer caso los campos magnéticos de las bobinas tienen el mismo sentido, se sumaron y se creó un voltaje inducido más grande que Vx. En el caso contrario, los campos se restaron y creó un voltaje inducido menor a Vx.
A modo de cierre:
Al realizar esta exposición e investigamos las diversas operaciones de los transformadores eléctricos, encontramos que estos necesitan trabajar todo el tiempo y por ende abastezcan la alta demanda en los momentos pico de los consumidores. Así que, para hacer frente a estas situaciones, se necesita saber cómo conectarlos para poder suplir la carga. Para esto los transformadores en paralelo es una opción y para esto entonces es necesario saber conectarlos entre ellos.
El paralelismo se hace conectando los mismos terminales de polaridad del bobinado primario. Un procedimiento similar se hace para el devanado secundario. El paralelismo aumentará la capacidad de suministro de energía y también la fiabilidad del sistema.
Es por ello que se necesita realizar la prueba de polaridad en paralelo transformadores para asegurarnos de que conectamos las mismas bobinas de polaridad y no las opuestas. Si accidentalmente conectamos las polaridades opuestas de las bobinas, se producirá un cortocircuito y eventualmente se dañará la máquina.
Figura N° 7: Mala conexión realizada entre 2 Tx´s.
Sabiendo esto, ya podremos interpretar correctamente mejor los resultados del tipo de polaridad de un transformador, además que conocer esto nos da que la importancia de marcar la polaridad en ellos y así conectar correctamente los transformadores en paralelo.
Dos reglas son importantes para evitar cortos circuitos, que pueden hacer explotar a estos transformadores.
1ª.- Ambos transformadores deben tener valores de voltajes idénticos en sus bobinados primarios, esta característica de valores voltajes iguales también se debe cumplir en los bobinados secundarios, estos deben alimentar a las cargas con la misma tensión.
2ª.- los 2 transformadores deben tener polaridad idéntica, ser los dos sustractivos o los dos ser aditivos.
Esperamos que esta información les sirva de forma práctica para entender un poco más cómo funcionan los transformadores de polaridad aditiva o sustractiva. Una vez que se logra comprender el funcionamiento interno de estos equipos es mucho más fácil identificar cuál es el que cubre sus necesidades.
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Referencias Electrónicas:
https://unicrom.com/polaridad-de-un-transformador-electrico/
https://coparoman.blogspot.com/2018/03/prueba-de-polaridad-transformadores.html
