Comportamiento de Transformadores: Ensayos, Cortocircuitos y Fenómenos Transitorios

Diferencia entre el ensayo y el accidente de cortocircuito

Ensayo de cortocircuito

En el ensayo de cortocircuito, cortocircuitamos los bornes del secundario con una impedancia despreciable y vamos aplicando en el primario tensión hasta alcanzar un valor V_CC definido por la lectura de la intensidad nominal (I_n) en el amperímetro.

Esta tensión de cortocircuito se define mediante la fórmula:
E_cc = (V_CC / V_in) * 100 = (Z_cc * I_in / V_in) * 100
Su valor suele rondar cerca del 10% del valor nominal.

Como consecuencia de este ensayo, tenemos que:

• Las pérdidas en el cobre (P_cu) serán las marcadas por el vatímetro.
• Las pérdidas en el hierro (P_fe) son despreciables, ya que la V_cc es de un valor muy pequeño respecto al nominal; por lo tanto, la inducción de cortocircuito (B_cc) será muy pequeña también, considerando que las P_fe son proporcionales a (B_cc)².

Accidente en cortocircuito

En el accidente en cortocircuito también se cortocircuitan los bornes del secundario, pero la tensión aplicada al primario es la nominal (V_in), generando como consecuencia una corriente de cortocircuito (I_cc) muy elevada.

El estudio de esta corriente es útil para dotar al transformador de las protecciones necesarias frente a los efectos térmicos y dinámicos que puedan ocasionar y, de este modo, poder eliminarlos.

Senoide equivalente en vacío

Se ha visto la conveniencia de considerar a la corriente de vacío (i₀) como de naturaleza senoidal. Ello implica la necesidad de definir la senoide que, convencionalmente, va a sustituir a la curva real (i₀).

Ciertamente, tal senoide equivalente no lo será a todos los efectos, pero sí lo es para un buen número de consideraciones y estudios con una aproximación suficiente. Se conviene en adoptar como senoide equivalente a:

1. Aquella que tenga el mismo valor eficaz (I₀) que la curva real de la corriente de vacío.
2. Aquella que posea una componente activa que justifique las pérdidas en el núcleo.

Con el fin de justificar la elección de la senoide equivalente, se señala que los valores determinantes (I₀, I_fe) son proporcionados directamente por los aparatos de medida.

Corriente de conexión de un transformador

Al conectar un transformador a la red, se produce un transitorio que puede involucrar una corriente superior a la corriente asignada del transformador. En ocasiones, este fenómeno se confunde con una corriente de cortocircuito.

Supongamos un transformador desconectado de la red, cuyo flujo es nulo, y en un momento dado se cierra el interruptor que conecta el primario del transformador a la red. El transitorio puede ser más o menos violento dependiendo del valor de la tensión en el instante inicial:

• Si la tensión es máxima en el momento del cierre, el flujo magnético crece durante un cuarto de periodo y alcanza un valor de cresta idéntico al que se tiene en funcionamiento normal.