Ensayo en Cortocircuito de Transformadores Monofásicos y Determinación de Parámetros Eléctricos

PRÁCTICA 13: ENSAYO EN CORTOCIRCUITO DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Y UTILIZACIÓN DE TRANSFORMADORES DE MEDIDA

Introducción

El ensayo en cortocircuito de un transformador consiste en unir los bornes del devanado secundario en cortocircuito y, en esta disposición, aplicar al primario una tensión reducida U_cc (tensión de cortocircuito), de forma que circule por este devanado la corriente nominal.

Esquema

(Espacio para la representación gráfica del circuito de ensayo)

Fundamentos de la Práctica

Este ensayo proporciona el valor de las pérdidas en el cobre nominales, ya que en cortocircuito las pérdidas en el hierro son despreciables. Esto se debe a que, al aplicar una tensión reducida U_cc, la inducción se reduce en la misma proporción y, como las pérdidas en el hierro son aproximadamente proporcionales al cuadrado de la inducción, resulta evidente que serán despreciables.

En efecto:

Si U_cc = 5% U_1n ⇒ B_cc ≈ 0,05 B

Siendo:

• B: Inducción máxima con la tensión nominal.
• B_cc: Inducción máxima con la tensión de cortocircuito.

Entonces: P_Fecc = (0,05)² · P_Fe = 1/400 · P_Fe

Siendo:

• P_Fe: Pérdidas en el hierro nominales.
• P_Fecc: Pérdidas en el hierro en el ensayo de cortocircuito.

La potencia que absorbe el transformador en cortocircuito serán las pérdidas en el cobre nominales. El ensayo también permite calcular el factor de potencia en cortocircuito, las caídas de tensión resistivas y reactivas (en valor absoluto y relativo) y el valor de la resistencia y reactancia en cortocircuito.

Si P_cc es la potencia absorbida, U_cc es la tensión reducida o aplicada e I_1n es la corriente que circula (igual a la corriente nominal), se tendrá que el factor de potencia en cortocircuito es:

cos φ_cc = P_cc / (U_cc · I_1n)

Caídas de Tensión en Valor Absoluto

• Caída de tensión resistiva: U_Rcc = U_cc · cos φ_cc
• Caída de tensión reactiva: U_Xcc = U_cc · sen φ_cc

Tensión de Cortocircuito y Caídas de Tensión en Valores Relativos

• ε_cc % = (U_cc · 100) / U_1n
• ε_rcc % = (U_Rcc · 100) / U_1n
• ε_xcc % = (U_Xcc · 100) / U_1n

Resistencia y Reactancia de Cortocircuito

• R_cc = U_Rcc / I_1n
• X_cc = U_Xcc / I_1n

Nota: Las medidas se deberán realizar con rapidez para impedir el calentamiento excesivo de los devanados.

Material Necesario

• Un transformador monofásico.
• Una fuente de alimentación de corriente alterna (C.A.).
• Un voltímetro para C.A.
• Un vatímetro de cos φ reducido.
• Un amperímetro para C.A.