Prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El transformador es uno de los componentes más importantes en un sistema eléctrico. Su función principal es transformar la tensión y la corriente eléctrica de una fuente de alimentación a un nivel más adecuado para su uso en diferentes dispositivos. Como cualquier otro componente, los transformadores también pueden presentar fallas o averías, lo que puede afectar su rendimiento y la eficiencia del sistema en general. Para diagnosticar y solucionar estos problemas, se utilizan diferentes técnicas de prueba, como la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador. En este artículo, se explicará en detalle qué son estas pruebas, cómo se realizan y qué información se puede obtener de ellas.

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Prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador

Cuando se realiza la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador, se busca conocer las características del mismo y su capacidad para transformar la energía eléctrica. Esta prueba es fundamental para determinar si el transformador es apto para su uso en una instalación eléctrica.

Prueba de circuito abierto

En la prueba de circuito abierto, el transformador se conecta a la fuente de alimentación eléctrica sin carga, es decir, sin que haya consumidores conectados a la salida del transformador. De esta forma, se puede medir la corriente de excitación que es necesaria para que el transformador funcione.

En esta prueba, se mide la tensión en el lado primario del transformador y se compara con la tensión en el lado secundario. Si la relación entre estas dos tensiones es la misma que la relación de transformación del transformador, se puede determinar que el transformador está funcionando correctamente.

Prueba de cortocircuito

En la prueba de cortocircuito, se conecta el lado secundario del transformador directamente al lado primario, de manera que la corriente fluye sin restricciones. En esta prueba, se mide la corriente de cortocircuito y se compara con la corriente nominal del transformador.

Si la corriente de cortocircuito es demasiado elevada, puede indicar una falla en el transformador, como por ejemplo la presencia de cortocircuitos internos o un defecto en el aislamiento. Por el contrario, si la corriente de cortocircuito es baja, se puede determinar que el transformador está funcionando correctamente.

Importancia de la prueba de circuito abierto y cortocircuito

La prueba de circuito abierto y cortocircuito es esencial para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de una instalación eléctrica. Si el transformador no funciona correctamente, puede provocar cortocircuitos, sobrecalentamiento y otras fallas que pueden ser peligrosas para las personas y los equipos.

Por lo tanto, es importante realizar estas pruebas antes de poner en funcionamiento un transformador y también de manera periódica para asegurar su correcto funcionamiento a lo largo del tiempo.

Esta prueba permite determinar si el transformador está en buenas condiciones y es apto para su uso en la instalación.

Definición de prueba de circuito abierto y cortocircuito

La prueba de circuito abierto y cortocircuito es una técnica comúnmente utilizada para evaluar la calidad de los transformadores. Esta prueba se realiza en los transformadores para determinar su eficiencia y su capacidad para funcionar correctamente.

Prueba de circuito abierto

La prueba de circuito abierto implica la medición de la corriente que fluye a través del transformador cuando no hay carga conectada a la salida. En otras palabras, el circuito primario del transformador se mantiene abierto durante la prueba.

El objetivo de esta prueba es determinar la pérdida de hierro y la corriente de excitación del transformador. La pérdida de hierro es la energía disipada en el núcleo del transformador debido a la corriente que fluye a través de él. La corriente de excitación es la corriente necesaria para magnetizar el núcleo del transformador.

La prueba de circuito abierto se realiza conectando un voltímetro al circuito primario del transformador y midiendo el voltaje. La corriente se mide utilizando un amperímetro conectado en serie con el circuito primario. Una vez que se han medido el voltaje y la corriente, se puede calcular la pérdida de hierro y la corriente de excitación del transformador.

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Prueba de cortocircuito

La prueba de cortocircuito implica la medición de la corriente que fluye a través del transformador cuando la salida está cortocircuitada. En otras palabras, el circuito secundario del transformador se mantiene cortocircuitado durante la prueba.

El objetivo de esta prueba es determinar la impedancia de cortocircuito del transformador y su capacidad para soportar corrientes de cortocircuito. La impedancia de cortocircuito es la resistencia del transformador a la corriente de cortocircuito. La capacidad para soportar corrientes de cortocircuito es la capacidad del transformador para soportar una corriente excesiva que puede ocurrir en una falla.

La prueba de cortocircuito se realiza conectando un amperímetro al circuito secundario del transformador y midiendo la corriente. El voltaje se mide utilizando un voltímetro conectado en serie con el circuito secundario. Una vez que se han medido el voltaje y la corriente, se puede calcular la impedancia de cortocircuito del transformador.

La prueba de circuito abierto se utiliza para determinar la pérdida de hierro y la corriente de excitación del transformador, mientras que la prueba de cortocircuito se utiliza para determinar la impedancia de cortocircuito y la capacidad para soportar corrientes de cortocircuito.

Preparación previa de la prueba

Antes de llevar a cabo la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador, es importante seguir una serie de pasos previos para asegurar que la prueba se realice de manera segura y eficiente. A continuación, se detallan los puntos clave de la preparación previa a la prueba:

1. Revisión de las especificaciones del transformador

Es importante revisar las especificaciones del transformador antes de realizar la prueba de circuito abierto y cortocircuito, ya que esto permitirá conocer las características del transformador y determinar si la prueba es adecuada para él. Algunas de las especificaciones que se deben revisar son:

  • Capacidad nominal
  • Relación de transformación
  • Corriente nominal
  • Clase de aislamiento

2. Verificación de la seguridad del área de prueba

Antes de realizar cualquier prueba en un transformador, es importante verificar que el área de prueba esté segura. Se deben revisar las siguientes condiciones para asegurar la seguridad:

  • No hay materiales inflamables en el área
  • No hay objetos que puedan interferir con la prueba
  • Las conexiones eléctricas están en buen estado
  • Se han tomado las medidas adecuadas para prevenir descargas eléctricas

Es importante recordar que la prueba de circuito abierto y cortocircuito implica la manipulación de altas corrientes y voltajes, por lo que se debe tener especial cuidado en cuanto a la seguridad del área de prueba.

3. Preparación del equipo de prueba

Es importante asegurarse de que todo el equipo de prueba esté en buen estado y se haya calibrado correctamente. Algunos de los equipos que se necesitarán son:

  • Generador de voltaje
  • Amperímetro
  • Voltímetro
  • Instrumentos de medición de temperatura

Además, se deben tener los cables y conectores adecuados para realizar las conexiones eléctricas necesarias.

4. Conexión del transformador

Una vez que se ha verificado la seguridad del área de prueba, se puede proceder a la conexión del transformador. Es importante seguir las instrucciones del fabricante y realizar las conexiones de manera adecuada. Algunos de los puntos a tener en cuenta son:

  • Conexión de los terminales de alta y baja tensión
  • Conexión del circuito de cortocircuito
  • Conexión del circuito de toma de tierra

Una vez que se han realizado las conexiones, se verifica que todo esté en orden y se procede a realizar la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador.

Se deben revisar las especificaciones del transformador, verificar la seguridad del área de prueba, preparar el equipo de prueba y realizar las conexiones de manera adecuada.

Procedimiento para realizar la prueba

Cuando se realiza la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador, es importante seguir un procedimiento claro y preciso para obtener resultados precisos y confiables. A continuación se detallan los pasos a seguir:

Prueba de circuito abierto:

  • Desconecte todos los dispositivos eléctricos del transformador y asegúrese de que no haya carga conectada.
  • Conecte el voltímetro al transformador y mida la tensión en el devanado de alta tensión.
  • Anote la lectura del voltímetro.
  • Repita los pasos 2 y 3 para el devanado de baja tensión.
  • Calcule la relación de transformación del transformador dividiendo la tensión del devanado de alta tensión entre la tensión del devanado de baja tensión.

Prueba de cortocircuito:

  • Conecte un amperímetro al devanado de baja tensión del transformador.
  • Conecte un voltímetro al devanado de alta tensión del transformador.
  • Cierre el circuito de cortocircuito en el devanado de alta tensión.
  • Encienda la fuente de alimentación y anote la corriente y la tensión.
  • Calcule la impedancia del transformador dividiendo la tensión medida por la corriente medida.
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Es importante tener en cuenta que el transformador debe estar en condiciones normales de operación y que las mediciones se deben realizar con equipo de medición calibrado y en buen estado.

En resumen, para realizar la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador se deben seguir los siguientes pasos:

  1. Prueba de circuito abierto:
    • Desconectar todos los dispositivos eléctricos del transformador
    • Conectar el voltímetro al transformador y medir la tensión en el devanado de alta tensión
    • Anotar la lectura del voltímetro
    • Repetir los pasos 2 y 3 para el devanado de baja tensión
    • Calcular la relación de transformación del transformador
  2. Prueba de cortocircuito:
    • Conectar un amperímetro al devanado de baja tensión del transformador
    • Conectar un voltímetro al devanado de alta tensión del transformador
    • Cerrar el circuito de cortocircuito en el devanado de alta tensión
    • Encender la fuente de alimentación y anotar la corriente y la tensión
    • Calcular la impedancia del transformador

«La prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador es una prueba importante para determinar la relación de transformación y la impedancia del transformador. Siguiendo un procedimiento claro y preciso, se pueden obtener resultados precisos y confiables.»

Interpretación de los resultados

Una vez realizadas las pruebas de circuito abierto y cortocircuito en el transformador, es necesario interpretar los resultados obtenidos para determinar su estado y posibles fallas. La interpretación se realiza a través de la medición de variables eléctricas y la comparación con los valores teóricos o de referencia.

Interpretación de la prueba de circuito abierto

La prueba de circuito abierto consiste en medir la corriente y el voltaje en el primario del transformador sin carga. La interpretación de los resultados se realiza a través de los siguientes pasos:

  1. Calcular la relación de transformación del transformador:
  2. La relación de transformación se calcula dividiendo el número de vueltas del devanado primario entre el número de vueltas del devanado secundario. Por ejemplo, si el devanado primario tiene 500 vueltas y el secundario 50 vueltas, la relación de transformación es de 10:1.

  3. Calcular la corriente de excitación:
  4. La corriente de excitación es la corriente que circula en el primario del transformador sin carga. Es importante que esta corriente sea lo más baja posible para evitar pérdidas de energía en el transformador. Si la corriente de excitación es alta, puede indicar que el transformador está saturado o tiene pérdidas en el núcleo. La corriente de excitación se expresa en porcentaje de la corriente nominal del transformador. Por ejemplo, si la corriente nominal del transformador es de 10 A y la corriente de excitación medida es de 0,5 A, la corriente de excitación es del 5%.

  5. Verificar la polaridad del transformador:
  6. La polaridad del transformador indica la dirección de la corriente en el devanado secundario en relación al primario. Si la polaridad es incorrecta, la corriente en el devanado secundario será opuesta a la esperada y puede causar daños en los equipos conectados al transformador. La polaridad se verifica comparando la fase del voltaje en el primario con la fase del voltaje en el secundario.

  7. Verificar la relación de transformación:
  8. Se compara la relación de transformación medida con la relación de transformación teórica o de diseño del transformador. Si la relación medida es menor que la teórica, puede indicar que el núcleo del transformador está saturado o que hay pérdidas en el devanado primario. Si la relación medida es mayor que la teórica, puede indicar que hay pérdidas en el devanado secundario o que el transformador está sobrecargado.

Interpretación de la prueba de cortocircuito

La prueba de cortocircuito consiste en medir la corriente y el voltaje en el secundario del transformador con el primario cortocircuitado. La interpretación de los resultados se realiza a través de los siguientes pasos:

  1. Calcular la impedancia de cortocircuito:
  2. La impedancia de cortocircuito se calcula dividiendo el voltaje de cortocircuito por la corriente de cortocircuito. La impedancia de cortocircuito es una medida de la resistencia del transformador al flujo de corriente. Si la impedancia de cortocircuito es alta, el transformador tiene una buena capacidad de regulación de voltaje. Si la impedancia de cortocircuito es baja, puede indicar que hay pérdidas en el devanado secundario o que el transformador está sobrecargado.

  3. Calcular la pérdida de cobre:
  4. La pérdida de cobre se calcula multiplicando la corriente de cortocircuito por la resistencia del devanado secundario. La pérdida de cobre es una medida de la energía que se disipa en forma de calor en el transformador. Si la pérdida de cobre es alta, puede indicar que el transformador está sobrecargado o que tiene pérdidas en el devanado secundario.

  5. Verificar la polaridad del transformador:
  6. La polaridad se verifica de la misma forma que en la prueba de circuito abierto.

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Consideraciones y recomendaciones

Prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador

Cuando se realiza una prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador, es importante tener en cuenta ciertas consideraciones y recomendaciones para garantizar la seguridad y precisión de los resultados obtenidos. Algunas de estas son:

Consideraciones:

  • Es necesario verificar que el transformador esté completamente desconectado de la red eléctrica antes de comenzar cualquier prueba.
  • Se debe tener en cuenta la capacidad del transformador para soportar la corriente de cortocircuito sin sufrir daños.
  • La prueba de circuito abierto debe realizarse con una fuente de voltaje baja, para evitar dañar el transformador.
  • Es importante contar con un equipo de protección personal adecuado para evitar accidentes durante la prueba.

Recomendaciones:

  • Realizar la prueba de circuito abierto y cortocircuito bajo la supervisión de un experto en transformadores.
  • Verificar que los instrumentos de medida estén calibrados correctamente antes de comenzar la prueba.
  • Realizar la prueba de circuito abierto y cortocircuito en un lugar seguro y bien ventilado.
  • Anotar cuidadosamente los resultados obtenidos durante la prueba, para poder analizarlos posteriormente.

Es importante mencionar que estas consideraciones y recomendaciones no son exhaustivas y pueden variar dependiendo del tipo de transformador y las circunstancias en las que se realice la prueba. Por lo tanto, siempre es recomendable consultar con un experto en el tema antes de llevar a cabo cualquier prueba en un transformador. Como dijo el famoso inventor y empresario Thomas Edison:

«La seguridad es algo que sucede entre tus orejas, no algo que agarres con tus manos»

En conclusión, la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador es una herramienta vital para cualquier técnico o ingeniero que trabaje en el campo de la energía eléctrica. Esta prueba nos permite obtener información valiosa sobre el rendimiento y la eficiencia del transformador, lo que nos permite tomar decisiones informadas en cuanto a su mantenimiento y reparación. Aunque la prueba puede parecer complicada al principio, con la capacitación adecuada y el uso de equipos especializados, cualquier profesional puede llevarla a cabo con éxito. En resumen, la prueba de circuito abierto y cortocircuito es un procedimiento esencial para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de los transformadores en cualquier sistema eléctrico.

En conclusión, la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador es una herramienta vital para cualquier técnico o ingeniero que trabaje en el campo de la energía eléctrica. Esta prueba nos permite obtener información valiosa sobre el rendimiento y la eficiencia del transformador, lo que nos permite tomar decisiones informadas en cuanto a su mantenimiento y reparación. Aunque la prueba puede parecer complicada al principio, con la capacitación adecuada y el uso de equipos especializados, cualquier profesional puede llevarla a cabo con éxito. En resumen, la prueba de circuito abierto y cortocircuito es un procedimiento esencial para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de los transformadores en cualquier sistema eléctrico.

En conclusión, la prueba de circuito abierto y cortocircuito del transformador es una técnica importante y necesaria para garantizar el correcto funcionamiento de este dispositivo. La prueba de circuito abierto permite medir la corriente del núcleo del transformador sin carga, mientras que la prueba de cortocircuito mide la corriente de la bobina secundaria con la bobina primaria en cortocircuito. Estas pruebas son cruciales para asegurar que el transformador cumpla con las especificaciones de diseño y para detectar cualquier posible problema en el transformador. En definitiva, la prueba de circuito abierto y cortocircuito es una herramienta esencial en la industria eléctrica y electrónica.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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