Pruebas en Circuito Abierto y en Cortocircuito de Transformadores: Propósito y Procedimiento

Estas dos pruebas sin carga/cargada determinan los parámetros del circuito equivalente de un transformador: pérdida en el núcleo, impedancia de magnetización, pérdida en cobre e impedancia de fuga.

Prueba en circuito abierto (Prueba sin carga)

Propósito: Medir pérdidas en el núcleo (hierro) (P_core = histeresis + corriente parásita) y rama de magnetización (R_c, X_m).

• Configuración: Devanado BT energizado a voltaje nominal (o 10 % para seguridad en unidades grandes). Devanado AT abierto.
• Mediciones: V₁, I₀, P₀ (vatímetro).
• Cálculos:
  • P_core = P₀ (pérdida en cobre en BT insignificante en I₀ ≈ 2–5 % FL).
  • PF₀ = P₀ / (V₁I₀)
  • I_c = I₀ cos φ₀ (componente de pérdida en núcleo)
  • I_m = I₀ sin φ₀ (componente de magnetización)
  • R_c = V₁ / I_c, X_m = V₁ / I_m

Prueba en cortocircuito (Prueba de impedancia)

Propósito: Medir pérdidas en cobre (devanados) a corriente de carga plena e impedancia de fuga equivalente (R_eq, X_eq) referida a un lado.

• Configuración: Devanado AT energizado a voltaje bajo (2–10 % nominal) para circular corriente nominal. Devanado BT en cortocircuito (derivación de amperímetro).
• Mediciones: V_sc, I_sc (= I_nominal), P_sc.
• Cálculos:
  • P_cu,FL = P_sc (pérdida en núcleo insignificante en bajo flujo).
  • Z_eq = V_sc / I_sc
  • R_eq = P_sc / I_sc²
  • X_eq = √(Z_eq² − R_eq²)
  • %Z = (V_sc / V_nominal) × 100

Por qué importan

• Eficiencia: η = Salida / (Salida + P_core + P_cu) en cualquier carga.
• Regulación de voltaje: %Reg = (I_FL/V_nominal)(R_eq cos φ + X_eq sin φ) × 100.
• Coordinación de protección: %Z determina la corriente de falla para dimensionamiento de interruptores.
• Operación en paralelo: Los transformadores necesitan %Z y relación R/X igualados para compartir carga.

Estándares

IEEE C57.12.90 / IEC 60076-1 definen procedimientos de prueba, tolerancias y corrección de temperatura (a referencia 75 °C o 85 °C).