Avaluació de pèrdues en transformadors basada en la IEC 60076

I. Definicions de pèrdues a l'IEC 6007

L'IEC 60076-1 (Requisits generals) i l'IEC 60076-7 (Directrius de càrrega) especifica dos tipus bàsics de pèrdues:

Pèrdua sense càrrega (P0)

Definició: Pèrdues mesurades quan la bobina primària està energitzada a tensió nominal i la bobina secundària està oberta (dominades per les pèrdues del nucli).

Condicions de prova

• Mesurades a freqüència i tensió nominals (normalment freqüència sinusoidal).

• Corregides a temperatura de referència (75°C per transformadors immersos en oli, 115°C per transformadors de sec).

Pèrdua amb càrrega (Pk)

Definició: Pèrdues mesurades quan la bobina secundària està en curto circuit i passa corrent nominal per la bobina primària (dominades per les pèrdues de cobre).

Condicions de prova:

• Mesurades a corrent i freqüència nominals.

• Corregides a temperatura de referència (75°C per transformadors immersos en oli; varia segons la classe d'aislament per transformadors de sec).

II. Prova i càlcul de pèrdues

Prova de pèrdua sense càrrega (IEC 60076-1 Apartat 10)

Mètode

• Mesura directa utilitzant un analitzador de potència (es han de restar les pèrdues de l'instrument).

• Tensió de prova: tensió nominal ±5%, s'utilitza el valor més baix.

Fórmula de correcció de temperatura:

Bref: Densitat de flux a temperatura de referència; B test: Densitat de flux mesurada.

2. Prova de pèrdua amb càrrega (IEC 60076-1 Apartat 11)

Mètode:

• Mesurada durant la prova d'impedància de curto circuit.

• Corrent de prova: corrent nominal; desviació de freqüència ≤ ±5%.

Fórmula de correcció de temperatura (per bobines de cobre)

Tref: Temperatura de referència (75°C); T test: Temperatura de la bobina durant la prova.

Paràmetres clau i toleràncies

Toleràncies de pèrdues (IEC 60076-1 Apartat 4.2):

• Pèrdua sense càrrega: es permet +15% (el valor mesurat no ha de superar el valor garantit).

• Pèrdua amb càrrega: es permet +15% (el valor mesurat no ha de superar el valor garantit).
  Pèrdues disperses:

Pèrdues causades pel flux de fuga en els components estructurals, evaluades mitjançant la separació del component d'alta freqüència o la imatge tèrmica.

Classes d'eficiència energètica i optimització de pèrdues

Segons l'IEC 60076-14 (Directrius d'eficiència energètica per transformadors de potència):

Pèrdues totals (P total):

β: Ràtio de càrrega (càrrega real / càrrega nominal).

Classes d'eficiència (p. ex., IE4, IE5) requereixen que les pèrdues totals es reduïsquen entre un 10%~30%, aconseguit mitjançant:

• Aci de silici de gran permeabilitat (reduint les pèrdues sense càrrega).

• Disseny de bobines optimitzat (minimitzant les pèrdues de corrents induïts).

Exemple d'aplicació pràctica

Cas: Transformador immès en oli de 35kV (IEC 60076-7)

Paràmetres nominals:

• Capacitat: 10 MVA

• Pèrdua sense càrrega garantida: 5 kW

• Pèrdua amb càrrega garantida: 50 kW (a 75°C).

Dades de prova:

Pèrdua sense càrrega: 5.2 kW (dins la tolerància +15% → límit de 5.75 kW).

Pèrdua amb càrrega (prova a 30°C):

Conclusió: La pèrdua amb càrrega supera la tolerància? Verifica contra 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Problemes comuns i consideracions

Temperatura ambiental:

Les proves s'han de realitzar entre -25°C a +40°C; es requereixen correccions fora d'aquest rang.

Pèrdues harmòniques:

Evalua les pèrdues harmòniques addicionals sota càrregues no sinusoidals segons l'IEC 60076-18.

Prova digital:

Utilitza sensors calibrats segons l'IEC 61869 per a la precisió.