Evaluación de pérdidas en transformadores basada en IEC 60076
I. Definiciones de Pérdidas en IEC 6007
IEC 60076-1 (Requisitos Generales) e IEC 60076-7 (Directrices de Carga) especifican dos tipos principales de pérdidas:
Pérdida sin Carga (P0)
Definición: Pérdidas medidas cuando la bobina primaria está energizada a tensión nominal y la bobina secundaria está en circuito abierto (dominadas por las pérdidas del núcleo).
Condiciones de Prueba
Medidas a frecuencia y tensión nominales (típicamente frecuencia sinusoidal de potencia).
Corregidas a temperatura de referencia (75°C para transformadores sumergidos en aceite, 115°C para transformadores secos).
Pérdida con Carga (Pk)
Definición: Pérdidas medidas cuando la bobina secundaria está en cortocircuito y la corriente nominal fluye a través de la bobina primaria (dominadas por las pérdidas de cobre).
Condiciones de Prueba:
Medidas a corriente y frecuencia nominales.
Corregidas a temperatura de referencia (75°C para sumergidos en aceite; varía para secos según la clase de aislamiento).
II. Pruebas y Cálculo de Pérdidas
Prueba de Pérdida sin Carga (IEC 60076-1 Cláusula 10)
Método
Medición directa utilizando un analizador de potencia (las pérdidas del instrumento deben restarse).
Tensión de prueba: tensión nominal ±5%, se utiliza el valor más bajo.
Fórmula de Corrección de Temperatura:
Bref: Densidad de flujo a la temperatura de referencia; B test: Densidad de flujo medida.
2. Prueba de Pérdida con Carga (IEC 60076-1 Cláusula 11)
Método:
Medido durante la prueba de impedancia de cortocircuito.
Corriente de prueba: corriente nominal; desviación de frecuencia ≤ ±5%.
Fórmula de Corrección de Temperatura (para bobinas de cobre)
Tref: Temperatura de referencia (75°C); T test: Temperatura de la bobina durante la prueba.
Parámetros Clave y Tolerancias
Tolerancias de Pérdidas (IEC 60076-1 Cláusula 4.2):
Pérdida sin carga: +15% permitida (el valor medido no debe exceder el valor garantizado).
Pérdida con carga: +15% permitida (el valor medido no debe exceder el valor garantizado).
Pérdidas Parasitarias:
Pérdidas causadas por el flujo de fuga en los componentes estructurales, evaluadas mediante la separación de componentes de alta frecuencia o imágenes térmicas.
Clases de Eficiencia Energética y Optimización de Pérdidas
Según IEC 60076-14 (Directrices de Eficiencia Energética para Transformadores de Potencia):
Pérdidas Totales (P total):
β: Relación de carga (carga real / carga nominal).
Clases de Eficiencia (por ejemplo, IE4, IE5) requieren que las pérdidas totales se reduzcan entre 10%~30%, logrado mediante:
Acero silicio de alta permeabilidad (reduce las pérdidas sin carga).
Diseño optimizado de las bobinas (minimiza las pérdidas por corrientes de Foucault).
Ejemplo de Aplicación Práctica
Caso: Transformador Sumergido en Aceite de 35kV (IEC 60076-7)
Parámetros Nominales:
Capacidad: 10 MVA
Pérdida sin carga garantizada: 5 kW
Pérdida con carga garantizada: 50 kW (a 75°C).
Datos de Prueba:
Pérdida sin carga: 5.2 kW (dentro de la tolerancia +15% → límite de 5.75 kW).
Pérdida con carga (probada a 30°C):
Conclusión: ¿La pérdida con carga excede la tolerancia? Verificar contra 50 × 1.15 = 57.5 kW.
VI. Problemas Comunes y Consideraciones
Temperatura Ambiental:
Las pruebas deben realizarse entre -25°C a +40°C; se requieren correcciones fuera de este rango.
Pérdidas Armónicas:
Evaluar pérdidas armónicas adicionales bajo cargas no sinusoidales según IEC 60076-18.
Pruebas Digitales:
Usar sensores calibrados según IEC 61869 para precisión.
