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.