Ensaios em curto-circuito de transformadores

Configuração para ensaios em curto-circuito de transformadores

Os protótipos de transformadores são submetidos a testes de desempenho antes da produção (ensaios de tipo). Após a fabricação, os transformadores são submetidos a testes antes do comissionamento para confirmar a conformidade com os requisitos normativos e regulatórios (ensaios de aceitação). Os testes de perda de carga fazem parte dos ensaios de rotina e de aceitação especificados pela norma internacional IEC 60076.

O ensaio em curto-circuito determina as perdas no cobre de um transformador de potência quando este opera em condições de curto-circuito em carga completa. O lado primário do transformador de potência está (além da fonte de alimentação CA) conectado ao analisador de potência, enquanto o lado secundário (todas as fases) está em curto-circuito. Um transformador que apresenta altas perdas no cobre é menos eficiente, pois dissipa energia gerando calor desperdiçado. Além disso, corre maior risco de falhar devido à sobrecarga e ao superaquecimento.

A medição precisa das perdas no cobre do transformador verifica se um transformador de potência é capaz de funcionar conforme especificado sob a corrente nominal.

Ensaios em circuito aberto de transformadores em vazio

Enquanto as perdas em carga só ocorrem quando um transformador está operando sob carga, as perdas em vazio ocorrem sempre que ele está ligado, independentemente da carga. Além de realizar um ensaio em curto-circuito para obter a medição das perdas no cobre do transformador, um ensaio em circuito aberto mede as perdas no ferro em condições de vazio. O analisador de potência está conectado no lado primário do transformador (de alta tensão), e o lado secundário permanece em circuito aberto, sem nenhuma carga conectada.

Saiba mais sobre os ensaios em circuito aberto do transformador

Ensaio em curto-circuito para determinação das perdas em carga do transformador

As perdas no cobre ocorrem sempre que os enrolamentos do transformador estão sob carga. Essas perdas são causadas principalmente pelo aumento da resistência interna quando é aplicada uma carga. A medição da perda total em carga (cobre) na corrente nominal determina a eficiência do transformador e a perda de energia em condições de carga total.

Os testes multicanais capturam os seguintes dados para cada fase individual e para o sistema como um todo em uma única configuração:

• Potência: mede a potência de curto-circuito, por fase e no total, para determinar as perdas no cobre em carga nominal total
• Corrente: mede a corrente aplicada, por fase, para confirmar quando a corrente nominal do transformador é atingida
• Tensão: mede a tensão de operação, por fase, à medida que a corrente é aumentada até o valor nominal
• Impedância: mede a impedância por fase e a impedância total em toda a faixa de teste para caracterizar o comportamento tanto individual quanto em nível de sistema

Motivos das perdas no cobre do transformador

As perdas de carga não podem ser totalmente eliminadas, mas o design do transformador pode ser otimizado para maximizar a eficiência e minimizar a perda de energia.

A perda no cobre é aumentada por:

• Resistência do condutor: a função do condutor de cobre é conduzir a corrente elétrica. Os enrolamentos condutores feitos de material de maior resistência, com menor área de seção transversal e maior comprimento aumentam as perdas de carga.
• Magnitude da corrente de carga: como as perdas em carga aumentam proporcionalmente ao quadrado da carga, uma corrente mais alta aumenta a perda no cobre.
• Temperatura de operação: uma temperatura mais elevada dos enrolamentos aumenta a resistência e as perdas em carga.

Desafios nos ensaios em curto-circuito de transformadores

Os fabricantes estão aprimorando continuamente seus designs e adotando novos materiais para produzir transformadores ainda mais confiáveis e com menores perdas. Ao mesmo tempo, as normas, especificações e regulamentações estão se tornando cada vez mais exigentes. A busca contínua por transformadores mais eficientes para apoiar a transição energética global apresenta uma série de desafios nos ensaios em curto-circuito:

• Captura de uma ampla variedade de parâmetros elétricos, incluindo potência, corrente, tensão e frequência, em uma única configuração de medição.
• Obtenção de medições precisas por meio de uma ferramenta multifuncional para permitir uma análise detalhada nos domínios do tempo e da frequência.
• Em conformidade com normas internacionais como a IEC 60076.
• Cálculo da perda de energia em curto-circuito corrigida devido a variações de temperatura em relação à temperatura de referência especificada do enrolamento.
• Avaliação e medição simultâneas da impedância total e específica de cada fase.
• Documentação de testes em conformidade com as normas de auditoria.
• Exportação de dados compatível com aplicações de terceiros.

Nossa solução para testes em curto-circuito de transformadores

Fabricantes e laboratórios de ensaio contam com o analisador de potência de precisão LMG671 para a realização de ensaios em curto-circuito precisos e completos. Ele oferece medição multicanal flexível e fornece dados em conformidade com as normas para testes precisos, completos e rápidos de transformadores de potência.

Os fabricantes e laboratórios de ensaio podem utilizar um analisador de potência de precisão como plataforma única de medição para coletar todos os dados relevantes e obrigatórios que, de outra forma, exigiriam o uso de uma série de instrumentos convencionais, como um medidor de potência, um osciloscópio, um multímetro digital e um registrador de dados.

• Até sete módulos de medição de potência medem as tensões, correntes e potência de todas as fases, garantindo conectividade total.
• Uma interface de sinal de processo (PSI) coleta dados adicionais relevantes para as condições ambientais de teste, como temperatura, umidade e vibração.
• As medições são altamente precisas em uma ampla faixa dinâmica de corrente.
• Menus de medição pré-configuráveis para ensaios em vazio e em curto-circuito podem ser carregados e personalizados pelo usuário para simplificar os procedimentos de teste.
• O software opcional de cálculo de transformação estrela-triângulo L6-OPT-SDC calcula com precisão os valores de potência por fase para diversas configurações de conexão de transformadores
• Os resultados dos testes são padronizados, confiáveis e comparáveis.