Ensaios em circuito aberto de transformadores

Configuração do transformador para ensaios em vazio

Para garantir a máxima eficiência e o mínimo de perda de potência, os transformadores são testados antes da produção em série para avaliar se são adequados às aplicações pretendidas (ensaio de tipo) e, novamente, após a fabricação, para confirmar sua qualidade, confiabilidade e conformidade com os requisitos normativos e regulatórios aplicáveis (ensaio de aceitação).

Em primeiro lugar, o ensaio de perda em vazio mede as perdas no ferro de um transformador de potência quando este opera em condições realistas, sem nenhuma carga conectada. O analisador de potência está conectado nos lados de alta tensão e primário do transformador, enquanto o lado secundário permanece em circuito aberto. É por isso que o ensaio de perda em vazio também é conhecido como teste em circuito aberto. A medição precisa das perdas no ferro do transformador é uma parte fundamental de todos os ensaios de aceitação e de tipo.

Perdas no ferro vs. perdas no cobre: ensaio em curto-circuito de transformadores

Após o ensaio em vazio, o ensaio em curto-circuito segue uma abordagem inversa para obter a medição das perdas no cobre do transformador. O lado primário do transformador de potência está conectado ao analisador de potência, enquanto o lado secundário (todas as fases) está em curto-circuito.

Saiba mais sobre o procedimento de ensaio em curto-circuito de um transformador.

Medição das perdas no ferro, da corrente em vazio e da potência corrigida em testes de transformadores de potência

As perdas em vazio são aproximadamente constantes e ocorrem sempre que um transformador de potência é energizado. Para quantificar essas perdas, os testes multicanais capturam os seguintes parâmetros em uma única configuração de medição, para cada fase e para o sistema como um todo:

• Potência: a medição das perdas e da potência ativa determina as perdas no ferro do transformador.
• Corrente: a medição da corrente de magnetização caracteriza a corrente necessária para criar e manter o fluxo magnético no núcleo.
• Tensão: as condições de teste são verificadas durante a operação na tensão nominal.
• Frequência: a frequência no ponto de operação de teste é medida para permitir a determinação da potência corrigida, levando em consideração as influências do ambiente de teste.

Motivos para a medição da perda no ferro

As perdas no núcleo separado, medidas durante um ensaio em circuito aberto, podem ser atribuídas principalmente às perdas por histerese e às perdas por correntes parasitas:

• A perda por histerese é causada pelo atrito magnético que gera calor à medida que a corrente alternada inverte de direção, magnetizando e desmagnetizando repetidamente o núcleo. Um núcleo de aço de qualidade inferior com maior histerese pode aumentar a perda de potência. O aço elétrico de alto desempenho apresenta maior resistividade elétrica, maior permeabilidade magnética e menores perdas no núcleo. O design do núcleo e a frequência da fonte de corrente alternada fornecida também podem afetar as perdas por histerese.
• A perda por correntes parasitas é causada pelas correntes circulantes induzidas nas lâminas do núcleo, que geram calor. Lâminas mais espessas aumentam as perdas por correntes parasitas, enquanto lâminas mais finas reduzem as perdas de potência. O isolamento entre as lâminas deve ser adequado, e as partes danificadas do isolamento devem ser removidas para garantir um desempenho ideal. Um caminho de fluxo otimizado também melhora a eficiência magnética e ajuda a reduzir as perdas no ferro.

Desafios nos ensaios em vazio de transformadores

A tecnologia dos transformadores está em constante evolução e as normas correspondentes são atualizadas regularmente. Ao realizar ensaios em circuito aberto de transformadores, os fabricantes e os laboratórios de ensaio enfrentam uma série de desafios:

• Obtenção de todos os parâmetros elétricos necessários para testes avançados: potência, corrente, tensão e frequência devem, idealmente, ser captados por um único instrumento preciso, multicanal e de alto desempenho em uma única configuração de medição.
• Conformidade com as normas da Comissão Eletrotécnica Internacional (por exemplo, IEC 60076): a série internacional de normas para transformadores de potência especifica métodos de medição, regras e tolerâncias que os testes de transformadores devem respeitar.
• Precisão da medição com baixo fator de potência (precisão de amplitude e precisão de fase): a baixa corrente e o baixo fator de potência durante os ensaios em vazio amplificam a influência das tolerâncias de erro e, portanto, exigem alta precisão do instrumento.
• Medição corrigida de potência: os valores de medição comparáveis e padronizados devem levar em conta as influências do ambiente de teste, assim como os desvios em relação às condições nominais de alimentação.
• Exportação de dados compatível e documentação de testes em conformidade com as normas de auditoria: os parâmetros medidos precisam ser armazenados, processados e exportados em formatos rastreáveis e compatíveis com relatórios e aplicações de terceiros.

Nossa solução de medição de potência para testes em vazio de transformadores

O analisador de potência de precisão LMG671, com seus canais de corrente do tipo S, oferece testes precisos e eficientes em toda a sequência de testes de transformadores. Durante os ensaios em circuito aberto (em vazio), quando o fator de potência é baixo, a precisão da medição é mantida. Durante os testes em curto-circuito, em que as correntes são elevadas, ele mantém a precisão mesmo em alta potência — tudo isso sem precisar sacrificar uma capacidade em detrimento da outra.

O LMG671 combina as funcionalidades essenciais e os recursos de análise de um medidor de potência de precisão, um osciloscópio, um multímetro digital e um registrador de dados — tudo em um único instrumento. Trata-se de um analisador de potência multifuncional que oferece medições multicanal flexíveis e fornece dados em conformidade com as normas.

• Conectividade total: até sete slots que podem ser equipados com canais de medição de potência e/ou interfaces de sinal de processo (PSI) para medir a potência de todas as fases.
• Sinais adicionais de sensores: uma integração de PSI para a coleta de sinais analógicos e/ou digitais relevantes para o ponto de operação, tais como as condições da unidade em teste e ambientais, incluindo temperatura, umidade e vibração.
• Precisão na medição de fatores de potência baixos: ajuste de temporização interno na ordem de nanossegundos entre as entradas de medição de corrente e tensão em todos os canais, garantindo medições de potência inequívocas e altamente precisas, mesmo com fatores de potência extremamente baixos, de até ≤ 0,001.
• Tolerâncias na medição de potência: cobertura completa da faixa do fator de potência, de FP = 0 a 1, evitando os termos de erro complexos ou componentes de erro ocultos que, de outra forma, poderiam surgir em condições de baixo fator de potência.
• Menu de medição personalizável e orientado para aplicações: visões gerais abrangentes com menus de medição personalizados que reúnem todas as características de medição disponíveis numericamente ou visualmente.
• Cálculo estrela-triângulo integrado: conversão precisa de tensão de triângulo-estrela, fornecendo potências de fase individuais corretas por meio da opção de software L6-OPT-SDC.
• Padronização: resultados de teste precisos, confiáveis e comparáveis, em conformidade com a norma IEC 60076.