Transformadores de frecuencia de red/línea

1 Prueba de transformadores de frecuencia de línea

Los transformadores aparecen en casi todos los productos eléctricos y electrónicos que se producen en el mundo, lo que genera una enorme necesidad de transformadores.
Probar los transformadores y los componentes bobinados es esencial antes del ensamblaje final del producto.
Esto filtra las fallas con anticipación, evita costosas reelaboraciones, reduce los costos de fabricación y mejora la confiabilidad general.

Por tanto, las pruebas del transformador requieren:
Métodos de fabricación rápidos, eficaces y con control de calidad
Pruebas al 100% asegurando cero rechazos enviados al cliente

Los transformadores laminados se utilizan principalmente como transformadores elevadores y reductores de frecuencia de línea, baja frecuencia y voltaje bajo/alto. Dos bobinas se enrollan sobre un núcleo de manera que estén acopladas magnéticamente. Las dos bobinas se conocen como primaria y secundaria.
El material del núcleo suele estar formado por láminas delgadas de un material magnético blando (de aproximadamente 0,35 mm de espesor), generalmente de acero al silicio al 4 %, llamadas laminaciones, que están aisladas entre sí mediante barniz. Estas láminas delgadas reducen las corrientes parásitas al aumentar la resistencia al flujo de dichas corrientes que provocan pérdidas.

Las corrientes de Foucault son uno de los dos elementos principales asociados con las pérdidas totales del núcleo. El segundo, la pérdida por histéresis, es la energía que se consume al cambiar el estado magnético del núcleo durante cada ciclo y las corrientes de Foucault son corrientes inducidas en el núcleo por flujos que varían con el tiempo.

El núcleo se ensambla parcialmente antes de insertar los devanados y, una vez insertados, las láminas laminadas restantes se intercalan para evitar que todas las juntas se junten en un solo lugar; luego, las juntas se escalonan de manera similar a la colocación de ladrillos.

Los transformadores laminados se utilizan en la mayoría de las aplicaciones de baja frecuencia, generalmente entre 50 Hz y 400 Hz. El primario tiende a tener una inductancia alta, lo que permite el uso de baja frecuencia con pérdidas mínimas en el núcleo. Los transformadores laminados proporcionan lo siguiente:

Elevador de alto voltaje.
Reductor de bajo voltaje.
Salida de alta corriente.
Aislamiento.

Para los fines de este documento, nos concentraremos en los transformadores reductores laminados. Al diseñar el número de vueltas en los devanados primario y secundario, se puede realizar cualquier transformador reductor o elevador deseado.

El acoplamiento entre el primario y el secundario debe ser estrecho en un transformador de potencia para reducir la reactancia de fuga; de lo contrario, la caída de reactancia será considerable y variará con el voltaje y la corriente secundarios. Por lo tanto, los transformadores laminados se enrollan con devanados concéntricos (el primario y el secundario se enrollan con la mitad de las vueltas en la rama del núcleo, una sobre la otra (para dar un acoplamiento estrecho) con aislamiento intermedio).

Los probadores de transformadores Voltech combinan prácticamente todas las pruebas en una sola caja, lo que da como resultado un tiempo de prueba rápido, evitando la reconfiguración para cada prueba.

2 Pruebas críticas de transformadores para transformadores de frecuencia de línea

Parámetro de prueba	Crítico para	Elementos esenciales del probador
Corriente magnetizante (MAGI)	Compruebe que el transformador se ha montado correctamente, con el número adecuado de vueltas y el grado correcto de aislamiento magnético. material para el núcleo y el entrehierro correcto si es necesario.	Verifique las espiras primarias y el material del núcleo correcto correctamente ensamblado
Resistencia (R)	Verifique que el cable sea correcto y que la terminación de la soldadura sea buena.	DCR es la resistencia de corriente continua (CC) que ofrece un inductor debido a la resistencia del bobinado. Se expresa en ohmios o miliohmios como máximo.
Potencia (WATT)	Medición de pérdida de núcleo para confirmar que el transformador se ha ensamblado correctamente	La potencia medida es la potencia disipada por los efectos de corrientes parásitas e histéresis en el núcleo. y se conoce como pérdida de núcleo
Alta potencia (HPAC)	Asegura que los devanados estén posicionados correctamente con los materiales correctos para proporcionar el nivel requerido de aislamiento de seguridad.	Mide y controla el voltaje aplicado durante toda la duración de la prueba. El AT3600 aplica un voltaje entre dos grupos de devanados (o núcleo) y los devanados de cada grupo se ponen en cortocircuito entre sí.
SOBRETENSIÓN (SURG)	Verifique las espiras en cortocircuito. Asegúrese de que el material de aislamiento alrededor del alambre de cobre (generalmente laca) no ha sido dañado durante la fabricación	Se descarga un impulso de alta energía en un devanado. El transformador se caracteriza por el área bajo la forma de onda, medida en voltios-segundos.
Resistencia de aislamiento (IR)	Verificar la integridad de la aislamiento entre separados bobinados, o entre un bobinado y un núcleo o pantalla.	El comprobador aplica un voltaje de CC entre dos grupos de devanados y los devanados de cada grupo se ponen en cortocircuito entre sí.
MAGX, VOCX, WATX, STRX	Amplíe el rango de prueba con la interfaz de CA

3 Fundamentos de los transformadores

Un voltaje alterno, Vin, aplicado al primario crea una corriente alterna Iin en el devanado primario.
La corriente produce un flujo magnético alterno en el núcleo.
El flujo magnético alterno genera un voltaje, Vout, en el secundario.
Para ondas sinusoidales, la densidad de flujo, B = Vin / ( 4,44 NA f) donde
N = Número de vueltas
A es el área de la sección transversal del núcleo
f es la frecuencia.

Dado que para un transformador dado, B, A y f son constantes: -

Transformadores
Aumentar o reducir el voltaje de CA
Aumentar o reducir la corriente alterna

Debido a que no hay conexión eléctrica entre los devanados primario y secundario, proporcionan aislamiento de un circuito eléctrico a otro.
Son estas propiedades únicas de los transformadores las que hacen que sean tan ampliamente utilizados en todo tipo de equipos eléctricos/electrónicos.

4 núcleos de transformador

Las pérdidas de potencia del núcleo comprenden:
a) las pérdidas por histéresis por magnetización y desmagnetización del núcleo a través del bucle BH,
b) más cualquier pérdida adicional por corrientes de Foucault

Sección transversal de: ferrita, laminada, núcleo sólido

En un núcleo sólido, la corriente puede circular dentro del material del núcleo generando pérdidas I ² R (resistivas).
Los núcleos de hierro generalmente están laminados para restringir el camino de la corriente y reducir este efecto.
Los núcleos de ferrita tienen una resistencia aún mayor y, por lo tanto, pérdidas por corrientes de Foucault muy bajas.

Circuito equivalente de 5 transformadores

Un transformador ideal tiene:
- No hay pérdidas.
- Perfecto acoplamiento entre devanados.
- Impedancia de circuito abierto infinita (corriente sin carga = 0).
- Aislamiento infinito entre devanados.

En realidad, los transformadores prácticos muestran características que difieren de las de un transformador ideal.
Muchas de estas características pueden representarse mediante un circuito equivalente de transformador.

Circuito equivalente de transformador real

En el circuito equivalente del transformador para el caso de la "vida real"
Ls y Rs se utilizan para modelar el efecto de las pérdidas del núcleo.
R1, R2, R3 son las resistencias de los devanados.
Ll es la inductancia de fuga.
C1, C2 y C3 son las capacitancias entre devanados.

7 Capacidad esencial

Los probadores Voltech AT tienen la capacidad incorporada que se describe a continuación.

Para aprovechar esta capacidad, los comprobadores pueden estar equipados con una serie de pruebas diferentes, como inductancia, resistencia de CA, relación de vueltas, vatios o alto voltaje de CA.
Las pruebas se venden en paquetes como Estándar o Oro o pueden comprarse individualmente y ser instaladas por el usuario mediante una actualización de firmware.

8 Capacidad extendida

Alimentación de CA externa (AT5600 + AT3600): fuente de alimentación flexible para transformadores más grandes .
La fuente de CA interna programable del AT se puede utilizar para proporcionar hasta 270 V a 2 A RMS desde 20 Hz a 1500 Hz.
Esta fuente de alimentación se utiliza para medir corriente de magnetización, vatios y voltajes de circuito abierto en transformadores laminados de hierro.
Las pruebas generalmente se realizan con el transformador sin carga o en circuito abierto, de modo que se pueden probar transformadores con una potencia nominal de 2 kVA o más.
Esta fuente de CA interna tiene varias ventajas, quizás la más importante sea la capacidad de aumentar el voltaje y la corriente bajo control de software en tiempo real para minimizar la corriente de entrada y el tiempo de prueba.

La interfaz de CA de Voltech permite que fuentes de CA externas (incluidos transformadores elevadores o reductores simples) proporcionen energía de CA extendida sin problemas dentro del entorno de prueba de AT.

Con la interfaz de CA, la capacidad AT se puede ampliar hasta 600 V a 10 A RMS

Las fuentes de CA externas que pueden integrarse en el entorno de prueba AT3600 incluyen:

Transformadores elevadores simples (que proporcionan hasta 600 V a 0,8 A)
Transformadores reductores simples (que proporcionan hasta 10 A a 20 V)
Fuentes de CA externas totalmente programables (que proporcionan hasta 600 V a 10 A).

Pruebas para el AT3600 + AT5600 con la interfaz de CA

9 Polarización de CC externa: condiciones de prueba de saturación real para transformadores de potencia y reactancias

Los transformadores de potencia y las bobinas de choque que transportan una corriente continua elevada son comunes en las fuentes de alimentación y los inversores. Probar estas piezas a su corriente continua nominal proporciona una confianza total de que las piezas se han bobinado, ensamblado y terminado correctamente.

La fuente de corriente CC Voltech DC1000 25A se integrará perfectamente en el entorno de prueba AT3600 o ATi para proporcionar hasta 250 A (10 x DC1000 en paralelo) de corriente de polarización CC suave y programable con un efecto mínimo en la medición de inductancia de CA.

Corriente continua programable de 25 amperios
250 amperios con 10 x DC1000
Funciona perfectamente con AT3600 o ATi
El diseño único del inductor electrónico minimiza el efecto en la medición de la inductancia de CA
Se puede utilizar en casi cualquier medidor LCR. Alternativa para los tipos Agilent, Wayne Kerr y Chroma.

Pruebas para el DC1000 y AT3600/ AT5600 / ATi