Relación de vueltas: tipos de pruebas disponibles
Una explicación de la relación de vueltas y varios métodos para obtener las mejores mediciones
1. Introducción a la relación de vueltas
Los transformadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones eléctricas o electrónicas y proporcionan funciones que van desde el aislamiento y la elevación o reducción de voltaje y corriente hasta el rechazo de ruido, la medición de señales, la regulación y una serie de funciones particulares para aplicaciones específicas.
Para comprobar que un transformador cumple con su especificación de diseño, se deben probar varias funciones y una de las pruebas más utilizadas es la relación de vueltas.
Esta nota técnica revisará brevemente la teoría básica de la relación de vueltas y luego presentará algunos problemas adicionales que deben considerarse al probar esta característica crítica del transformador.
2. Teoría básica
La relación de vueltas de un transformador se define como el número de vueltas de su secundario dividido por el número de vueltas de su primario.
La relación de voltaje de un transformador ideal está directamente relacionada con la relación de vueltas: 
La relación de corriente de un transformador ideal es inversamente proporcional a la relación de vueltas: 
Donde Vs = voltaje secundario, Is = corriente secundaria, Vp = voltaje primario, Ip = corriente primaria, Ns = número de vueltas en el devanado secundario y Np = número de vueltas en el devanado primario.
Por lo tanto, la relación de vueltas de un transformador define al transformador como elevador o reductor.
Un transformador elevador es aquel cuyo voltaje secundario es mayor que su voltaje primario y un transformador que aumenta el voltaje reducirá la corriente.
Un transformador reductor es aquel cuyo voltaje secundario es menor que su voltaje primario y un transformador que reduce el voltaje aumentará la corriente.
Definiciones de relación de vueltas de voltaje y corriente
3. Factores que afectan las mediciones de la relación de vueltas
Con un transformador teórico, "ideal", la relación de las vueltas físicas en cualquier devanado podría establecerse simplemente midiendo el voltaje de salida RMS en un devanado, mientras se aplica un voltaje de entrada RMS conocido de una frecuencia apropiada a otro devanado.
En estas condiciones, la relación entre los voltajes de entrada y salida sería igual a la relación de vueltas físicas de estos devanados.
Desafortunadamente, sin embargo, los transformadores "reales" incluyen una serie de propiedades eléctricas que resultan en una relación de voltaje o corriente que puede no ser igual a la relación de vueltas física.
El siguiente diagrama esquemático ilustra las propiedades eléctricas de un transformador real, con el componente del transformador ideal mostrado en el centro, más los componentes eléctricos que representan varias propiedades adicionales del transformador. 
- L1, L2 y L3 representan la inductancia de fuga primaria y secundaria causada por el acoplamiento magnético incompleto entre los devanados.
- R1, R2 y R3 representan la resistencia (o pérdida de cobre) de los devanados primario y secundario.
- C1, C2 y C3 representan la capacitancia entre devanados.
- Lp representa la pérdida del núcleo de inductancia magnetizante.
- Rp representa la pérdida de núcleo a la que contribuyen tres áreas: pérdida por corrientes de Foucault (aumenta con la frecuencia), pérdida por histéresis (aumenta con la densidad de flujo) y pérdida residual (debida parcialmente a la resonancia).
4. Tipos de pruebas de relación de vueltas
Al considerar la gama de elementos que se muestran en el esquema del transformador y considerar también los diferentes requisitos de las diferentes aplicaciones del transformador, se puede ver que ninguna técnica de medición por sí sola satisfará completamente todas las cuestiones de relación de vueltas.
Por este motivo, los comprobadores de transformadores de la serie AT de Voltech ofrecen cinco técnicas diferentes de medición de relación de vueltas, que pueden seleccionarse individualmente para satisfacer necesidades específicas.
Las especificaciones básicas y el rango de medición de voltaje/frecuencia se pueden ver en nuestra página de especificaciones del AT5600
TR (relación de vueltas)
Esta prueba energiza cualquier devanado elegido a un voltaje específico y mide el voltaje inducido en cualquier otro devanado.
Luego, los resultados se presentan como una relación (por ejemplo, 2:1, 5:1, etc.). Los probadores Voltech AT hacen esto dividiendo un voltaje por el otro mientras compensan la resistencia del devanado.
También se mide la fase: ‘en fase’ (polaridad positiva) y ‘antifase’ (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
TRL (relación de vueltas por inductancia)
Esta prueba energiza por separado dos devanados seleccionados y mide el valor de inductancia de cada devanado.
Los resultados se presentan luego como una relación de vueltas (por ejemplo, 2:1, 5:1, etc.) calculada a partir de la raíz cuadrada de los valores de inductancia.
La fase también es: 'en fase' (polaridad positiva) y 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
LVOC (circuito abierto de bajo voltaje)
Esta prueba aplica un voltaje al devanado primario, lee el voltaje inducido en el devanado secundario y presenta los resultados como un voltaje secundario (por ejemplo, 2,545 V).
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
VOC (circuito abierto de voltaje - solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba utiliza el mismo principio que LVOC pero utilizando un generador de alta potencia, capaz de energizar un devanado a voltajes de hasta 270 V.
La prueba es adecuada para probar transformadores de potencia de baja frecuencia.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
VOCX (circuito abierto de voltaje con fuente externa - solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba, que se utiliza junto con el dispositivo de interfaz de CA Voltech.
Esto controlará una fuente de CA externa o un transformador elevador para probar transformadores de mayor potencia y mayor voltaje de hasta 600 V y 10 A.
También se mide la fase: ‘en fase’ (polaridad positiva) y ‘antifase’ (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
5. Prueba de elección de la relación de vueltas correcta
Para determinar qué tipo de prueba de relación de vueltas es más apropiada para un transformador en particular, se deben considerar una serie de cuestiones.
La siguiente tabla muestra cada prueba con una descripción, las especificaciones relacionadas y un resumen del beneficio proporcionado por esa prueba.
Prueba | Descripción / Especificación | Uso o beneficio |
|---|---|---|
| ES | Relación entre voltios de entrada y de salida Rango de medición: 1:30 a 30:1 Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Muestra la relación eléctrica real como se espera en funcionamiento cuando se energiza un devanado primario. La relación medida con esta prueba incluye por tanto las pérdidas que normalmente se encuentran en el transformador, lo que dará como resultado una relación mayor que la de las espiras físicas pero que refleja la relación de tensión real esperada por el diseñador. |
| TRL | Relación de vueltas calculada a partir de la inductancia Rango de medición: 1:30 a 30:1 Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Reduce el efecto de las pérdidas del transformador en la relación de vueltas medida, dando una aproximación más cercana a la relación de vueltas física. Esto es particularmente beneficioso cuando las vueltas reales son de interés pero el transformador tiene una gran proporción de inductancia de fuga que puede tener un efecto significativo en la relación de voltaje. |
| LVOC | Voltios de salida medidos con entrada de bajo voltaje Rango de medición: 100 μV a 650 V (100 μV a 5 V ATi) Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Similar a TR pero presenta el voltaje de salida real en lugar de la relación de voltaje. Esto simplifica la entrada del límite de prueba cuando la especificación del transformador se ha derivado de mediciones del voltímetro. |
| COV | Voltios de salida medidos con entrada de alto voltaje externa Rango de medición: 100 μV a 650 V Rango de voltaje: 5 V - 600 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 1 MHz Precisión: 0,1 % | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que están por encima de la capacidad de prueba de VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el dispositivo de interfaz de CA Voltech, la prueba VOCX proporciona pruebas completamente automáticas de transformadores de alta potencia a su voltaje de trabajo especificado. |
| VOCX | Voltios de salida medidos con entrada de alto voltaje externa Rango de medición: 100 μV a 650 V | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que están por encima de la capacidad de prueba de VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el dispositivo de interfaz de CA de Voltech, la prueba VOCX proporciona una prueba completamente automática de transformadores de alta potencia a su voltaje de trabajo especificado. |
6. Conclusión sobre la prueba de la relación de vueltas
Si bien la relación de vueltas puede ser una función bien conocida y muy fundamental en un transformador, se puede observar que probar esta función de manera efectiva requiere la consideración de muchas cuestiones.
Al proporcionar una gama flexible de opciones de prueba de relación de vueltas, el Voltech AT5600 brinda a los diseñadores y fabricantes la oportunidad de seleccionar las pruebas más apropiadas para cualquier diseño de transformador y, por lo tanto, optimizar la calidad y la eficiencia de su proceso de prueba.
Si tiene preguntas sobre cualquiera de las otras funciones de prueba disponibles para los probadores de transformadores de la serie AT de Voltech, no dude en contactarnos.