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 produce el mundo, lo que genera una enorme necesidad de transformadores.
Es esencial probar los transformadores y los componentes bobinados antes del ensamblaje final en el producto.
Esto filtra las fallas con anticipación, evita costosas reelaboraciones, reduce los costos de fabricación y mejora la confiabilidad general.

Por lo tanto, las pruebas de transformadores requieren:
Métodos de fabricación rápidos y eficaces con control de calidad.
Pruebas 100 % que garantizan cero rechazos enviados al cliente

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

Las corrientes de Foucault son uno de los dos elementos principales asociados con las pérdidas generales del núcleo. La segunda, la pérdida por histéresis, es la energía consumida al cambiar el estado magnético del núcleo durante cada ciclo y las corrientes parásitas son corrientes inducidas en el núcleo por flujos que varían en el tiempo.

El núcleo se ensambla parcialmente antes de insertar los devanados y, una vez insertados, las láminas laminadas restantes se entrelazan para evitar que todas las juntas lleguen a un solo lugar; luego, las juntas se escalonan de manera similar a como se colocan los 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 alta inductancia, 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 baja tensión.
Salida de alta corriente.
Aislamiento.

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

El acoplamiento entre el primario y el secundario debe ser firme en un transformador de potencia para reducir la reactancia de fuga; de lo contrario, la caída de la reactancia será considerable y variará con el voltaje y la corriente del secundario. Por lo tanto, los transformadores laminados están enrollados con devanados concéntricos (el primario). y secundaria se enrollan con la mitad de las vueltas en la rama central, 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 necesidad de tener que volver a configurar 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)	Verifique que el transformador haya sido ensamblado correctamente, con el número apropiado de vueltas, el grado correcto de magnético material para el núcleo y el entrehierro correcto si es necesario.	Verifique las vueltas primarias y corrija el material del núcleo correctamente ensamblado.
Resistencia (R)	Verifique que el cable sea correcto y que la terminación de soldadura sea buena.	DCR es la resistencia de corriente continua (DC) que ofrece un inductor debido a la resistencia del devanado. Expresado en ohmios o miliohmios máximo.
Potencia (VAtios)	Medición de pérdida del núcleo para confirmar que el transformador se ha ensamblado correctamente	La potencia medida es la potencia disipada por los efectos de las corrientes parásitas y la histéresis en el núcleo. y se conoce como pérdida central
Alto potenciómetro (HPAC)	Garantiza que los devanados estén colocados correctamente con los materiales correctos para proporcionar el nivel requerido de aislamiento de seguridad.	Mide y controla la tensión aplicada 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 están en cortocircuito.
AUMENTADO (SURG)	Verifique las vueltas en corto. Garantiza que el material aislante alrededor del alambre de cobre (normalmente laca) no ha sufrido daños durante la fabricación	Un impulso de alta energía se descarga en un devanado. El transformador se caracteriza por el área bajo la forma de onda, medida en voltios-segundos.
Resistencia de aislamiento (IR)	Comprobar la integridad del aislamiento entre separados devanados, o entre un devanado y un núcleo o pantalla.	El probador aplica un voltaje de CC entre dos grupos de devanados y los devanados de cada grupo están en cortocircuito.
MAGX, VOCX, WATX, STRX	Amplíe el rango de prueba con interfaz de CA

3 conceptos básicos del transformador

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
Incrementar o disminuir la corriente alterna

Debido a que no existe 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 los hacen tan utilizados en todo tipo de equipos eléctricos/electrónicos.

4 núcleos de transformador

Las pérdidas de energía central comprenden,
a) las pérdidas por histéresis al magnetizar y desmagnetizar el núcleo a través del bucle BH,
b) más cualquier pérdida adicional por corrientes parásitas

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 suelen estar laminados para restringir el paso de la corriente y reducir este efecto.
Los núcleos de ferrita tienen una resistencia aún mayor y, por lo tanto, pérdidas por corrientes parásitas muy bajas.

5 circuito equivalente de transformador

Un Transformador Ideal tiene:
- Sin 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"
Se utilizan L y R 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 hacer uso de esta capacidad, los probadores pueden equiparse con varias pruebas diferentes, como inductancia, resistencia de CA, relación de vueltas, vatios o alto voltaje de CA.
Las pruebas se venden en paquetes como Standard o Gold o pueden comprarse individualmente y el usuario puede instalarlas 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 de 20 Hz a 1500 Hz.
Este suministro se utiliza para medir corriente magnetizante, 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 puedan probar transformadores con capacidad 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 del 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 AC

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

Los transformadores de potencia y las bobinas de choque que transportan una alta corriente continua son comunes en las fuentes de alimentación y los inversores. Probar estas piezas a su corriente CC nominal proporciona total confianza de que las piezas han sido bobinadas, ensambladas y terminadas correctamente.

La fuente de corriente CC Voltech DC1000 de 25 A 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 la inductancia de CA.

Corriente CC 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 DC1000 y AT3600/AT5600/ATi