Medición de la resistencia del bobinado

Si la verificación del correcto funcionamiento de cualquier parte de nuestro sistema eléctrico es importante, la verificación de los transformadores es la pieza clave en el sistema eléctrico de potencia.

La experiencia en el diseño, fabricación y reparación de transformadores nos ha permitido conocer los aspectos más importantes para el control y la verificación, garantizando el correcto funcionamiento de transformadores durante su larga vida útil.

La necesidad de verificar y acreditar que el transformador fabricado cumple con las características obliga a someter a ambas partes a una serie de ensayos acordados por organismos autorizados siguiendo la norma.

Los ensayos para realizar a los transformadores nuevos y su procedimiento de realización están detallados y descritos en la norma: UNE-EN 60076 correspondiente con la IEC-76, como su nombre indica.

 En este artículo se estudiará la medición de resistencia de bobinados del transformador.

La medida de la resistencia de los arrollamientos tiene tres objetivos principales:

1. Verificar si existen conexiones flojas o abiertas en el arrollamiento.
2. Verificar la calidad de las conexiones por soldadura en los arrollamientos.
3. Obtener el valor de las resistencias, necesarias para el cálculo de pérdidas de carga y para el ensayo de calentamiento.

Debido a la baja resistencia de los arrollamientos de los transformadores de potencia, los métodos convencionales de medición no son de aplicación. En su lugar, se emplearán medidores especializados denominados genéricamente como “óhmetros de cuatro hilos”.

El término “cuatro hilos” hace referencia al número de cables necesarios para efectuar la medida de la resistencia según el esquema del Thomson.

El método de medición empleado debe tener en cuenta que la constante de tiempo de un transformador en vacío puede ser de varios segundos, especialmente en unidades de gran potencia. Por tanto, la corriente continua tarda un tiempo en estabilizarse y las mediciones se deben de realizar cuando la corriente es constante.

Otro aspecto de importancia es el efecto de la temperatura sobre la resistencia. Como hemos comentado anteriormente la resistividad de los materiales depende en mayor o medida de la temperatura en una relación denominada coeficiente de temperatura. Los materiales empleados para la realización de los arrollamientos de los transformadores, cobre y aluminio fundamentalmente tienen un coeficiente de temperatura relativamente alto lo que provoca que las pérdidas por efecto Joule en los arrollamientos sean, además de cuadráticas con la intensidad de la corriente, directas con la temperatura.

Como el intervalo entre el que varía la temperatura de los arrollamientos es pequeño se puede emplear la forma simplificada de la variación de la resistividad con la temperatura, con la que podríamos escribir la siguiente expresión para la resistividad a una cierta temperatura:

      ρθ2 = ρθ1 • [ 1 + α20 • (θ2 - θ1)]

Donde:

 ρθ2: es la resistividad de una cierta temperatura, en Ω∙mm²/mm

 ρθ: es la resistividad del metal conductor, a temperatura ambiente, convencionalmente a 20ºC, en Ω∙mm²/mm

α20: es el coeficiente de temperatura, o de variación de la resistividad con la temperatura, del metal conductor a 20ºC con masa constante y dilatación libre. Para el cobre-tipo recocido, según la UNE 2003 es de 0,00393 ohmios por grado Celsius, y de 0,00407 para el aluminio, según la UNE 2196.

θ2: Es la temperatura a la que se quiere calcular la resistividad, en ºC

θ1: Es la temperatura ambiente, en ºC

Las normas establecen las temperaturas de referencia a la cual se deben especificar las resistencias y todos aquellos parámetros que dependen de la temperatura. En España, por ejemplo, la temperatura de los transformadores sumergidos en aceite es de 75ºC.

En DIGAMEL Subestaciones, ofrecemos una gama completa de los equipos necesarios para la realización de la medida de la resistencia de bobinados.