Calculadora de resistencia de devanados: corrección a 75 °C y desequilibrio entre fases
Corrija la resistencia medida en un devanado a 75 °C, 85 °C o 20 °C y calcule el desequilibrio entre las tres fases.
Corrección a la temperatura de referencia y desequilibrio entre fases
Introduzca las resistencias medidas en las tres fases y la temperatura del devanado. Se corrigen a la temperatura de referencia y se calcula el desequilibrio entre fases, que es lo que delata una conexión floja, una espira en cortocircuito o un contacto sucio del cambiador de tomas.
Resultado
R(Tref) = R(T) × (Tref + k)/(T + k), con k = 234,5 para el cobre y 225 para el aluminio.
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Qué hace esta calculadora
Lleva las resistencias medidas en las tres fases a la temperatura de referencia y calcula cuánto se separan entre sí. Los dos números son los que de verdad se interpretan: el primero permite comparar con el protocolo de fábrica y con el histórico; el segundo es el que delata un problema aunque no se tenga ningún valor anterior con el que comparar.
La corrección por temperatura
La resistividad de los metales crece con la temperatura de forma prácticamente lineal en el rango de trabajo de un transformador, y la relación se escribe así:
R(Tref) = R(T) × (Tref + k) / (T + k)
donde k = 234,5 para el cobre y k = 225 para el aluminio, con las temperaturas en grados Celsius. La constante es el recíproco del coeficiente de temperatura del material a 0 °C, y es la que recogen IEC 60076-1 y IEEE C57.12.90.
La temperatura que hay que meter es la del devanado, no la del aceite ni la del ambiente. En un transformador que lleva parado el tiempo suficiente —lo habitual es pedir varias horas sin carga— se acepta la temperatura media del aceite como buena estimación. Si la unidad acaba de salir de servicio, la medida no sirve: el devanado está más caliente que el aceite y la corrección queda corta.
El desequilibrio entre fases
Las tres fases de un devanado sano dan resistencias muy parecidas. La calculadora toma la media y busca la fase que más se aleja de ella, en tanto por ciento.
- Por debajo del 2 %: normal.
- Entre el 2 % y el 5 %: repita la medida. La causa más frecuente no es un defecto, sino que el devanado todavía no está estabilizado térmicamente o que la corriente de ensayo no ha saturado el núcleo el tiempo suficiente.
- Por encima del 5 %: hay algo. Por orden de frecuencia: contacto sucio o desgastado del cambiador de tomas, conexión floja en bornas o en el puente de conmutación, soldadura defectuosa entre secciones, y —menos veces de lo que se teme— espiras en cortocircuito.
En transformadores con cambiador de tomas conviene medir en todas las posiciones: un contacto en mal estado puede dar resistencias correctas en la toma nominal y disparatadas en dos o tres tomas concretas.
Ejemplo resuelto
Transformador de 20 MVA, devanado de cobre. Con el aceite a 31 °C se miden 412,5 mΩ, 419,1 mΩ y 414,0 mΩ.
- Factor a 75 °C = (75 + 234,5) / (31 + 234,5) = 309,5 / 265,5 = 1,1657
- Fases corregidas: 480,8 mΩ, 488,6 mΩ, 482,6 mΩ
- Media: 484,0 mΩ. Desviación máxima: (488,6 − 484,0)/484,0 = 0,95 %
Dentro de lo normal. Si el protocolo de fábrica diera 478 mΩ a 75 °C, la diferencia con la media medida sería del 1,3 %: coherente con la incertidumbre del conjunto.
Lo que esta calculadora no hace
No corrige el error de tener el devanado sin estabilizar, que es la fuente de desviación más común y la que más falsos positivos produce. No sustituye a la comparación con el protocolo de fábrica ni al histórico de la máquina. Y no interpreta las medidas del cambiador de tomas en marcha: la firma dinámica de un OLTC se analiza con su propia gráfica de corriente, no con tres números.
Con qué se mide
La medida la hace un micro-ohmímetro u óhmetro de devanados capaz de inyectar corriente continua suficiente y de esperar a que la inductancia del devanado deje de falsear la lectura. En interruptores y embarrados, la misma magnitud se mide con micro-ohmímetros de resistencia de contactos.
Preguntas frecuentes
- ¿Por qué se corrige la resistencia de devanado a 75 °C?
- Porque la resistencia del cobre sube alrededor de un 0,4 % por cada grado. La medida de fábrica que aparece en el protocolo del transformador está referida a una temperatura convenida —75 °C es la habitual en transformadores de potencia— y sólo se puede comparar con ella si la medida de campo se lleva a esa misma temperatura.
- ¿Qué desequilibrio entre fases es aceptable?
- El criterio de campo más extendido es que la desviación entre fases no supere el 2 %. Entre el 2 % y el 5 % conviene repetir la medida con el devanado térmicamente estabilizado antes de dar nada por malo, porque un gradiente térmico interno produce desequilibrios aparentes. Por encima del 5 % hay que buscar la causa.
- ¿Vale esta corrección para el aluminio?
- Sí, cambiando la constante: 234,5 para el cobre y 225 para el aluminio. La calculadora lo pregunta porque usar la del cobre en un devanado de aluminio introduce un error de alrededor del 1 % en la corrección.