Alto voltaje transformadores se utilizan normalmente en altas voltaje laboratorios para hacer pruebas. Este transformador está sujeto a tensiones y picos transitorios durante su funcionamiento normal cuando se rompe el aislamiento que se está probando. Para soportar estos voltajes de impulso, el aislamiento de estos transformadores debe ser cuidadosamente diseñado. Normalmente son transformadores monofásicos de núcleo.
Este tipo de transformador es generalmente sumergido en aceite. Las láminas de baquelita se utilizan para separar los bobinados de alta y baja tensión. Los transformadores de alta tensión utilizados para HV prueba de cables también necesitan suministrar suficiente La corriente eléctrica. Esto puede generar mucho calor, y como tal el sistema de refrigeración de estos transformadores está muy cuidadosamente diseñado. También hay que tener un cuidado especial para asegurar una adecuada regulación del voltaje del transformador.
Para prueba de aislante la corriente requerida es muy inferior, pero, mientras el aislante se rompe durante la prueba, fluiría una enorme corriente a través del transformador. Para limitar esta corriente, un alto resistencia está conectado en serie con transformador.
Como las pruebas de aislamiento no requieren una corriente tan alta, los transformadores de alto voltaje usados para este propósito no necesitan tener un alto índice de kVA. La tabla siguiente muestra la capacidad del transformador utilizado para varios propósitos de prueba. Hasta un voltaje de 500 kV, normalmente sólo se utiliza una única unidad de transformador de alto voltaje.
| SL | Propósitos | Capacidad | Voltaje máximo |
| 1. | Prueba de rutina para motores eléctricos y cambios de marcha | pequeño | 2 a 3 KV |
| 2. | Pruebas de aislamiento | 10 a 20 kVA | 50 KV |
| 3. | Prueba de rutina del cable | 50 kVA | 10 a 30 KV |
| 4. | Pruebas de transformadores y aislantes de voltaje extra alto | 20 a 50 kVA | 100 200 KV |
| 5. | Prueba del aislante de la cuerda | 0,5 a 1 kVA por KV | 500 a 2000 KV |
| 6. | Prueba de cables de alto voltaje | 100 a 500 kVA | 100 a 500 KV |
Pasados los 500 kV, ya no es económico usar un solo transformador (el tamaño es demasiado grande). En estas situaciones en las que se requieren más de 500 kV, dos unidades se ponen en cascada en serie para producir el voltaje requerido.
La siguiente figura muestra la típica conexión en cascada de dos transformadores.
Bajo voltaje se suministra al bobinado de bajo voltaje de un intensificar el transformador 1 como se muestra en la siguiente figura. El tanque de este transformador está conectado a tierra. El secundario de este transformador, se conecta al tanque conectado a tierra y el otro extremo sale por un casquillo de alto voltaje. El casquillo está tan especialmente diseñado y fabricado, que puede soportar todo el alto voltaje del secundario, con respecto al potencial conectado a tierra del tanque del transformador. Otra terminal de toma de corriente también pasa por este casquillo de alto voltaje. El extremo de alto voltaje y los extremos de la terminal de derivación están conectados a través del primario del segundo transformador. Un extremo del devanado secundario del segundo transformador está conectado a su tanque. El tanque del segundo transformador no está conectado a tierra como el primer transformador. Está aislado y aislado de la tierra para el voltaje secundario completo del transformador.
Un extremo del alto voltaje o del devanado secundario del segundo transformador está conectado a la tierra y el otro extremo solo sale del casquillo de alto voltaje para alimentar con alto voltaje a los equipos y aisladores que se están probando.
Regulación del voltaje
Las sobretensiones en el lado de alto voltaje del transformador deben ser evitadas. También para exactitud de la medición del voltaje, la regulación del voltaje de transformador debería ser lo suficientemente suave. También debe evitarse la variación repentina del voltaje durante la prueba. Un regulador de voltaje no debe distorsionar el voltaje forma ondulada durante las pruebas.
El voltaje de salida de un alto El transformador de voltaje se regula cambiando el voltaje de entrada al lado primario.
Esta variación del voltaje de entrada al lado primario puede ser hecha por:
- Variación de alternador corriente de campo.
- Insertar resistencia o inductancia en el circuito de suministro del alternador.
- Usando el regulador de inducción.
- Usando un transformador con tomas.
Variación de la corriente del campo alterno
Si se utiliza un solo alternador para suministrar energía a la transformador de alto voltajeel método de variación de la corriente de campo alternado puede ser realizado. Un alternador da una forma de onda sinusoidal de tensión en vacío. Pero también es deseable, que, esta forma de onda de voltaje no se distorsione en condiciones de carga. Esto se logra haciendo un mayor espacio de aire entre el estator y el rotor, o utilizando un el bobinado de la armadura del alternador.
Para regular el voltaje, no se requiere ninguna impedancia para ser conectado en serie con el primario del transformador, en este caso. Así que la distorsión de la forma de onda del voltaje debido a la impedancia insertada puede evitarse en la regulación del voltaje mediante la variación de la corriente del campo del alternador. La corriente de campo del alternador es variada por una divisor de voltaje…conectado a través de la alimentación de CC al campo. En este método, se puede lograr el voltaje cero neutralizando el magnetismo residual del campo cortando la corriente del campo requerida.
Regulación de la tensión mediante la inserción de resistencia o inducción
Cuando no se prevé utilizar un alternador separado para las pruebas de alto voltaje en el laboratorio, se aplica este método. El transformador de alto voltaje se alimenta de la red de suministro de CA cuando se prueban equipos pequeños. La variación del voltaje de suministro al transformador de alto voltaje se obtiene insertando resistencia en serie con el suministro de CA. Una resistencia >deslizante es la más adecuada para lograr una regulación suave del voltaje suministrado al primario del transformador.
A veces la resistencia también puede conectarse a través del suministro principal y utilizarse como voltaje divisorpara suministrar un voltaje variable a la transformador.
Este método es bastante simple pero sufre un problema de pérdida de potencia, ya que la pérdida de potencia a través de la resistencia es demasiado alta para las pruebas de alta potencia. La alta resistencia requerida para las aplicaciones de alta potencia también significa que este método no es rentable. Debido a estas desventajas, este método está limitado a aplicaciones de baja y media potencia. Generalmente, se limita a equipos con una potencia nominal de 2 kVA a 3 kVA.
En lugar de la resistencia, la regulación del voltaje puede lograrse conectando una bobina de estrangulamiento (inductor) en serie con el primario del transformador. La variación del voltaje se puede obtener cambiando la posición del núcleo de hierro en la bobina del estrangulador. Eso significa que, al insertar y retirar hierro núcleo dentro de la bobina, se logra la variación de voltaje. Debido a más bajo pérdida de energía, este método es más eficiente que el método de resistencia.
A pesar de esta ventaja, este método todavía tiene algunas desventajas inherentes:
- Para una mayor potencia, se requiere un tamaño muy grande de esta bobina de estrangulamiento.
- Siempre hay una buena posibilidad de distorsión de voltaje debido al núcleo de hierro de la bobina.
- Otra desventaja de este método, es de hecho que el aumento de su inductancia aumentará el voltaje primario del transformador en lugar de disminuirlo si el factor de potencia de la carga en el lado secundario del transformador de prueba está conduciendo como suele ser el caso.
Método de regulación de la inducción
El control del regulador de inducción es adecuado para todos los rangos de potencia. Puede ser usado eficientemente para todos los factores de carga y potencia. Con este método se puede lograr una regulación suave del voltaje desde cero hasta el rango completo. Un regulador de inducción es esencialmente un transformador variable. El voltaje secundario de este transformador variable puede ser variado cambiando los giros del primario. La variación de los giros primarios se consigue girando un mando unido al transformador.
En este tipo de transformador variable, el número de vueltas en los bobinados primario y secundario sonmismo. Pero cuando giramos el mencionado mando unido al transformador el número de vueltas activas a través del primario varía, por lo tanto relación de vueltas cambios que finalmente resultan en un voltaje secundario variable.
Durante el diseño de este tipo de transformador, es importante que el devanado del transformador en el lado del rotor esté adecuadamente diseñado de tal manera que no distorsione el verdadero forma ondulada del voltaje de prueba.
El método del regulador de inducción es el más adecuado para la transformador de alto voltaje…usado para… cable de alimentación con el propósito de probar. Porque su gradual variación de voltaje en cargas de cualquier magnitud es ventajosa para tal trabajo.
Variación del voltaje por medio de un transformador de tomas
En este método de regulación del voltaje del transformador…se utiliza un transformador con toma de corriente. La teoría de la variación de voltaje por un transformador con derivación es bastante simple.
En este arreglo, el lado primario de la transformador está conectado con la red de suministro de la LT. El devanado secundario del transformador está conectado en varios puntos. El voltaje en el primario del transformador HT se alimenta de estos puntos de toma.
Cuando el contacto del interruptor de derivación se mueve de una derivación a otra, esto sería una oportunidad para abrir el circuito secundario del transformador de derivación. Debido a esta apertura, los transformadores de alto voltaje tienen una alta probabilidad de surgir.
Para evitar esta situación se utilizan dos cepillos de contacto para el interruptor del cambiador de grifos. Hace contacto con los espárragos adyacentes y con un amortiguador resistencia o bobina de reactancia entre ellos para evitar un cortocircuito de una sección del bobinado del transformador.
En el siguiente diagrama, hemos mostrado un transformador de dos bobinas como un transformador de derivación. No es que un autotransformador también se puede utilizar.
Para una regulación gradual se utilizan varios cursos de golpeteo junto con golpecitos finos. Este método de regulación de voltaje por transformador de derivación es ventajoso por su alta eficiencia y su pequeña distorsión de forma de onda ya que no hay caídas de tensión en el circuito, sólo la onda de voltaje se intensifica.
Como el devanado está golpeado, la regulación del voltaje no es muy suave. Pero se puede hacer más suave usando muy gran número de tomas en el devanado secundario del transformador de tomas, pero aumenta costo del transformador.
Por lo tanto, este método de regulación de voltaje se utiliza en transformador de alto voltaje sólo cuando se requiere para pruebas de interruptores grandes y costosos.
