Los transformadores de potencia se clasifican por porcentaje de impedancia. Un transformador del 5%, cuando se carga al máximo de la corriente secundaria especificada, mostrará una desviación del ~5% de la tensión nominal de salida.
¿Cuál es el porcentaje de impedancia de un transformador de potencia residencial típico y por qué es ese el valor típico? ¿O existe una respuesta típica?
No puedo hablar de las normas americanas/ANSI, pero en Australia utilizamos la norma AS/NZS 60076.5-2012. Transformadores de potencia - Capacidad de soportar cortocircuitos como directriz para la impedancia mínima absoluta de los transformadores de potencia. Nota AS/NZS 60076.5 es equivalente a IEC 60076.5.
La tabla 1 de dicha norma indica las impedancias porcentuales mínimas absolutas para diversos tamaños de transformador. No puedo reproducir toda la tabla, pero la parte relevante para usted es:
Table 1 - Recognised minimum values of short circuit impedance for
transformers with two separate windings
Short circuit impedance at rated current
Rated Power (kVA) | Minimum short circuit impedance (%)
------------------+------------------------------------
25 - 630 | 4 %
631 - 1,250 | 5 %
1,251 - 2,500 | 6 %
... | ...Hay que tener en cuenta que la mayoría de los transformadores residenciales oscilan entre 200 kVA y 2.500 kVA. (Los transformadores de poste pueden llegar a 500 kVA; a partir de ahí, hasta 2.500 kVA, suelen montarse en el suelo).
La razón por la que esta información se encuentra en la norma sobre "capacidad de soportar cortocircuitos", que es un lugar impar para encontrarla, es porque la impedancia del transformador es importante para limitar la corriente a través del transformador en condiciones de fallo.
Un límite mínimo de impedancia implica un límite superior de la corriente de paso, y por tanto un límite de la disipación máxima de energía y de la fuerza dinámica en condiciones de fallo.
La disipación máxima de energía y las fuerzas dinámicas influyen directamente en el diseño del transformador. Por ejemplo, la norma AS60076.5 establece que el transformador debe ser capaz de soportar dos segundos de corriente de paso máxima sin sufrir daños por calentamiento, por lo que los espesores de los conductores, entre otros, deben elegirse de forma que se consiga este objetivo.
Los valores exactos que figuran en el cuadro 1 se eligieron porque se comprobó (experimentalmente) que eran las impedancias más bajas que era posible especificar, sin dejar de tener un transformador suficientemente fiable y robusto.
Los transformadores pueden pedirse con una impedancia diferente a la mínima establecida en AS 60076.5, que es sólo una sugerencia. Es común pedir transformadores con mayor impedancia, de modo que se reduzcan los niveles de avería en la red de BT. He visto transformadores de 2.500 kVA con una impedancia del 12%, el doble de la impedancia mínima estándar, para limitar los fallos.
Es no es habitual pedir un transformador con una impedancia inferior a la estándar, ya que un transformador de este tipo tendrá un nivel de fallo de BT muy elevado, lo que es perjudicial para la seguridad de los equipos y del personal. Además, el alto nivel de fallo tenderá a hacer que el transformador se autodestruya en caso de fallo. Por lo tanto, los transformadores con una impedancia inferior a la mínima sólo se pedirían si realmente se supiera lo que se está haciendo y se estuviera dispuesto a renunciar a algunos de los requisitos de resistencia a fallos establecidos en AS60076.5.
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