Prueba de transformadores (baja potencia)

En recurridas ocasiones llegan a mis manos transformadores de aislación seca (menores a 2200w) monofásicos de dudoso estado (excepto que lo vea funcionar lo tildo de dudoso).

Para ser reutilizables en otros proyectos hay que comprobar su estado.

 

Que es un transformador ? (o trafo para los amigos)

En criollo, es un dispositivo que transforma la tensión con corriente alterna, entras con algo y a la salida tenés algo mayor, menor o igual. Se compone de 2 alambres arrollado (bobinas o devanado) sobre un núcleo (un cacho de fierro u otro material, incluso aire) común para ambos arrollados.

La bobinas no están conectadas entre si, están aisladas eléctricamente y esto se llama aislación galvánica. 

Pero si están aisladas como pasa la energía? Porque la energía se transforma, por la magia de la física pasa de eléctrica a magnética y de magnética a eléctrica.

Algunas pruebas

Remontando a mis materias de secundaria (oportunidad de bobinar uno) y universidad (oportunidad de entender su física), puedo listar un set pruebas básicas que se pueden realizar

Pruebas SIN conexión eléctrica

Antes de cualquier prueba el trafo DEBE estar desconectado

1. Inspección Visual y Seguridad  

• Inspección Visual 👀: Revisa el transformador en busca de daños visibles como quemaduras, cables deshilachados, corrosión o cualquier signo de sobrecalentamiento. Ya nos da indicios de grandes chances que no funciones y tener mayor precaución
  
• Etiquetas y Placas 📄: Busca cualquier etiqueta o placa de identificación que pueda proporcionar información sobre las especificaciones del transformador. En caso que no tenga, más laburo ya que nos toca determinar sus parámetros. Tomar nota de todos los datos ya que a veces no están visibles fácilmente.

2. Identificación de Terminales

• Primario y Secundario: Identifica los terminales de entrada (primario) y salida (secundario) del transformador. Normalmente, los terminales primarios tienen más vueltas y pueden tener más terminales que los secundarios. Marcarlos con alguna etiqueta
  
• Diagrama de Conexiones: Si se tiene un diagrama de conexiones, utilizarlo para confirmar la configuración.

3. Medición de Continuidad

• Multímetro en Modo Continuidad: Con un multímetro verificar la continuidad de las bobinas primarias y secundarias. Colocar las sondas del multímetro entre los terminales de cada bobina. Debe dar circuito cerrado. Si da abierto descartar el trafo.
  
• Bobinas Aisladas: Medir continuidad entre las bobinas primarias, secundarias y el chasis. Tomar un terminal del primario con un terminal del secundario y lo mismo cada terminal con el chasis. Esto confirmará que no hay cortocircuitos entre ellas. Debe dar circuito abierto, de caso contrario descartar el trafo.
  

4. Medición de Resistencia

• Resistencia de las Bobinas: Con el multímetro en modo de resistencia (ohmios), medir la resistencia de las bobinas primarias y secundarias. Las bobinas primarias normalmente tienen una resistencia mayor debido a la mayor cantidad de vueltas de alambre delgado, para el caso de un transformador reductor.
  
• Resistencia típica:  Los valores típicos son
• Bobinado primario de 0.5 ohms a 10 ohms.
• Bobinado secundario de 0.01 ohms a 1 ohm.
• La resistencia del devanado secundario suele ser más baja que la del primario debido al uso de alambre más grueso para manejar corrientes más altas a voltajes más bajos.
  

Cantidad de vueltas y grosor de alambre en un trafo reductor

5. Prueba de Aislamiento

• Probador de Aislamiento: Si se dispone, usar un probador de aislamiento (megóhmetro) para verificar la resistencia de aislamiento entre las bobinas primarias y secundarias y entre cada bobina y el núcleo del transformador. Una alta resistencia de aislamiento (en megaohmios) indica un buen aislamiento. Ojo! No es el multímetro en la escala de megaohms, es otro tipo de aparatos que genera una alta tensión para comprobar su aislación.
  

Pruebas CON conexión eléctrica

Lo ideal que estas pruebas se realicen con algún tablero de prueba y/o protecciones eléctricas adecuadas como interruptores diferenciales (disyuntores), interruptores termomagneticos, llave de corte, lampara en serie entre otras cosas.

 

6. Prueba de Voltaje en Vacío

• Conexión Segura: Conectar el primario del transformador a una fuente de alimentación según su tensión nominal. Lo ideal es disponer de una fuente de alimentación variable (variac), pero se puede prescindir con las medidas de seguridad adecuadas.
  
• Medición de Voltaje Secundario: Medir la tensión a la salida del secundario. Esta tensión debe estar de acuerdo con las especificaciones del transformador. Por lo general es un 3% a 10% mayor que su nominal.

• 6- colocar una fuente de alterna de baja tensión del lado del primario (identificable por el alambre más grueso) y comprobar si relación de transformación. La tensión debe ser inferior a la que fue diseñado
  

7. Prueba de Carga

• Carga Resistiva: Conectar una carga resistiva conocida al secundario del transformador. Tener en cuenta la corriente máxima que puede soportar el secundario, calculando la ley de ohm . La corriente nominal se puede obtener mediante:
• P = potencia del trafo [watts]
• I = corriente nominal del trafo [ampers]
• R = resistencia del resistor que vamos conectar [ohms]
• U = tensión nominal del secundario [volts]
• Simplificando porque no querés pensar es:
• R= P / I^2  → obtengo la R que debo poner para que circule la I nominal en el trafo
• R= U / I → obtengo la R que debo poner para que circule la I nominal en el trafo
• las fórmulas da un valor aproximado ya que no considero algunas características eléctricas inductivas del transformador y su eficiencia que se encuentra alrededor del 90% si esta en buen estado.
  
• Medición Bajo Carga: Con el transformador alimentado, mide nuevamente la tensión de salida bajo carga. La tensión del secundario debe mantenerse dentro de un rango aceptable, sin caídas significativas.
• Pero no tengo un resistor tan grande! 
• Para ese caso se puede utilizar varios resistores iguales en paralelo, que puede ser más económico que comprar uno de esa potencia.Tener en cuenta el calor a disipar ya que se puede convertir en una buena estufa.
• Alternativa se puede usar una carga resistiva como una lampara halógena, horno eléctrico, estufa de cuarzo, lamparas de auto (que no sean LED), siempre con la potencia similar (no mayor) a la del transformador.
  

8. Prueba de Corriente

• Medición de Corriente: Medir la corriente en el primario y en secundario bajo carga. Se debe cumplir la relación: Ip / Is = relación de transformación , siendo Ip = corriente del primario y Is = corriente del secundario
  Es para asegurar que no haya sobrecargas o problemas de eficiencia.

9. Evaluación Térmica 🌡️

• Funcionamiento Prolongado: Dejar el transformador funcionando con la carga aplicada durante un tiempo prolongado (30 minutos a 1 hora) y monitorear la temperatura. El transformador no debe exceder los 50ºC. Precaución ⚠ al utilizar la termocupla para medir la temperatura, la misma debe ser aislada para evitar descargas no deseadas.
  

Preguntas típicas

Se pueden usar un tafo para tensiones menores?

Si, obvio. Por ejemplo, un trafo de 220v a 12v si lo uso con 110v obtendré 6v a su salida, la relación de transformación siempre se mantiene.

Se puede usar para tensiones mayores? 

Depende, porque la aislación se perfora. Tomando un buen margen de seguridad, de ser leve (5%) no tendría que presentar inconvenientes pero generará mas calor de lo habitual.

Que pasa si le pongo Corriente Continua?

Nada, solo logras que se caliente el bobinado del primario con probabilidad de que se queme si la corriente es elevada. Es equivalente a poner un alambre entre las terminales de una pila. Recordar que requiere de corriente alterna para que exista una inducción electromagnética.

Por que el núcleo tiene chapas en vez de ser sólido?

Es para disminuir sus pérdidas, minimizando las corrientes parásitas o corrientes de Foucault

 

Referencias:

• https://www.forosdeelectronica.com/threads/como-probar-un-transformador.9998/
• https://web.archive.org/web/20220702075904/https://www.kitelectronica.com/2016/02/como-probar-un-transformador.html
• https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador 
• https://www.voltech.com/es/apoyo/articulos-tecnicos/relacion-de-vueltas/