Relación de vueltas - Tipos de prueba disponibles
Una explicación de la relación de vueltas y varios métodos para obtener las mejores mediciones.
1. Introducción a la relación de vueltas
Los transformadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones eléctricas o electrónicas, proporcionando funciones que van desde el aislamiento y la elevación o reducción de voltaje y corriente hasta el rechazo de ruido, la medición de señales, la regulación y una serie de funciones particulares para aplicaciones específicas.
Para comprobar que un transformador cumple con sus especificaciones de diseño, se deben probar varias funciones, y una de las pruebas más utilizadas es la relación de espiras.
Esta nota técnica repasará brevemente la teoría básica de la relación de espiras y luego introducirá algunas cuestiones adicionales que deben tenerse en cuenta al probar esta característica crítica del transformador.
2. Teoría básica
La relación de espiras de un transformador se define como el número de espiras en su secundario dividido por el número de espiras en su primario.
La relación de voltaje de un transformador ideal está directamente relacionada con la relación de espiras: 
La relación de corriente de un transformador ideal es inversamente proporcional a la relación de espiras: 
Donde Vs = voltaje secundario, Is = corriente secundaria, Vp = voltaje primario, Ip = corriente primaria, Ns = número de vueltas en el devanado secundario y Np = número de vueltas en el devanado primario.
Por lo tanto, la relación de espiras de un transformador define si este es elevador o reductor.
Un transformador elevador es aquel cuyo voltaje secundario es mayor que su voltaje primario, y un transformador que eleva el voltaje reduce la corriente.
Un transformador reductor es aquel cuyo voltaje secundario es menor que su voltaje primario, y un transformador que reduce el voltaje también aumenta la corriente.
Definiciones de la relación de vueltas de voltaje y corriente
3. Factores que afectan las mediciones de la relación de giros
Con un transformador teórico "ideal", la relación de espiras físicas en cualquier devanado podría establecerse simplemente midiendo la tensión de salida RMS en un devanado, mientras se aplica una tensión de entrada RMS conocida de una frecuencia apropiada a otro devanado.
En estas condiciones, la relación entre las tensiones de entrada y salida sería igual a la relación de espiras físicas de estos devanados.
Lamentablemente, sin embargo, los transformadores "reales" incluyen una serie de propiedades eléctricas que dan como resultado una relación de voltaje o corriente que puede no ser igual a la relación de espiras físicas.
El siguiente diagrama esquemático ilustra las propiedades eléctricas de un transformador real, con el componente ideal del transformador mostrado en el centro, además de los componentes eléctricos que representan diversas propiedades adicionales del transformador. 
- L1, L2 y L3 representan la inductancia de fuga primaria y secundaria causada por el acoplamiento magnético incompleto entre los devanados.
- R1, R2 y R3 representan la resistencia (o pérdida de cobre) de los devanados primario y secundario.
- C1, C2 y C3 representan la capacitancia entre espiras.
- Lp representa la pérdida del núcleo por inductancia de magnetización.
- Rp representa la pérdida central de la cual contribuyen tres áreas: la pérdida por corrientes parásitas (aumenta con la frecuencia), la pérdida por histéresis (aumenta con la densidad de flujo) y la pérdida residual (debida en parte a la resonancia).
4. Tipos de pruebas de relación de giros
Al considerar la gama de elementos que se muestran en el esquema del transformador y teniendo en cuenta también los diferentes requisitos de las distintas aplicaciones de los transformadores, se puede observar que ninguna técnica de medición por sí sola satisfará completamente todas las cuestiones relativas a la relación de transformación.
Por este motivo, los comprobadores de transformadores de la serie AT de Voltech ofrecen cinco técnicas diferentes de medición de la relación de transformación, que pueden seleccionarse individualmente para satisfacer necesidades específicas.
Las especificaciones básicas y el rango de medición de voltaje/frecuencia se pueden consultar en nuestra página de especificaciones del AT5600.
TR (relación de vueltas)
Esta prueba energiza cualquier devanado elegido a un voltaje específico y mide el voltaje inducido en cualquier otro devanado.
Los resultados se presentan entonces como una relación (por ejemplo, 2:1, 5:1, etc.). Los probadores Voltech AT hacen esto dividiendo un voltaje por el otro mientras compensan la resistencia del bobinado.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'en antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del manual de usuario del AT5600.
TRL (relación de vueltas por inductancia)
Esta prueba energiza por separado dos devanados seleccionados y mide el valor de inductancia de cada devanado.
Los resultados se presentan entonces como una relación de vueltas (por ejemplo, 2:1, 5:1, etc.) calculada a partir de la raíz cuadrada de los valores de inductancia.
La fase también es: 'en fase' (polaridad positiva) y 'en antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del manual de usuario del AT5600.
LVOC (circuito abierto de bajo voltaje)
Esta prueba aplica un voltaje al devanado primario, lee el voltaje inducido en el devanado secundario y presenta los resultados como un voltaje secundario (por ejemplo, 2,545 V).
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'en antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del manual de usuario del AT5600.
VOC (voltaje en circuito abierto - solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba utiliza el mismo principio que la LVOC, pero empleando un generador de alta potencia, capaz de energizar un devanado a voltajes de hasta 270 V.
La prueba es adecuada para probar transformadores de potencia de baja frecuencia.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'en antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del manual de usuario del AT5600.
VOCX (circuito abierto de tensión con fuente externa - solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba, que se utiliza junto con el accesorio de interfaz de CA Voltech.
Esto controlará una fuente de CA externa o un transformador elevador para probar transformadores de mayor potencia y mayor voltaje, hasta 600 V y 10 A.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'en antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del manual de usuario del AT5600.
5. Elegir la prueba de relación de giros correcta
Para determinar qué tipo de prueba de relación de espiras es la más apropiada para un transformador en particular, se deben considerar una serie de cuestiones.
La tabla que aparece a continuación muestra cada prueba con una descripción, las especificaciones correspondientes y un resumen del beneficio que proporciona dicha prueba.
Prueba | Descripción / Especificación | Uso o beneficio |
|---|---|---|
| TR | Relación entre el voltaje de entrada y el de salida Rango de medición: 1:30 a 30:1 Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Muestra la relación eléctrica real esperada durante el funcionamiento al energizar un devanado primario. Por lo tanto, la relación medida con esta prueba incluye las pérdidas que normalmente se encuentran en el transformador, lo que dará como resultado una relación mayor que la de las espiras físicas, pero refleja la relación de voltaje real esperada por el diseñador. |
| TRL | Relación de espiras calculada a partir de la inductancia Rango de medición: 1:30 a 30:1 Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Reduce el efecto de las pérdidas del transformador sobre la relación de espiras medida, proporcionando una aproximación más precisa a la relación de espiras física. Esto resulta especialmente beneficioso cuando el número real de espiras es de interés, pero el transformador tiene una gran proporción de inductancia de fuga que puede tener un efecto significativo en la relación de voltaje. |
| LVOC | Voltaje de salida medido con entrada de bajo voltaje Rango de medición: 100 μV a 650 V (100 μV a 5 V ATi) Rango de voltaje: 1 mV - 5 V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3 MHz Precisión: 0,1 % | Similar a TR pero presenta el voltaje de salida real en lugar de la relación de voltaje. Esto simplifica la entrada de límites de prueba cuando la especificación del transformador se ha derivado de mediciones con voltímetro. |
| COV | Voltaje de salida medido con entrada externa de alto voltaje Rango de medición: 100 μV a 650 V. Rango de voltaje: 5 V a 600 V. Rango de frecuencia: 20 Hz a 1 MHz. Precisión: 0,1 %. | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que superan la capacidad de las pruebas VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el accesorio de interfaz de CA Voltech, la prueba VOCX proporciona pruebas totalmente automáticas de transformadores de alta potencia a su tensión de trabajo especificada. |
| VOCX | Voltaje de salida medido con entrada externa de alto voltaje Rango de medición: 100 μV a 650 V | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que superan la capacidad de las pruebas VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el adaptador de interfaz de CA Voltech, la prueba VOCX proporciona una comprobación totalmente automática de transformadores de alta potencia a su tensión de funcionamiento especificada. |
6. Conclusión sobre la prueba de la relación de giros
Si bien la relación de vueltas puede ser una función muy conocida y fundamental en un transformador, se puede observar que probar esta función de manera efectiva requiere la consideración de muchos aspectos.
Al ofrecer una gama flexible de opciones de prueba de relación de vueltas, el Voltech AT5600 brinda a diseñadores y fabricantes la oportunidad de seleccionar las pruebas más apropiadas para cualquier diseño de transformador y, por lo tanto, optimizar la calidad y la eficiencia de su proceso de prueba.
Si tiene alguna pregunta sobre cualquiera de las otras funciones de prueba disponibles para los comprobadores de transformadores de la serie AT de Voltech, no dude en ponerse en contacto con nosotros.