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 aislamiento y aumento o reducción de voltaje y corriente hasta rechazo de ruido, medición de señal, regulación y una serie de funciones específicas para aplicaciones específicas.
Para probar que un transformador cumplirá con sus especificaciones de diseño, se deben probar varias funciones y una de las pruebas más comúnmente utilizadas es la relación de vueltas.
Esta nota técnica revisará brevemente la teoría básica de la relación de vueltas y luego introducirá algunas cuestiones adicionales que deben considerarse al probar esta característica crítica del transformador.
2, teoría básica
La relación de vueltas de un transformador se define como el número de vueltas de su secundario dividido por el número de vueltas de su primario.
La relación de voltaje de un transformador ideal está directamente relacionada con la relación de vueltas: 
La relación de corriente de un transformador ideal está inversamente relacionada con la relación de vueltas: 
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 vueltas de un transformador define el transformador como elevador o reductor.
Un transformador elevador es aquel cuyo voltaje secundario es mayor que su voltaje primario y un transformador que aumenta el voltaje reducirá la corriente.
Un transformador reductor es aquel cuyo voltaje secundario es menor que su voltaje primario y un transformador que reduce el voltaje aumentará la corriente.
Definiciones de 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 las espiras físicas en cualquier devanado podría establecerse simplemente midiendo el voltaje de salida RMS en un devanado, mientras se aplica un voltaje de entrada RMS conocido de una frecuencia apropiada a otro devanado.
En estas condiciones, la relación entre los voltajes de entrada y salida sería igual a la relación de espiras físicas de estos devanados.
Desafortunadamente, 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 vueltas 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 varias propiedades adicionales del transformador. 
- L1, L2 y L3 representan la inductancia de fuga primaria y secundaria causada por un 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 devanados.
- Lp representa la pérdida del núcleo de la inductancia magnetizante.
- Rp representa la pérdida del núcleo a la que contribuyen tres áreas: pérdida por corrientes parásitas (aumenta con la frecuencia), pérdida por histéresis (aumenta con la densidad de flujo) y pérdida residual (parcialmente debido a la resonancia).
4, Tipos de pruebas de relación de vueltas
Al considerar la gama de elementos que se muestran en el esquema del transformador y considerar también los diferentes requisitos de las diferentes aplicaciones del transformador, se puede ver que ninguna técnica de medición por sí sola satisfará completamente todas las preguntas sobre la relación de vueltas.
Por esta razón, los probadores de transformadores de la serie AT de Voltech ofrecen cinco técnicas diferentes de medición de la relación de vueltas, que se pueden seleccionar individualmente para satisfacer necesidades específicas.
Las especificaciones básicas y el rango de medición de voltaje/frecuencia se pueden ver en nuestra página de especificaciones AT5600.
TR (relación de vueltas)
Esta prueba energiza cualquier devanado elegido a un voltaje específico y mide el voltaje inducido en cualquier otro devanado.
Luego, los resultados se presentan 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 devanado.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del 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.
Luego, los resultados se presentan 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 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del 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 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
VOC (circuito abierto de voltaje: solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba utiliza el mismo principio que LVOC pero utilizando 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 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
VOCX (circuito abierto de voltaje con fuente externa - solo AT5600 + AT3600)
Esta prueba, que se utiliza junto con el dispositivo de interfaz de CA Voltech.
Esto controlará una fuente de CA externa o un transformador elevador para probar transformadores de mayor potencia y voltaje de hasta 600 V y 10 A.
También se mide la fase: 'en fase' (polaridad positiva) y 'antifase' (polaridad negativa).
Consulte la página del Manual del usuario del AT5600
5, elección de la prueba de relación de giros correcta
Para determinar qué tipo de prueba de relación de vueltas es más apropiada para un transformador en particular, se deben considerar una serie de cuestiones.
La siguiente tabla muestra cada prueba con una descripción, las especificaciones relacionadas y un resumen del beneficio proporcionado por esa prueba.
Prueba | Descripción / Especificación | Uso o beneficio |
|---|---|---|
| TR | Relación de voltios de entrada a 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 verdadera relación eléctrica esperada en 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 vueltas 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 en la relación de espiras medida, dando una mayor aproximación a la relación de espiras física. Esto es particularmente beneficioso cuando las vueltas reales son 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 | Voltios de salida medidos con entrada de bajo voltaje Rango de medición: 100μV a 650 V (100μV a 5V ATi) Rango de voltaje: 1 mV - 5V Rango de frecuencia: 20 Hz - 3MHz Precisión: 0,1% | Similar a TR pero presenta el voltaje de salida real en lugar de la relación de voltaje. Esto simplifica la entrada del límite de prueba cuando la especificación del transformador se ha derivado de mediciones del voltímetro. |
| COV | Voltios de salida medidos con entrada externa de alto voltaje Rango de medición: 100μV a 650 V Rango de voltaje: 5V - 600V Rango de frecuencia: 20 Hz - 1 MHz Precisión: 0,1% | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que están por encima de la capacidad de las pruebas de VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el dispositivo de interfaz de CA de Voltech, la prueba VOCX proporciona pruebas completamente automáticas de transformadores de alta potencia a su voltaje de trabajo especificado. |
| VOCX | Voltios de salida medidos con entrada externa de alto voltaje Rango de medición: 100μV a 650V | Proporciona la capacidad de probar transformadores de potencia que están por encima de la capacidad de las pruebas de VOC. Al controlar una fuente de alimentación externa con el dispositivo de interfaz de CA de Voltech, la prueba VOCX proporciona pruebas completamente automáticas de transformadores de alta potencia a su voltaje de trabajo especificado. |
6, Conclusión sobre las pruebas de relación de vueltas
Si bien la relación de vueltas puede ser una función bien conocida y fundamental en un transformador, se puede ver que probar esta función de manera efectiva requiere la consideración de muchas cuestiones.
Al proporcionar una gama flexible de opciones de prueba de relación de vueltas, el Voltech AT5600 brinda a los diseñadores y fabricantes la oportunidad de seleccionar las pruebas más apropiadas para cualquier diseño de transformador y, por lo tanto, optimizar la calidad y eficiencia de su proceso de prueba.
Si tiene preguntas sobre cualquiera de las otras funciones de prueba disponibles para los probadores de transformadores de la serie AT de Voltech, no dude en contactarnos.