La creciente demanda de los equipos electrónicos a los sistemas de distribución de energía exponen a los transformadores de aislamiento a condiciones de trabajos distintas a las que fueron diseñadas, por causa de las corrientes armónicas que son generadas por los equipos anteriormente mencionados. Es necesario determinar el efecto que producen estas corrientes armónicas para determinar la capacidad del transformador para soportar estas nuevas condiciones de trabajo. El Factor K en los transformadores es un indicador que permite estimar la capacidad que tiene un transformador de soportar los efectos térmicos generados por las corrientes armónicas.
Los armónicos de corriente que provocan pérdidas y sobrecalentamiento en los bobinados de los transformadores, en este sentido El factor «K» es una constante que nos indica la capacidad del transformador para alimentar cargas no lineales (por ejemplo: hornos de inducción, variadores de velocidad de motores, rectificadores, inversores, Sistemas de Alimentación Ininterrumpida –SAI, etc.) y soportar las corrientes de armónicos sin exceder su temperatura de funcionamiento.
Equipos con cargas no lineales generadores de corrientes armónicas
Inversores
Variadores de velocidad
La naturaleza no lineal de las fuentes de alimentación de modelos con conmutación por sistemas de estado sólido genera corrientes de armónicos que, a su vez, generan pérdidas adicionales, que hacen que los transformadores (algunas de estas pérdidas son profundas dentro de los bobinados y algunas son más próximas de la superficie) y los neutros del sistema se sobrecalienten y se destruyan.
Por decirlo de algún modo, la clasificación del Factor K es la habilidad del transformador de soportar un índice de armónicos en su corriente de carga, permaneciendo dentro de los límites de la temperatura de funcionamiento.
La clasificación general según ANSI/IEEE C57.110-1986, es como sigue:
1- Factor K-1:
Esta es la evaluación de todo el transformador convencional que fue diseñado para soportar solamente los efectos de calentamiento de las pérdidas normales y de las pérdidas adicionales por corrientes parásitas (eddy losses) resultantes de 60Hz, con el transformador cargado con corriente sinusoidal. Tal unidad puede o no estar diseñada para soportar el calentamiento adicional de los armónicos en su corriente de carga.
2- Factor K-4:
Un transformador con esta evaluación se diseñó para suministrar KVA nominal, sin sobrecalentamiento, a una carga constituida de 100% de frecuencia normal 60Hz, corriente sinusoidal en la fundamental, más:
– 16% de la fundamental como la 3ª corriente armónica;
– 10% de la fundamental como 5ª;
– 7% de la fundamental como 7ª;
– 5,5% de la fundamental como el 9ª;
– Porcentajes menores a través de la 25ª armónica.
El «4» indica su habilidad de soportar cuatro veces las pérdidas de corriente de “eddy” de un transformador K-1.
3- Factor K-9:
Un transformador K-9 puede soportar 163% de la carga armónica de un transformador clasificado como K-4.
4- Factor K-13:
Un transformador K-13 puede acomodar 200% de la carga armónica de un transformador clasificado como K-4.
5- Factor K-20, K-30, K-40:
El número más elevado de cada una de estas clasificaciones del factor K indica la habilidad de trabajar con cantidades sucesivamente mayores de índices armónicos de la carga sin sobrecalentarse.
Este factor debe de estar claramente indicado en la placa de características del transformador.
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