Prueba de polaridad: transformadores de instrumento, baterías y devanados

Qué es

Una prueba de polaridad establece qué terminales de un dispositivo comparten el mismo sentido instantáneo y confirma que el dispositivo está conectado como lo indican los planos y las marcas. En un transformador de corriente o de potencial, las marcas de polaridad identifican los terminales del primario y del secundario que son positivos en el mismo instante, de modo que una corriente que entra por el terminal primario marcado sale por el terminal secundario marcado. En los sistemas de corriente directa, como las cadenas de baterías y los arreglos solares, la polaridad es la orientación positiva y negativa de cada cadena, barra y conexión. En las máquinas rotativas, la polaridad del devanado de campo y el orden de los polos importan para una excitación correcta. La prueba se aplica a transformadores de instrumento en tableros y en otros equipos, a sistemas de baterías, a motores y generadores con devanados de campo, a relés cuyo funcionamiento depende del sentido de la corriente o del voltaje y a circuitos fotovoltaicos. Es sencilla, rápida y básica, y es una de las pruebas con las que más a menudo se descubre una conexión equivocada.

Por qué se realiza

La información de sentido es lo que permite a la protección y a la medición distinguir una situación de otra. Los relés direccionales, los relés diferenciales, los medidores de potencia y energía, y los circuitos de sincronización y de suma dependen de que la polaridad del transformador de instrumento sea correcta. Un transformador de corriente conectado al revés hace que un relé direccional opere ante una falla en el sentido equivocado o no opere ante una en el sentido correcto, que un esquema diferencial vea la carga como una falla interna y que un medidor registre potencia negativa o reducida. En un sistema de suma, donde se suman las corrientes de varios transformadores de corriente, una unidad invertida resta en lugar de sumar y produce un resultado falso. En los sistemas de corriente directa, una polaridad invertida puede destruir la electrónica, fundir fusibles, poner en cortocircuito una cadena o hacer fallar un cargador de baterías o un inversor. Como una conexión invertida es fácil de hacer y difícil de ver, la prueba se realiza antes de la primera energización y se repite después de cualquier cambio de cableado.

El principio

La polaridad es una convención de sentido, no una magnitud. En un transformador, los devanados primario y secundario están arrollados en el mismo núcleo, y en cada instante el voltaje inducido en uno produce en el otro un voltaje cuyo sentido depende del sentido de arrollamiento. Las marcas de polaridad identifican los terminales que se hacen positivos juntos, y definen la relación entre las magnitudes primarias y secundarias. La prueba contrasta las marcas con la realidad física del devanado. Un método común aplica un breve y pequeño pulso de corriente directa al primario y observa el sentido de la deflexión en un medidor sensible conectado al secundario: una deflexión en cierto sentido confirma la relación marcada. Otros métodos comparan la fase de una magnitud alterna primaria y una secundaria, o emplean un verificador de polaridad dedicado. En los sistemas de corriente directa se aplica la misma idea con un medidor que muestra el signo del voltaje en cada terminal, que simplemente identifica el positivo y el negativo.

Cómo se realiza

El circuito se desenergiza, se aísla y se pone a tierra conforme a los procedimientos de seguridad del propietario. En un transformador de corriente, el secundario se conecta a un instrumento analógico o digital sensible que muestre el signo, con los demás dispositivos del circuito desconectados o considerados. Se aplica brevemente, a través del primario, una pequeña corriente directa de una batería, con el circuito secundario cerrado y nunca abierto bajo corriente. Se anota el sentido del impulso en el instrumento al cerrar y al abrir y se compara con las marcas de polaridad. También puede usarse un probador que inyecta un pulso y muestra directamente la polaridad. En un transformador de potencial se aplica un pulso similar en el primario, o se hace una comparación alterna del voltaje secundario con una referencia. Para la conexión de todo el circuito, la polaridad de cada transformador de corriente en un arreglo de suma o diferencial se verifica en la regleta de bornes contra el plano. En los sistemas de baterías, el voltaje y el signo de cada cadena, cada conexión de celdas y cada barra se miden con un medidor calibrado antes de conectar el cargador o la carga. En las cadenas solares, el voltaje de circuito abierto y su polaridad se miden en cada cadena antes de combinarlas. Los devanados de campo de corriente directa se verifican con la máquina detenida y el campo excitado brevemente con una corriente baja, usando una brújula o un medidor de polaridad para confirmar que los polos se alternan en secuencia.

Qué se registra

El registro muestra qué dispositivo o circuito se verificó, los terminales comparados y el método empleado. Contiene la polaridad observada en cada punto, como el sentido de la deflexión o el signo del voltaje medido, y si coincidió con las marcas y los planos. En una batería o cadena, se anotan el voltaje medido y su signo en cada cadena o conexión. Se incluyen el instrumento y su estado de calibración, la fecha y las condiciones, junto con el estado en que se encontró el equipo, por ejemplo un transformador hallado invertido y la corrección efectuada. Cuando varios transformadores de corriente participaban en un esquema, sus resultados se registran como grupo para poder revisar el esquema completo.

Cómo se juzgan los resultados

El resultado es binario y relativo a las marcas y al diseño: la polaridad observada concuerda o no con la marca, el plano y la conexión prevista, y esta página no ofrece ningún límite numérico. Una discrepancia es un defecto que debe corregirse, ya sea modificando el cableado o, cuando la marca es la equivocada, corrigiendo la documentación, y luego se repite la prueba. En un esquema de protección o de medición, la polaridad se confirma además en el contexto de otras verificaciones, como la relación y la carga, y mediante la inyección de corriente por todo el circuito, que revelaría una unidad invertida como una fase o un signo erróneo. En los sistemas de corriente directa, el signo y el nivel de voltaje se comparan con el diseño de la cadena o de la batería. Las marcas y los métodos se describen en IEEE C57.13-2016 e IEEE C57.13.1-2017, mientras que ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023 exigen pruebas de polaridad en las clases de equipo indicadas; consulte sus copias con licencia para conocer los requisitos.

Variaciones

En la aceptación, la polaridad se verifica en cada transformador de instrumento y en cada dispositivo cuya función dependa del sentido, y es la primera verificación después de la instalación. En el mantenimiento se repite después de reemplazar un transformador o un relé, después de cambios de cableado y siempre que la protección haya operado de forma inesperada. En los transformadores de corriente la prueba se hace con el método del pulso o con un probador de polaridad, y cuando varias unidades alimentan un esquema de suma o diferencial importa la polaridad del conjunto. En los transformadores de potencial y en las unidades con divisor capacitivo, las marcas del primario y del secundario se comparan de la misma manera. Los sistemas de almacenamiento de energía en baterías y las baterías de estación se verifican en cada cadena y cada barra, y los arreglos solares en cada cadena y cada caja combinadora. En motores y generadores con campo se verifica la secuencia de los polos. Los relés direccionales se verifican como parte de los ajustes y de las pruebas funcionales del relé.