Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

«El transformador de corriente es una de las herramientas más importantes en el mundo de la electricidad. En este artículo, descubriremos la construcción de esta fascinante tecnología, así como su funcionamiento mediante el uso de fasores. Además, también exploraremos los posibles errores que pueden surgir en su uso. ¡Prepárate para adentrarte en el emocionante mundo de los transformadores de corriente!»

Discutiremos el transformador de corriente: construcción, fasores y errores en esta publicación. El transformador de corriente se usa ampliamente para medir la corriente alta. El transformador de corriente reduce el valor alto de la corriente al valor bajo que puede leer el instrumento de medición. Si un medidor debe leer una corriente de 2000 amperios, no es posible leer porque se requiere usar una pequeña resistencia de derivación de alta potencia nominal en paralelo al galvanómetro. Sin embargo, no es práctico usar una resistencia de derivación de valor pequeño de alta clasificación de potencia para leer la corriente alta directamente por medidor. Es por eso que el transformador de corriente se usa para reducir la magnitud de la corriente para que el instrumento de medición y el relé de protección puedan leer la corriente.

Construcción de transformador de corriente (CT)

El transformador de corriente tiene dos devanados llamados primario y secundario. El devanado primario tiene menos vueltas y está conectado en serie con el circuito primario. Toda la corriente del circuito pasa a través del devanado primario y es deseable que la caída de voltaje a través del devanado primario sea lo más baja posible. El transformador de corriente tiene menos espiras de gran sección transversal y, por tanto, la caída de tensión en el devanado primario se reduce en gran medida.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

El devanado secundario tiene más vueltas en comparación con el devanado primario y está conectado con un medidor de amperios, un medidor de energía, un medidor de vatios, un transductor y un relé de protección. El devanado secundario del TC debe conectarse con un medidor de baja impedancia para mantener el flujo magnético en el núcleo hasta su capacidad de flujo nominal. El flujo en el núcleo por encima de la capacidad nominal provoca la saturación del núcleo magnético, lo que conduce a la falla total del transformador de corriente. El secundario del TC no debe dejarse abierto porque en esta condición, el flujo en el núcleo se multiplica y causa la saturación del núcleo del TC.

Según la construcción, hay dos tipos de transformadores de corriente: CT de tanque vivo y CT de tanque muerto. En ambos tipos de CT, el núcleo y el devanado están encerrados en una estructura de porcelana y esta estructura está llena de aceite mineral aislado que actúa como medio de enfriamiento y también proporciona el aislamiento eléctrico requerido.

Símbolo del transformador de corriente (CT)

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

La terminal P1 y P2 muestra el devanado primario del TC y el terminal S1 y S2 muestra el devanado secundario del TC. La relación CT 2000/1 significa que la corriente secundaria será de 1 amperio si la corriente primaria a través del CT es de 2000 amperios.

Circuito equivalente de transformador de corriente (CT)

El Circuito equivalente de TC es como se indica a continuación.
Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

El primario de CT tiene pocas vueltas y tiene muy poca resistencia. La resistencia y la reactancia del devanado primario se denotan por Rpag y Xpag respectivamente. La resistencia y la reactancia del devanado secundario se denotan por Rs y Xs respectivamente. Los componentes de magnetización del transformador de corriente son Rc y Xmetro. RC es responsable del componente de pérdida principal, y Xmetro es la reactancia de magnetización de CT. Los otros parámetros de CT son los que se indican a continuación.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

Diagrama fasorial del transformador de corriente (CT)
Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

El circuito equivalente del transformador de corriente es similar al del transformador de potencia y el motor de inducción. El transformador de corriente tiene dos tipos de errores.

  • Error de relación
  • Error de ángulo de fase

A partir del diagrama fasorial, se puede calcular el error de relación de CT y el error de ángulo de fase.

Relación de transformación del TC

La relación de transformación de CT se calcula de la siguiente manera.Para encontrar la relación de transformación, necesitamos calcular la corriente primaria Ipag según la definición y luego dividirlo por la corriente secundaria Is.

Derivación de fórmula de error de relación CT

Consideremos la parte del fasor de nuestra importancia para calcular Ipag Como se muestra abajo.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

Del fasor anterior, la corriente primaria Ipag es la suma fasorial de nIs y yo0. La corriente primaria del TC Ip se puede calcular utilizando la fórmula de suma de vectores.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores
La corriente de magnetización Io es muy pequeña en comparación con la corriente primaria Ipag. Por lo tanto, la expresión anterior se puede simplificar de la siguiente manera.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

De la expresión anterior, está claro que la relación de transformación no es igual a la relación de giro. La relación de transformación y la relación de giro serán iguales si α=0 y δ=0.Esta condición se puede lograr si la pérdida del núcleo es igual a cero y la carga es puramente resistiva. Esto es una condición idealsin embargo esta condición es prácticamente imposible.

Error de ángulo de fase del transformador de corriente

Ángulo de fase de la corriente transformador se define como el ángulo entre la corriente primaria Ipag y corriente secundaria Is. En el diagrama fasorial anterior, θ es el ángulo de fase.

Derivación de la fórmula de error de ángulo de fase de TC

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

Considere el triángulo obc de ángulo recto en el diagrama fasorial anterior.

Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

Relación de error del transformador de corriente

El error de relación de CT se define como la desviación por unidad en la relación de transformación de su relación nominal. El error de relación se expresa en porcentaje.
Transformador de corriente: construcción, fasores y errores
Ya que la carga del TC es generalmente resistiva. Por lo tanto, el factor de potencia de la carga es la unidad y por lo tanto δ=0
Transformador de corriente: construcción, fasores y errores

Error de ángulo de fase del transformador de corriente

El ángulo de fase entre el primario y el secundario del transformador de corriente debe ser de 180 grados. La corriente primaria y secundaria debe estar desfasada. La desviación en el ángulo de fase de la corriente primaria y secundaria se denomina error de ángulo de fase. El ángulo de fase entre la corriente primaria y secundaria del CT se denota por el ángulo θ.
Ya que la carga del TC es generalmente resistiva. Por lo tanto, el factor de potencia de la carga es la unidad y por lo tanto δ=0. El error de ángulo de fase de CT viene dado por la siguiente expresión.
Transformador de corriente: construcción, fasores y errores
Dado que la carga del TC es generalmente resistividad, el factor de potencia de la carga es la unidad y, por lo tanto, δ=0.
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