Transformadores de corriente (CT)
Los transformadores de corriente (CT) son instrumentos eléctricos especializados que se utilizan para medir y monitorear corriente alterna (CA) o la detección de niveles elevados de corriente en sistemas de energía. Estos instrumentos desempeñan una función esencial para garantizar la protección y permitir aplicaciones de medición precisas. Al reducir eficazmente los valores de corriente elevados a un nivel estandarizado, los CT garantizan la ejecución segura de las mediciones y permiten el funcionamiento adecuado de los dispositivos interconectados en el sistema.
El devanado primario consta de una sola vuelta de gran sección transversal conectada en serie con el conductor portador de alta corriente. El devanado secundario comprende muchas vueltas de pequeña sección transversal. La bobina secundaria está conectada con un amperímetro normal para mediciones de corriente.
Principio de funcionamiento del transformador de corriente
Los transformadores de corriente utilizan el principio de inducción electromagnética para funcionar de forma eficaz. Estos dispositivos constan de dos elementos vitales: devanado primario y secundario. El devanado primario está interconectado en serie con el circuito de alta corriente, generando un campo magnético proporcional a la corriente que fluye.
Por el contrario, el devanado secundario está vinculado a dispositivos utilizados para medir o proporcionar protección. Está diseñado intencionadamente con un número distinto de vueltas respecto al devanado primario, estableciendo la relación de transformación. En consecuencia, el devanado secundario genera una corriente que refleja con precisión la proporcionalidad de la corriente primaria.
Los transformadores de corriente son básicamente transformadores elevadores que aumentan el voltaje y disminuyen la corriente en el devanado secundario.
Para los transformadores, la relación entre la corriente secundaria y primaria es igual a la relación de vueltas en el devanado primario y secundario, dada por:
En el caso del transformador de corriente, la relación de espiras es bastante alta y, por tanto, la relación entre las corrientes secundaria y primaria es significativamente alta.
Las relaciones de CT son generalmente del orden de 500:2, 200:1. La relación CT 500:2 implica la conversión de una corriente primaria de 500 A a una corriente secundaria de 2 A.
Tipos de transformador de corriente
Los transformadores de corriente tienen diferentes variaciones según el tipo de construcción y aislamiento. Se clasifican en dos grandes categorías: tipos de interior y exterior.
Transformador de corriente interior
Los transformadores de corriente para interiores se utilizan en interiores y se pueden dividir en tres tipos principales según la construcción:
1: Tipo de barra CT
Estos transformadores de corriente utilizan barras metálicas como devanado primario y por eso se denominan transformadores de corriente tipo barra.
2: CT tipo ranura/ventana/anillo
Estos transformadores de corriente tienen forma hueca y el conductor primario se coloca del revés en esta abertura:
3: Tipo CT de núcleo dividido
Es un tipo especial de transformador de corriente que se puede dividir en dos partes. Este tipo de disposición puede proporcionar un fácil acceso para abrir la estructura y los devanados.
3: CT tipo herida
Los devanados primarios de estos transformadores de corriente están enrollados alrededor del núcleo central. El número de vueltas será cualquier número mayor que uno.
Los transformadores de corriente interiores también se pueden dividir según el aislamiento; estos incluyen transformadores de corriente aislados con cinta y transformadores de corriente aislados con resina fundida.
Transformador de corriente exterior
Los transformadores de corriente exteriores se instalan al aire libre y se pueden dividir según su principio de funcionamiento. Al estar al aire libre, requieren tanto aislamiento como refrigeración para su funcionamiento. Principalmente, el aceite de transformador se utiliza como medio aislante. Los transformadores de corriente llenos de aceite se clasifican además de la siguiente manera:
1: Tanque Vivo Tipo CT
Tanque vivo significa que el tanque de CT se mantiene al voltaje del sistema. El punto de gravedad se encuentra en altura.
2: Tipo de tanque muerto CT
Tanque muerto significa que el tanque de CT se mantiene en potencial de tierra. El punto de gravedad es más bajo que en los CT de tanque vivo.
Transformador de corriente de medición
Estos transformadores de corriente se utilizan únicamente con fines de medición e indicación. Los transformadores de corriente del tipo de medición están diseñados para brindar precisión en las funciones de medición dentro de la corriente nominal. Tan pronto como la corriente excede los límites nominales, los CT de medición se saturan para limitar el ingreso de más corriente. Sin embargo, los CT de medición tienen valores de carga más bajos en comparación con los transformadores de corriente de protección. Un CT de clase de medición está representado principalmente por tres parámetros.
Estos parámetros incluyen precisión, clase de medición y carga del transformador de corriente. Por debajo del CT tiene un límite de error del 0,3%, la clase de medición se indica con 'B' y una carga de 0,9 Ω.
Transformador de corriente de protección
Estos transformadores de corriente se utilizan únicamente para funciones de protección. Estos CT operan en una amplia gama de corrientes nominales y de falla. Por lo tanto, los CT de protección exhiben una respuesta lineal de hasta 20 veces su nivel de corriente nominal. Los transformadores de corriente de protección se indican por sus valores 'C', que indican la relación de error y los valores de voltaje terminal.
Para los CT de clase C, el límite de error es inferior al 3 %, carga estándar de 2 Ω y voltaje secundario de 200 V.
Relación de giro de los transformadores de corriente
Las relaciones de transformador de corriente más altas se pueden convertir en otras más pequeñas modificando el número de bucles en la bobina primaria. Considere una construcción normal de CT 300/5A, donde una única bobina primaria pasa por la ventana conocida como CT de una pasada. Lo mismo se puede reconfigurar pasando la bobina primaria dos o tres veces a través de la ventana conocida como CT de dos o tres pasos.
Con dos pasadas de bobina primaria, 300/5A se puede convertir en su equivalente 150/5A CT. De manera similar, con tres pasadas de la bobina primaria, 300/5A se puede convertir en su equivalente 100/5A CT.
Ejemplo: calcular la corriente y el voltaje secundarios
Considere un CT de barra con cinco vueltas primarias y 300 vueltas secundarias para usar junto con un amperímetro de resistencia interna de 0,5 ohmios. El amperímetro debe proporcionar una desviación de escala completa cuando la corriente primaria alcance los 1000 A.
La corriente secundaria viene dada por:
Calcular el voltaje mediante la ley de ohm:
Conclusión
Los transformadores de corriente son transformadores de instrumentos que se utilizan para medir corrientes de alta magnitud que no pueden medirse con amperímetros estándar. Los transformadores de corriente proporcionan funciones tanto de medición como de protección en redes eléctricas.