Qué es un transformador de corriente : Funcionamiento y sus aplicaciones

El transformador es un dispositivo eléctrico que se utiliza para transferir energía eléctrica de un circuito a otro sin cambiar su frecuencia y lo consigue por inducción electromagnética. Básicamente, los transformadores están disponibles en dos tipos: de carcasa y de núcleo. Su función principal es elevar y reducir la tensión. Para realizar mediciones, se utilizan transformadores de medida, porque estos transformadores miden la corriente, la tensión, la energía y la potencia. Se utilizan en diferentes instrumentos con una conjunción como voltímetro, amperímetro, vatímetro y medidor de energía. Estos transformadores se clasifican en dos tipos: el transformador de corriente y el transformador de potencial.

¿Qué es el transformador de corriente?

Definición: Un transformador de medida que se utiliza para generar una corriente alterna dentro del devanado secundario del transformador se conoce como transformador de corriente. También se conoce como transformador en serie, ya que se alía en serie con el circuito para medir diferentes parámetros de la energía eléctrica. Aquí la corriente en el devanado secundario es proporcional a la corriente en el devanado primario. Se utilizan para reducir las corrientes de alta tensión a corrientes de baja tensión.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento del transformador de corriente es algo diferente si lo comparamos con un transformador de tensión normal. Al igual que el transformador de tensión, incluye dos devanados. Cuando la CA se suministra a través del devanado primario, se puede generar un flujo magnético alterno, entonces la CA se inducirá dentro del devanado secundario. En este tipo, la impedancia de la carga es muy pequeña. Por tanto, este transformador funciona en condiciones de cortocircuito. Así que la corriente dentro del devanado secundario depende de la corriente en el devanado primario, pero no depende de la impedancia de carga.

Construcción del transformador de corriente

La construcción de este transformador incluye diferentes características basadas en el diseño, como los amperios-vueltas del primario, el núcleo, los devanados y el aislamiento.

Vueltas de amperios primarios

El número de amperios-vuelta del primario del transformador oscila entre 5000 y 10000, por lo que se decide a través de la corriente primaria.

Núcleo

Para conseguir los giros de bajo amperaje magnetizante, el material del núcleo debe incluir bajas pérdidas de hierro y baja reluctancia. Los materiales del núcleo, como el níquel y una aleación de hierro, incluyen diferentes propiedades como baja pérdida y alta permeabilidad.

Devanados

La reactancia de fuga en el transformador puede reducirse colocando los devanados cerca unos de otros. Los hilos utilizados en el devanado primario son tiras de cobre y para el secundario se utilizan hilos SWG. El diseño de estos devanados puede realizarse para una resistencia adecuada y un refuerzo fijo sin ningún daño.

Aislamiento

Los devanados del transformador se aíslan con barniz y cinta. Las aplicaciones de alta tensión necesitan arreglos de aislamiento que son absorbidos por el aceite utilizado para los devanados.

El diseño del núcleo del transformador se puede realizar mediante la laminación de acero al silicio. El devanado primario del transformador transporta la corriente y está conectado al circuito principal. La corriente en el devanado secundario es proporcional a la corriente en el devanado primario y se conecta a los contadores o instrumentos.

Los devanados primario y secundario están aislados de los núcleos. El devanado primario incluye una sola vuelta que transporta la corriente de carga completa, mientras que el devanado secundario incluye un número de vueltas.
La relación de la corriente en el primario y el secundario se denomina relación del transformador de corriente. Normalmente, la relación de corriente del transformador es alta. Los valores nominales de corriente en el secundario son 0,1A, 1A y 5A, mientras que los valores nominales de corriente en el primario oscilan entre 10A y 3000A.

Tipos de transformadores de corriente

Se clasifican en cuatro tipos que son los siguientes

Transformador de corriente de interior

Los transformadores de interior son aplicables en circuitos de baja tensión. Se clasifican en diferentes tipos, como los bobinados, los de ventana y los de barra. Al igual que el tipo básico, el tipo bobinado incluye dos devanados como el primario y el secundario. Se utilizan en aplicaciones de suma debido a la alta precisión y a los altos valores de los giros del amperaje primario.

El transformador de tipo barra incluye un primario de barra con núcleos secundarios. En este tipo, el primario de barra es una parte esencial. La precisión de este transformador puede reducirse debido a la magnetización en el núcleo. El tipo de ventana puede instalarse en la región del conductor primario, ya que el diseño de estos transformadores puede realizarse sin devanado primario.

Estos tipos de transformadores son accesibles en diseños de núcleo sólido y dividido. Antes de conectar este tipo de transformador, hay que separar el conductor primario, mientras que en los de núcleo partido se puede instalar directamente en la región del conductor sin separarlo.

Transformadores de corriente para exteriores

Los transformadores de exterior se utilizan en circuitos de alta tensión como subestaciones y patios de maniobras. Están disponibles en dos tipos: llenos de aceite y con aislamiento de gas SF6. Los transformadores con aislamiento de SF6 son más ligeros que los de aceite.

El tanque de la cúspide puede estar conectado al conductor primario, lo que se conoce como transformador de corriente de construcción de tanque vivo. En esta construcción, se utilizan casquillos pequeños porque tanto el tanque como el conductor primario están al mismo potencial. Para los TC de relación múltiple, se utiliza el devanado primario de tipo dividido.

Así, se disponen tomas en la cuba destinadas al devanado primario, por lo que se puede obtener una relación de corriente variable utilizando estos transformadores. Una vez que se dan las derivaciones al devanado secundario, se pueden cambiar los amperios-vuelta de funcionamiento mientras se proporciona al devanado primario, por lo que el espacio de cobre no utilizado puede quedar excluido en el rango más bajo.

Transformador de corriente de casquillo

Este tipo de transformador es similar al de barra, en el que el núcleo y el secundario se colocan en la región del conductor primario. El devanado secundario del transformador puede convertirse en un núcleo de forma circular o anular. Se conecta al casquillo de alta tensión dentro de los disyuntores, transformadores de potencia, conmutadores o generadores.

Una vez que el conductor fluye a través del casquillo, actúa como devanado primario y la disposición del núcleo puede hacerse encerrando un casquillo aislante. Estos tipos de transformadores se utilizan en los circuitos de alta tensión para fines de relé porque no son caros.

Transformadores de corriente portátiles

Estos tipos de transformadores son de alta precesión y se utilizan principalmente para los analizadores de potencia y los amperímetros de alta precisión. Estos transformadores están disponibles en diferentes tipos, como los flexibles, los portátiles de pinza y los de núcleo dividido. El rango de medición de la corriente para los TC portátiles oscila entre 1000 A y 1500 A. Estos transformadores se utilizan principalmente para aislar los instrumentos de medición de los circuitos con alta tensión.

Errores en el transformador de corriente

Los errores que se produjeron en este transformador son los siguientes

• El devanado primario de este transformador requiere una fuerza magnetomotriz (FMM) para generar un flujo que atraiga la corriente magnetizante.
• La corriente en vacío del transformador incluye un elemento de pérdida en el núcleo y se producen pérdidas por histéresis y corrientes parásitas.
• Una vez que el núcleo del transformador está saturado, la densidad de flujo de la fuerza magnetizadora puede detenerse y pueden producirse otras pérdidas.

Aplicaciones de los transformadores de corriente

Estos transformadores se utilizan para medir la energía eléctrica en centrales eléctricas, industrias, estaciones de red, salas de control en industrias para medir y analizar el flujo de corriente en el circuito y también para fines de protección.

Preguntas frecuentes

1). ¿Cuál es la diferencia entre TC y PT?

El TC cambia el valor de la corriente alta en valor de la corriente baja, mientras que el TP cambia el valor de la tensión alta en tensión baja.

2). ¿El transformador de corriente es un transformador elevador?

En principio, el TC es un transformador elevador

3). ¿Por qué el TC está conectado en serie?

El TC se conecta en serie a través de la línea para cambiar la corriente de la línea a los típicos 1/5 de amperios adecuados para el contador o el relé. Estos transformadores se utilizan para calcular la enorme corriente que circula por un conductor.

4). ¿Qué es la relación del TC?

Es la relación entre la corriente primaria i/p y la corriente secundaria o/p a plena carga

5). ¿Por qué se utiliza el TC en la subestación?

Este transformador se utiliza con fines de medición y protección en la subestación

Por lo tanto, se trata de una visión general del transformador de corriente que incluye su definición, principio de funcionamiento, construcción, diferentes tipos, errores y aplicaciones. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un transformador de instrumentación?