¿Qué es el transformador de tensión capacitivo y cómo funciona?

El dispositivo llamado transformador debe tener los mejores créditos de desarrollo cruciales e imprescindibles en el sector industrial y eléctrico. Los transformadores eléctricos ofrecen muchas ventajas y tienen muchas aplicaciones en diversos sectores. Un tipo de transformador que ha evolucionado es el "transformador de tensión capacitivo". Este tipo de transformador tiene más de tres décadas de historia de desarrollo. Aunque el dispositivo ofrece muchas ventajas, hay pocas reglas en la aplicación de los cálculos armónicos. Por tanto, veamos en detalle por qué ocurre esto y descubramos el principio de funcionamiento, el enfoque de las pruebas, las aplicaciones y las ventajas de la CVT.

¿Qué es el transformador de tensión capacitivo?

Al igual que el transformador de potencial, también es un transformador de tensión capacitivo reductor que tiene la capacidad de convertir tensiones de alto nivel en tensiones de bajo nivel. Estos transformadores también transforman el nivel de transmisión de la tensión en niveles mínimos normalizados y en valores simplemente cuantificables que se aplican para la seguridad, la medición y la regulación de los sistemas de alta tensión.

Por lo general, no se pueden calcular los valores de corriente y tensión de la línea en el caso de los sistemas de alta tensión. Por ello, es necesario utilizar transformadores de tipo instrumental, como los transformadores de potencial o de corriente. En el caso de las líneas de alta tensión, el coste del transformador de potencial utilizado será mayor debido a la instalación.

Para reducir los costes de instalación, se utiliza un transformador de tipo CVT en lugar de un transformador de tensión normal. A partir de 73 kV, estos transformadores de tensión capacitivos pueden utilizarse en las aplicaciones requeridas.

¿Cuál es la necesidad de la CVT?

Por encima de 100 kV y niveles de tensión superiores, se necesita un transformador aislado de alta gama. Pero el precio de los transformadores aislados es extremadamente alto y no se puede elegir para todas las aplicaciones. Para reducir el precio, se utilizan transformadores de potencial en lugar de transformadores aislados. El coste de los CVT es menor, pero el rendimiento es bajo en comparación con los transformadores aislados.

Funcionamiento del transformador de tensión capacitivo

El dispositivo consta principalmente de tres secciones:

El siguiente diagrama del circuito explica claramente el funcionamiento del dispositivo principio de funcionamiento del transformador de tensión capacitivo.

El divisor de potencial funciona junto con las otras dos secciones, que son el elemento inductivo y el transformador auxiliar. El divisor de potencial funciona para minimizar las señales de alta tensión de las señales de baja tensión. El nivel de tensión que se recibe a la salida de la CVT se reduce mediante el apoyo de un transformador auxiliar.

El divisor de potencial está situado entre la línea en la que se debe ajustar o calcular el nivel de tensión. Consideremos que C1 y C2 son los condensadores situados entre las líneas de transmisión. La salida del divisor de potencial se envía a la entrada del transformador auxiliar.

Los valores de capacitancia de los condensadores colocados cerca del nivel del suelo son mayores que los de los condensadores colocados cerca de las líneas de transmisión. El alto valor de las capacitancias indica que la resistencia eléctrica del divisor de potencial es menor. Por tanto, las señales con menor valor de tensión se desplazan hacia el transformador auxiliar. Entonces la TA vuelve a reducir el valor de la tensión.

N1 y N2 son las vueltas del devanado primario y secundario del transformador. El contador utilizado para calcular el valor de baja tensión es resistivo y, por tanto, el divisor de potencial tiene un comportamiento capacitivo. Por ello, se produce un desplazamiento de fase que afecta a la salida. Para eliminar este problema, tanto el transformador auxiliar como la inductancia deben conectarse en serie. La inductancia se incluye en el flujo de fuga en el transformador auxiliar de la AT y la inductancia "L" se representa por

L = [1/(ω²(C1 + C2))]

Este valor de inductancia se puede ajustar y compensa la caída de tensión que se produce en el transformador debido a la disminución del valor de la corriente de la sección del divisor. Sin embargo, en situaciones reales, es poco probable que se produzca esta compensación debido a las pérdidas por inducción. La relación de tensiones del transformador está representada por

V0/V1 = [C2/C2 + C1] × N2/N1

Como C1 > C2, el valor de C1/(C1 + C2) disminuirá. Esto demuestra que el valor de la tensión disminuirá.

Esta es la transformador de tensión capacitivo en funcionamiento.

Diagrama fásico de la CVT

Para conocer la diagrama fasorial del transformador de tensión capacitivoel circuito equivalente del dispositivo debe mostrarse. Con el diagrama anterior, el circuito equivalente puede dibujarse como sigue:

Entre el contador y C2 se coloca un transformador de adaptación. La proporción del transformador

n se selecciona en función de las necesidades económicas. El valor nominal de la alta tensión puede estar entre 10 y 30 kV, mientras que el valor nominal del devanado de baja tensión está entre 100 y 500 V. El nivel de la inductancia de sintonía "L" se selecciona de forma que el circuito equivalente del transformador de tensión capacitivo sea totalmente resistivo o se elija para que funcione en un estado totalmente resonante. El circuito sólo pasa al estado de resonancia cuando

ω(L + Lt) = [1/(C1 + C2)]

Aquí "L" representa el valor de la inductancia del inductor y "Lt" corresponde a la inductancia equivalente del transformador mencionada en el apartado de alta tensión.

A continuación se muestra el diagrama fasorial del transformador de tensión capacitivo, cuando funciona en condiciones de resonancia.

En este caso, el valor de la reactancia "Xm" del contador puede ignorarse y considerarse como una carga de resistencia "Rm" cuando la carga se conecta al divisor de tensión. El valor de la tensión en el transformador de potencial viene dado por

V₂ = Im.Rm

Mientras que la tensión en un condensador viene dada por

V_c2 = V₂ + Im (Re + j. Xe)

Tomando V1 como referencia fasorial, se traza el diagrama fasorial. En el diagrama fasorial se observa que tanto la reactancia como la resistencia no se representan individualmente y se representan conjuntamente con la reactancia "Xi" y la resistencia "Ri" del indicador de sintonía "L".

Por lo tanto, la relación de tensión es

A = V1/V2 = (V_c1 + V_Ri + V₂)/V₂

Ignorando la caída de reactancia ImXe, la caída de tensión en el indicador de sintonía y la resistencia del transformador viene dada por V_Ri. La tensión del contador y la tensión de entrada estarán en fase entre sí.

CVT V/S PT

Esta sección describe la la diferencia entre un transformador de tensión capacitivo y un transformador de potencial.

Transformador de tensión capacitivo	Transformador de potencial
Este dispositivo consiste en una pila de condensadores conectados en serie. La tensión del condensador se utiliza para calcular la tensión del aparato. También se utiliza para la comunicación con portadores de líneas eléctricas.	Entra en la clasificación de transformador inductivo reductor. Este dispositivo se utiliza para el cálculo de la tensión y la protección.
Se utiliza principalmente para medir niveles de tensión superiores a 230KV	No están diseñados para medir valores de alta tensión. Pueden calcular hasta un rango de 12KV
Ofrece la ventaja del condensador divisor de tensión y su diseño sencillo y ligero hace que el núcleo del transformador sea más pequeño y barato.	En este caso, la pérdida del núcleo es mayor y es más barato que la CVT
Estos dispositivos se pueden sintonizar fácilmente con la línea de frecuencia base y la capacitancia no permite el retroceso inductivo	La ventaja de la sintonización no la proporciona el transformador de potencial.

Ventajas del transformador de tensión capacitivo

Algunas de las ventajas de la CVT son

• Estos dispositivos pueden utilizarse como unidades de acoplamiento de frecuencia mejorada
• Los dispositivos CVT son menos costosos que los transformadores de potencial.
• Utilizan un espacio mínimo
• Fácil de construir
• El nivel de tensión se basa en el tipo de elemento capacitivo utilizado

Aplicaciones de la CVT

Algunos de los aplicaciones del transformador de tensión capacitivo son:

• Los dispositivos CVT tienen una amplia aplicación en los sistemas de transmisión de energía en los que el valor de la tensión varía de alto a ultra alto
• Se utiliza en los cálculos de tensión
• Dispositivos automáticos de manipulación
• Dispositivos de protección por relé

Este es el concepto de transformador de tensión capacitivo. Este artículo ha proporcionado un concepto detallado del funcionamiento de la CVT, sus aplicaciones, los diagramas de fasores y sus ventajas. Además de esto, te invitamos a conocer transformador de tensión capacitivo prueba y elige el más adecuado para tu aplicación específica.