En transformadores, transformador de corriente, Transformadores de medición

Los relevadores protectores y aparatos de medida no suelen soportar corrientes y tensiones elevadas. Es conveniente, por otra parte, evitar que los dispositivos al alcance de las personas presenten elevadas tensiones. Se trata de las razones principales por las que deben usarse los transformadores de medida y protección. Pueden llevarse señales de corriente y tensión a través de ellos hacia los equipos de protección y medida, cuyo valor proporcional es menor al valor nominal. Se obtiene también una separación galvánica de los componentes de cuadros de mando, protección y medida, además, ventajas de seguridad para los equipos y las personas.

Las mediciones y el accionamiento de las protecciones están referidas a la apreciación de corriente y tensión, por lo que se dispone de dos tipos de transformadores que son una garantía de optimización y seguridad: transformador de corriente y de tensión o potencial. Si piensan adquirir un modelo de corriente que se conecta en serie con la línea deben conocer algunos aspectos, como características, tipos y componentes, que comentaremos a continuación.

¿En qué consisten y cuáles son sus características?

Se trata de equipos en los que la corriente secundaria es proporcional a la corriente primaria en condiciones normales de operación, sin embargo, presenta ligeros desfases. Son dos las funciones que desarrollan: transformar la corriente y aislar los aparatos de medida y protección que se conectan a los circuitos de alta tensión.

El primario del aparato posee pocas espiras y se conecta en serie con el circuito del cual se busca medir su intensidad y el secundario se conecta también en serie con las bobinas de los dispositivos de protección y medición que necesitan energizarse.

El arrollamiento primario consta de una o varias espiras que pueden conectarse en paralelo o serie y dividirse en dos partes iguales para modificar la relación. Pasan a través del núcleo magnético que puede tener forma cerrada y toroidal o contar con un entrehierro sobre el cual las espiras del secundario se arrollan con uniformidad para disminuir considerablemente el flujo de dispersión. El arrollamiento es el encargado de alimentar los circuitos de intensidad de los equipos de medida que se conectan en serie.

Pueden darse también múltiples arrollamientos secundarios en los transformadores de corriente que se diferencian de los transformadores de potencial. Cada arrollamiento se da sobre su circuito magnético, uno para protección y otro para medida, con lo cual se evitan las influencias de un secundario sobre otros. Si el transformador cuenta con diversos circuitos magnéticos actúa como si fueran equipos distintos. Puede usarse un circuito para mediciones de alta precisión y el resto con fines de protección. Conviene, por otra parte, que las protecciones diferenciales de equipos de distancia y potencia o cables se conecten a modelos de corriente independientes.

El transformador de corriente se fabrica para servicio exterior o interior. Los últimos son más asequibles y se diseñan con aislamiento en resina sintética para tensiones de servicio de 36 kilovatios, mientras que los primeros tiene un aislamiento de aceite y porcelana o con base de resina que resisten las condiciones adversas del clima, además, se diseñan para medias tensiones. Los asilamientos basados en aceite y papel que se colocan en recipientes de metal se usan aún para las altas tensiones. En la actualidad se usan resinas o gas SF6 en aisladores de porcelana.

Los transformadores de corriente deben tener una tensión de aislamiento igual a la tensión más alta del sistema al cual se conectará. Para los ejemplares usados en protecciones con relevadores digitales se necesitan núcleos que causen saturaciones más bajas en comparación con los relevadores electromagnéticos, debido a que son más altas las velocidades de respuesta de las protecciones electrónicas.

Tipos de transformadores de corriente

Son cuatro los tipos disponibles:

  • Transformador de medición. Se utilizan para medir y necesitan reproducir con fidelidad el ángulo de fase de la corriente y la magnitud. Su precisión tiene que asegurarse desde una fracción reducida de corriente nominal del orden de un 10% hasta una corriente excesiva del orden del 20% por encima del valor nominal.
  • Transformador de protección. Se diseñan para proteger un circuito y necesitan mantener su fidelidad hasta un valor 20 veces la magnitud de la corriente nominal. En las grandes redes con corrientes elevadas puede requerirse hasta 30 veces la corriente nominal. Cuando se trata de relevadores de sobrecorriente lo importante es la relación de transformación, sin embargo, en otros tipos como los de impedancia es también necesario mantener el error del ángulo de fase dentro de valores específicos.
  • Transformador mixto. Se fabrican para una combinación de los transformadores anterior. Para los circuitos de medida implementan un circuito con núcleo de alta precisión y para los de protección uno o dos circuitos con núcleos convenientes.
  • Transformador combinado. Se trata de aparatos que contienen un transformador de potencial o tensión y uno de corriente bajo la misma carcasa. Son los que ofrecemos en Asesores en Alta Tecnología y se usan en estaciones de intemperie para reducir espacios.

¿Cuáles son sus componentes?

Los componentes de los transformadores de corriente varían según el fabricante, pero los más notables son los siguientes:

  • Aislamiento externo. Posee una envolvente cerámica con una línea de fuga larga para que los arcos no contorneen bajo condiciones de lluvia, polvo, contaminación, etcétera.
  • Aislamiento interno. Varía según el fabricante, por ejemplo, hay un aislamiento en el que las partes se moldean en resina de epoxi y que posee una cámara de aire que se sella herméticamente y se rellena con gas SF6 o aceite aislante. Hay otro tipo que se indica para grande intensidades de cortocircuito y potencias de precisiones elevadas en el que se usa cartón prespán con aceite como aislamiento interno. Suelen contar con un depósito de expansión en su extremo superior.
  • Núcleo. Los equipos de intensidad de protección y medida se fabrican con núcleos de chapa magnética altamente permeables. Si el núcleo se destina para un transformador de medida se usa chapa de rápida saturación y si se destina para protección será de saturación lenta o débil.
  • Arrollamiento primario. Se fabrica con pletina de cobre electrolítico puro, ya sea en forma de espiras distribuidas con uniformidad y alrededor del núcleo o en barra pasante. Puede construirse partido con acceso a los extremos de cada parte con el fin de obtener distintas relaciones de transformación.
  • Arrollamiento secundario. Se fabrica con cobre electrolítico puro, distribuido con uniformidad alrededor del núcleo. Alimenta los circuitos de intensidad de contadores, relevadores e instrumentos de medida.
  • Bornes terminales primarios. Pueden fabricarse con bronce, latón o aluminio y con forma de cilindro, planos o con tornillos.
  • Bornes terminales secundarios. Se fabrican con latón y se colocan en un compartimiento de bornes de baja tensión.

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