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Transformadores de corriente INTRODUCCIN Lostransformadoresdecorrientesonequipamientosquepermitenalosinstrumentos demedicinyproteccinfuncionenadecuadamentesinqueseanecesarioposean corrientesnominalesdeacuerdoconlacorrientedecargadelcircuitoalcualson conectados.Ensuformamssimple,ellosposeenunprimario,generalmentepocas espiras, y un secundario, en el cual la corriente nominal transformada es, en la mayora de los casos, igual a 5 A. De esa forma, los instrumentos de medicin y proteccin son dimensionadosentamaosreducidosconlasbobinasdecorrienteconstituidascon hilos de poca cantidad de cobre Lostransformadoresdecorrientesonutilizadosparasupliraparatosquepresentan bajaresistenciaelctrica,talescomoampermetros,relsdeinduccin,bobinasde corriente de rels diferenciales, medidores de energa, de potencia etc. LosTC'stransforman,atravsdelfenmenodeconversinelectromagntica, corrientes elevadas, que circulan en suprimario, en pequeas corrientes secundarias, segn una relacin de transformacin. Lacorrienteprimariaamedirquefluyeenlosdevanadosprimariocreaunflujo magntico alterno que se induce fuerzas electromotrices Ep y Es, respectivamente, los devanados primario y secundario. Deesaforma,sienlasterminalesdelprimariodeunTC,cuyarelacinde transformacinnominalesde20,circulaunacorrientede100A,seobtieneenel secundario la corriente de 5A , o sea : 100/20 = 5A. CARACTERSTICAS CONSTRUCTIVAS Lostransformadoresdecorrientepuedenserconstruidosdediferentesformasypara diferentes usos, o sea: a)TC tipo Barra Esaquelcuyoenrollamientoprimarioesconstituidoporunabarrafijadaatravsdel ncleo del transformador, conforme se muestra en la figura. b)TC tipo enrolado ES aquel cuyo enrollamiento primario es constituido de una o ms espiras envolviendo el ncleo del transformador, conforme se ilustraen la figura. c)TC tipo ventana ES aquel que no posee un primario fijo en el transformador y es constituido de una apertura a travs del ncleo, por donde pasa el conductor que forma el circuito primario, conforme se presenta en la figura. d)TC tipo buje ES aquel cuyas caractersticas son semejantes al TC del tipo barra, sin embargo su instalacin es hecha en el blanco de los equipamientos (transformadores, disyuntores, etc.), que funcionan como enrollamiento primario, conforme se presenta en la figura. e)TC de ncleo dividido Es aquel cuyas caractersticas son semejantes a la del tipo ventana, en que el ncleo puede ser separado para permitir envolver el conductor que funciona como enrollamiento primario, conforme se presenta en la figura. f)TC con varios enrollamientos primarios ES aquel constituido de varios enrollamientos primarios montados aisladamente y slo un enrollamiento secundario, conforme se presenta en la figura. g)TC con varios ncleos secundarios ES aquel constituido de dos o ms enrollamientos secundarios montados aisladamente, siendo que cada uno posee individualmente su ncleo, formado, juntamente con el enrollamiento primario, un slo conjunto, conforme se presenta en la figura. Este tipo de transformador de corriente, la seccin del conductor primario debe ser dimensionado con miras a la mayor de las relaciones de transformacin de los ncleos considerados h)TC con varios enrollamientos secundarios ES aquel constituido de un nico ncleo envuelto por el enrollamiento primario y varios enrollamientos secundarios, conforme se muestra en la figura abajo, y que pueden ser conectados en serie o paralelo. i)TC tipo derivacin en el secundario ES aquel constituido de un nico ncleo envuelto por los enrollamientos primario y secundario, siendo este provenido de una o ms derivaciones. Sin embargo el primario puede ser constituido de uno o ms enrollamientos, conforme se muestra en la figura a continuacin. Como los amperes-espiras varan en cada relacin de transformacin considerada, solamente es garantizada la clase de exactitud del equipamiento para la derivacin que est el mayor nmero de espiras. La versin de este tipo de TC es dada en la figura siguiente Los transformadores de corriente tienen tpicamente ncleo de bajo voltaje hecho de ferro-silicio de grano orientado y es, junto con los enrollamientos primarios y encapsulado en resina epoxi, sometidas a polimerizacin, lo que da permanentemente de endurecimiento para formar un completamente equipo compacto y dando las caractersticas elctricas y mecnicas de alto rendimiento, es decir: -Incombustibilidaddel aislamiento; -Elevada capacidad de sobrecarga, dada la excepcional calidad de conductividad trmica de la resina epoxi; -Elevada resistencia dinmica a la corrientes de corto-circuito; -Elevada rigidez dielctrica. Ya los transformadores de corriente de media tensin, semejantemente a los de baja tensin, son normalmente construidos en resina epoxi, cuando destinados a la instalaciones abrigadas, conforme las figuras presentadas. Tambin son encontrados transformadores de corriente para uso interno, construidos en tanque metlico lleno de leo mineral y provenido de buje de porcelana vitrificada comn a las terminales de entrada y salida de la corriente primaria conforme se presenta en la figura. Los transformadores de corriente fabricados en epoxi son normalmente descartados tras un defecto interno. No es posible su recuperacin. Los transformadores de corriente de alta tensin para uso al tiempo son dotados de una buja de porcelana vitrificada, comn a las terminales de entrada de la corriente primaria. La Figura abajo muestra un TC para uso al tiempo aislado 72,6 kV. Los transformadores de corriente para sistemas mayores o iguales a 69 kV han su primario involucrado en un blindaje electrosttico, cuyo propsito es estandarizar el campo elctrico. CARACTERSTICAS ELCTRICAS Lostransformadoresdecorriente,engeneral,puedeserelctricamenterepresentado por el esquema de la Figura siguiente, en el que se definen la resistencia primaria y la reactanciacomoR1yX1,laresistenciaylareactanciadeveranosecundariodefine comoR2yX2yesrama de magnetizacin caracterizadoporsus dosparmetros,es decir,laresistenciaR,queesresponsabledeprdidashmicasatravsdela histresis de corriente de Foucault y desarrollados en la masa del ncleo de hierro con elpasodelaslneas de flujo magntico,ylacorrientedecargaXreactivadebidoal movimiento de las lneas de flujo en el circuito magntico. A travs del esquema de la figura anterior, se puede describir brevemente el accionamiento de un transformador de corriente. Una carga de red dada absorbe una determinada IP corriente que fluye en el devanado primario de la TC, cuya impedancia (Z1 = R1 + jx1) pueden ser ignorados. La corriente que fluye en el secundario del Tc, es una cada de tensin en su impedancia interna (Z2 = R2 + jX2) y la impedancia de la carga conectada (Z2 = R2 + JX2) que afecta al flujo principal, lo que requiere una corriente de magnetizacin Indirectamente proporcional La impedancia del primario no afecta a la precisin de la TC. Slo se aade a la impedancia del circuito de potencia. El error del resultado de la TC es sustancialmente la corriente que fluye en la rama de magnetizacin, es decir, Ie. Es fcil de entender que la corriente secundaria se aade a la corriente de magnetizacin Ie debe ser igual a la corriente que circula por el primario, es decir: Teniendo en cuenta una relacin de TC de 1:1, por lo que la corriente secundaria de la reproduccin fiel de la corriente del primario, es necesario que Ip = Is, como es, la corriente que fluye en la carga no corresponde exactamente a la corriente primaria, ocasionando as el error del TC. Cuando el ncleo entra en saturacin, exige una corriente de magnetizacin muy elevada, dejando de ser transferida para la cargacomo ser visto adelante con ms detalle, provocando as un error de valor considerable en la medida secundaria. Para conocerse mejor un transformador de corriente, independientemente de su aplicacin en la medicin y en la proteccin, es necesario estudiar sus principales caractersticas elctricas. Corrientes nominales Las corrientes nominales primarias deben ser compatibles con la corriente de carga del circuito primario. Las corrientes nominales primarias y las relaciones de transformacin nominales estn discriminadas en las tablas siguientes, para relaciones nominales simples y parejas, utilizadas para conexin serie/paralelo en el enrollamiento primario. Corriente Nominal (A) Relacin Nominal Corriente Nominal (A) Relacin Nominal Corriente Nominal (A) Relacin Nominal Corriente Nominal (A) Relacin Nominal 51:16012:140080:12500:1500:1 102:17515:1500100:13000:1600:1 153:110020:1600120:14000:1800:1 204:112525:1800160:15000:11000:1 255:115030:11000200:16000:11200:1 306:120040:11200240:18000:1600:1 408:125050:11500300:1 5010:130060:12000400:1 CORRENTE PRIMRIA NOMINAL (A) RELACION NOMINAL 5 x 10 10 x 20 15 x 3020 x 40 25 x 50 30 x 60 40 x 8050 x 10060 x 120 75 x 150 100 x 200 150 x 300 200 x 400 300 x 600 400 x 800 600 x 1200 800 x 1600 1000 x 2000 1200 x 2400 1500 x 3000 2000 x 4000 2500 x 5000 3000 x 6000 4000 x 8000 5000 x 10000 6000 x 12000 7000 x 14000 8000 x 16000 9000 x 18000 10000 x 20000 1 x 2:1 2 x 4:1 3 x 6:1 4 x 8:1 5 x 10:1 6 x 12:1 8 x 16:1 10 x 20:1 12 x 24:1 15 x 30:1 20 x 40:1 30 x 60:1 40 x 80:1 60 x 120:1 80 x 160:1 120 x 240:1 160 x 320:1 200 x 400:1 240 x 480:1 300 x 600:1 400 x 800:1 500 x 1000:1 600 x 1200:1 800 x 1600:1 1000 x 2000:1 1200 x 2400:1 1400 x 2800:1 1600 x 3200:1 1800 x 3600:1 2000 x 4000:1 Las corrientes nominales secundarias se adoptan generalmente igual a 5A. En algunos casos especiales, cuando los dispositivos, los rels estn normalmente instalados lejos de los transformadores de corriente, se podra adoptar la corriente secundaria de 1 A, con el fin de reducir la cada de tensin en la interconexin de alambre. NBR 6856/81 adopta los siguientes smbolos para definir las relaciones de corrientes. -Seal de dos puntos (:) debe ser utilizado para expresar las relaciones n como, por ejemplo: 300:1; -El guion (-) debe ser utilizado para separar corrientes nominales de diferentes devanados, por ejemplo: 300-5 A, 300-300-5 A (