Transformadores de Intensidad

Los Transformadores de medida se utilizan para reducir los valores de intensidad a fin de alimentar instrumentos de medida cuyo alcance son comunes, lo que implica menor riesgo para el operario y menor costo.  De esta manera este tipo de transformadores se utilizan para la medición de altas intensidades de corriente alterna (normalmente mayores a 60A) con amperímetros de bajo costo de construcción y seguros para el operario.

En este tipo de transformadores se utiliza un núcleo de hierro en forma circular, dentro de él se hace pasar el conductor a medir. El secundario de este transformador entrega una corriente máxima de 5A, proporcional a la corriente que circule por el conductor. Ejemplo: si tuviésemos un transformador 1200/5A, cuando por el conductor circulen 1200A, el secundario entregará 5A; cuando por el conductor circulen 600A, el secundario entregará 2,5A.

Como dijimos anteriormente los transformadores de corriente. Son aparatos en que la corriente secundaria, dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de función: transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

El primario del transformador, que consta de muy pocas espiras, se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medición y de protección que requieran ser energizados. Las espiras del arrollamiento primario suelen ser una o varias, las cuales se pueden a su vez dividir en dos partes iguales y conectarse en serie o paralelo para cambiar la relación, y atraviesan el núcleo magnético, cuya forma suele ser cerrada tipo toroidal o puede tener un cierto entrehierro, sobre el cual se arrollan las espiras del secundario de una forma uniforme, consiguiendo así reducir al mínimo el flujo de dispersión. Este arrollamiento es el que se encarga de alimentar los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida conectados en serie. Se puede dar también la existencia de varios arrollamientos secundarios en un mismo transformador, cada uno sobre su circuito magnético, uno para medida y otro para protección. De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro. Si el aparato tiene varios circuitos magnéticos, se comporta como si fueran varios transformadores diferentes. Un circuito se puede utilizar para mediciones que requieren mayor precisión, y los demás se pueden utilizar para protección. Por otro lado, conviene que las protecciones diferenciales de cables o transformadores de potencia y de distancia se conecten a transformadores de corriente independientes.

Los transformadores de corriente pueden ser de medición, de protección, mixtos o combinados.

Transformador de medición. Los transformadores cuya función es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud y el ángulo de fase de la corriente. Su precisión debe garantizarse desde una pequeña fracción de corriente nominal del orden del 10%, hasta un exceso de corriente del orden del 20%, sobre el valor nominal.

Transformadores de protección. Los transformadores cuya función es proteger un circuito, requieren conservar su fidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitud de la corriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puede ser necesario requerir treinta veces la corriente nominal. En el caso de los relés de sobrecorriente, sólo importa la relación de transformación, pero en otro tipo de relés, como pueden ser los de impedancia, se requiere además de la relación de transformación, mantener el error del ángulo de fase dentro de valores predeterminados.

Transformadores mixtos. En este caso, los transformadores se diseñan para una combinación de los dos casos anteriores, un circuito con el núcleo de alta precisión para los circuitos de medición y uno o dos circuitos más, con sus núcleos adecuados, para los circuitos de protección.

Transformadores combinados. Son aparatos que bajo una misma cubierta albergan un transformador de corriente y otro de tensión. Se utilizan en estaciones de intemperie fundamentalmente para reducir espacios.

¿Como seleccionar un TI?

Determinar la relación de transformación Ip/Is

• Elegir preferentemente como intensidad primaria del transformador la intensidad normalizada inmediatamente superior de la que se va a medir.
Por ej : intensidad a medir  1124 A. Elegir Ip = 1250 A
• Elegir preferentemente como intensidad secundaria 1 A o 5 A en funcion del aparato de medida o del rele y de la distancia entre el transformador y el aparato que alimenta :
– Secudario 5 A, se utiliza cuando los aparatos de medida se encuentran cerca de los transformadores, a menos de 10m
– Secundario 1 A, preferentemente cuando la distancia entre el transformador de intensidad y el aparato de medida es elevada (superior a 10m). Las perdidas en Julios debidas al cableado son 25 veces mas importantes en 5A que en 1A.

Determinar la potencia del transformador

• Para definir la potencia en VA del transformador, añadir a las potencias consumidas por los aparatos conectados al transformador, la potencia absorbida por el cableado. Se recomienda elegir la potencia normalizada mas cercana posible, pero superior a la potencia calculada, ya que las características relativas a la precisión y el factor de seguridad podrían modificarse.

Definir la clase de precisión en función de la aplicación

Patrones = Clase 0,1 o 0,2
Facturacion = Clase 0,5 // 0,2 // 0,5S o 0,2S
Medida industrial = Clase 1
Visualizacion de la intensidad = Clase 1 o 3
Proteccion = Clase 5P o 10P

• No olvidar que los errores de los aparatos de medida se suman a los errores de los transformadores que los alimentan.
• Lo mismo ocurre cuando hay varios transformadores montados en cascada.
• En el caso de una clase de proteccion 5P o 10P, indicar el factor limite de precison, generalmente 5, 10, 15, 20 o 30.

Definir el tipo de aparato en funcion del modo de instalacion

• Cuando la intensidad del primario es muy baja, de hasta algunas decenas de amperios, generalmente se impone el uso de un transformador con primario bobinado.
• Los transformadores de cable o barra pasante se utilizan cuando las intensidades que se van a medir son elevadas : superiores a 150A. Sus prestaciones son menores cuando la inensidad del primario es baja (entre 40 y 150A).
• No es practico ni rentable utilizarlos por debajo de 40A. La eleccion del modelo depende de tipo de conductor primario, cable o barra, y de su seccion.

Conexionado para instumentos de medición

El conductor, ya sea cable o barra debe pasar por el interior del transformador. Los bornes del mismo, perteneciente al secundario, deben conectarse al instrumento de medición.
Si el instrumento es analógico, la escala debe ser seleccionada en base al transformador; en cambio si el instrumento es digital, el valor del transformador debe ser configurado (leer manual del instrumento).
Si el sistema es trifásico, se necesitarán tres transformadores.
Es importante pasar solo un conductor por cada transformador y tener siempre conectado el secundario a un instrumento, ya que de lo contrario se puede dañar.

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