Transformadores de Intensidad: Funcionamiento, Medida y Protección

Transformadores de Intensidad: Funcionamiento, Medida y Protección

Principio de Funcionamiento de los Transformadores de Intensidad (TI)

Para optimizar el rendimiento de un transformador de intensidad y minimizar la intensidad de magnetización, se deben considerar los siguientes aspectos:

• El transformador debe operar cerca del cortocircuito, es decir, con impedancias de bajo valor óhmico.
• Se diseña con una inducción magnética reducida, típicamente alrededor de 0,3 T.
• Se emplean chapas magnéticas de aleaciones especiales, como mumetal o permalloy, para reducir aún más la intensidad magnetizante.
• Los TI generalmente constan de dos arrollamientos (primario y secundario). Para obtener múltiples salidas, se utilizan varios núcleos magnéticos dentro de la misma carcasa.

Influencia de la Carga en el Error de los Transformadores de Intensidad

• Las impedancias de carga se conectan en serie entre sí.
• Una impedancia de carga elevada provoca:
  • Aumento de la tensión secundaria (Es).
  • Incremento del flujo magnético en el transformador.
  • Mayor intensidad necesaria para generar el flujo.
  • Consecuentemente, un aumento en el error de medición.

Potencia de precisión: Se define como la potencia (en VA, con un factor de potencia especificado) que el transformador suministra al secundario a la intensidad secundaria nominal, cuando está conectado a su carga de precisión.

Transformadores de Intensidad para Medida

Error de intensidad: Es el error en la medición de la corriente debido a la diferencia entre la relación de transformación real y la relación de transformación nominal.

Error de fase (válido para corrientes sinusoidales): Representa la diferencia de fase entre los vectores de las corrientes primaria y secundaria. En un transformador ideal, este ángulo sería de 0 grados.

Clase de precisión o índice de clase: Define el límite del error de intensidad cuando el transformador alimenta la carga de precisión (la carga para la cual se establecen las condiciones de precisión). Los transformadores deben mantener su precisión en condiciones normales de servicio.

• El grado de precisión se determina por su clase de precisión (Cl).
• La clase de precisión debe mantenerse siempre que la corriente que circule por el primario sea inferior al 120% de la corriente primaria nominal.
• El núcleo está compuesto por chapa magnética de rápida saturación, lo que proporciona:
  • Buena precisión para corrientes primarias menores al 120% de la corriente nominal.
  • Protección al secundario contra sobrecargas o cortocircuitos.
• Clases de precisión:
  • Normal: El transformador garantiza su precisión para cargas entre el 25% y el 100% de la carga nominal. Valores típicos: 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1.
  • Especial: El transformador asegura su precisión entre el 20% y el 120% de la carga nominal. La intensidad nominal secundaria es siempre de 5 A. Valores típicos: 0,2 S - 0,5 S.

Factor de seguridad: Es el múltiplo de la corriente nominal para el cual el error alcanza el 10% cuando la carga es la de precisión.

Transformadores de Intensidad para Protección

• Estos transformadores alimentan relés de protección.
• Deben asegurar una precisión suficiente para intensidades primarias varias veces superiores a la nominal. Por lo tanto, el núcleo no debe saturarse para corrientes elevadas.
• Error compuesto: En el caso de corrientes sinusoidales, se define como el valor eficaz de la diferencia entre el valor instantáneo de la corriente primaria multiplicada por la relación de transformación nominal y el valor instantáneo de la corriente secundaria.
• Intensidad límite de precisión nominal: Es el valor más alto de la intensidad primaria para el cual el transformador cumple con las especificaciones relativas al error compuesto, estando conectado a la carga de precisión.
• Clase de precisión: 5 P y 10 P.