Por: Ing. Gustavo A. Tarsia | UBA Facultad de Ingeniría | INTI

INTRODUCCIÓN:

Los instrumentos de medida y las protecciones eléctricas de los sistemas de distribución y de
potencia operan con corrientes y/o tensiones que difieren sensiblemente de los valores reales
que manejan los circuitos o las redes donde están conectados, esto es así ya que si debemos medir altas corrientes y/o altas tensiones los instrumentos se encarecerían considerablemente y por otra parte es conveniente evitar la presencia de elevadas tensiones en aquellos dispositivos que van a estar al alcance de las personas.


Las principales razones para

La utilización de los transformadores de medida y de protección son la de posibilitar llevar señales de tensión y corriente a los equipos de medida y protección de un valor proporcionalmente muy inferior a los reales en el circuito de potencia y lograr una separación galvánica (mediante el acoplamiento magnético entre los lados del transformador) de los elementos pertenecientes a los cuadros de mando, medida y protección con las consiguientes ventajas en cuanto a seguridad de las personas y del equipamiento.


Como las mediciones y el accionamiento de las protecciones se hallan referidas, en última
instancia, a la apreciación de tensión y corriente, se dispone de dos tipos fundamentales de transformadores de medida y protección:

  • Transformadores de tensión.
  • Transformadores de corriente.

Los transformadores de corriente se construyen con sus secundarios para intensidades de 5 A ó 1 A y se conectan en serie con la línea. Los transformadores de tensión se construyen con sus secundarios para tensiones eficaces de 100 V, 110 V, 100/3 V, 110/3 V. y se conectan en paralelo. A modo de resumen en la Tabla 1 representamos por contraposición, algunas de las diferencias entre ambos tipos de transformadores:

diferencias entre ambos tipos de transformadores

GENERALIDADES:

El primario de un transformador de intensidad se conecta en serie en el circuito cuya intensidad se desea medir y consta de una o varias espiras dispuesta en una, dos, o más secciones (permitiendo una, dos o más intensidades primarias nominales).

El secundario alimenta los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida, conectados en serie.
Puede haber también, uno o varios arrollamientos secundarios, bobinados cada uno sobre su propio circuito magnético. De esta manera no existe influencia de un secundario sobre el otro.
En la fig.1 vemos un T.I. de un solo núcleo y un arrollamiento secundario.

repartido, para reducir al mínimo el flujo de dispersión.
Dijimos que el primario consta de una o varias espiras que se conectan en serie con la línea, pero también existen T.I. en los que no está incorporado el primario (ya que es el propio conductor al que se le mide la corriente). En este caso, el aislamiento principal puede estar en el primario (cables, pasamuros, etc.) o en el propio transformador.
En las figuras 1 a 5 vemos distintas formas constructivas de T.I.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO:

Cuando empleamos un transformador de intensidad en un circuito, buscamos que la corriente
secundaria “Is” reproduzca fielmente, en forma reducida la corriente primaria “Ip” con el mismo ángulo de fase.
Definimos entonces como “Relación de Transformación de Corrientes” o simplemente “Relación de Corrientes“ K a la expresión

Analizamos el caso de un transformador ideal considerando como hipótesis que los arrollamientos primarios y secundarios “no tienen resistencia interna” y que la permeabilidad magnética del núcleo de hierro es “infinito”, es decir, que su reluctancia es “cero”. En estas condiciones la sumatoria de las fuerzas magnetomotrices FMM resulta igual a “cero” y su representación fasorial:

La “relación de transformación teórica” KT surge de la relación entre espiras secundarias y
primarias y se expresa como:

Recordando que la relación para circuitos magnéticos acoplados, la corriente secundaria referida al primario I ́s:

Los transformadores reales tienen arrollamientos con resistencia interna distinta de cero,
reluctancia distinta de cero y el acoplamiento magnético no es perfecto dando lugar a flujos
magnéticos dispersos y pérdidas. Todas estas condiciones hacen que las fuerzas
magnetomotrices se desequilibren a consecuencia de una corriente de excitación 𝑰𝒐̅̅̅ que
genera una “fuerza magnetomotriz de excitación”

El ángulo 𝜃 recibe el nombre de “ángulo de pérdida” y el circuito equivalente de un TI en base
al diagrama fasorial de la figura 11, resulta:

Desde el punto de vista circuital, el arrollamiento secundario está constituido por parámetros resistivos e inductivos (resistencia del alambre y la reactancia de dispersión) conectados a la impedancia secundaria 𝑍𝑆


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