Transformadores de medidas.

1. Transformadores de medidas. Luis Morán T.

2. Su clasificación depende de la variable que se esté midiendo: • Transformador de corriente • Transformador de potencial Luis Morán T.

3. Objetivos de un transformador de medida. • Reproducir en el circuito secundario la corriente o tensión primaria. • Mantener una relación entre señales primarias y secundarias lo más exacta posible, conservando fase y mínimo error de transformación. • Proporcionar señales secundarias de amplitudes bajas y normalizadas. • Proveer aislación galvánica entre circuito de potencia y circuito de medida, control o protección. Luis Morán T.

4. Transformador de Corriente. Luis Morán T.

5. Transformador de Corriente Luis Morán T. 5

6. Transformador de Corriente Toroidal Luis Morán T. 6

7. Especificaciones técnicas de un T/C: C37.110 1996 Guía IEEE para seleccionar transformadores de corriente para protecciones (relés). Corriente nominal. Factor de sobrecarga. Corriente térmica de tiempo corto. Corriente mecánica de tiempo corto (sólo para T/C con bobina primaria). Tensión de impulso. Voltaje nominal. Luis Morán T.

8. Precisión. Burden. Características de excitación. Polaridad. Conexiones. Operación en vacío. Saturación. Luis Morán T.

9. Circuito equivalente de un transformador de corriente. Luis Morán T.

10. Configuraciones de Transformadores de Corriente Luis Morán T.

11. Características de Operación de un T/C. Burden Valor de la impedancia que se debe conectar al secundario, para no exceder el error definido por la clase de precisión, ni tampoco provocar problemas de saturación. Luis Morán T.

12. Características de Operación de un T/C: Burden Valor de la impedancia que se debe conectar al secundario, para no exceder el error definido por la clase de precisión, ni tampoco provocar problemas de saturación. Saturación Punto de saturación se define como el punto de operación donde un 10% de aumento de la tensión secundaria producirá un 50% de aumento en la corriente de excitación. Luis Morán T. 12

13. Causas que producen saturación en un T/C: -Alta corriente de excitación. - Impedancia burden superior al valor nominal. del T/C aumenta error de razón, lo que puede comprometer operación de protecciones. Luis Morán T. 13

14. Procedimiento Analítico para Determinar Saturación: Vs = 4.44fANBmáx 10-8 [Volts] f: frecuencia nominal [Hz] A: sección transversal núcleo de fierro [pulg2] N: razón número de vueltas Bmáx: densidad de flujo [líneas por pulg. cuadrada] El transformador está saturado si la densidad de flujo magnético está entre 77500 a 125000 líneas por pulgada cuadrada. Luis Morán T. 14

15. Clasificación de los T/C según normas europeas: TPX: T/C con núcleo de fierro sin entre-hierro, con error de razón de 0.5 %, constante de tiempo bobina secundaria mayor a 5 segundos. TPY: T/C con núcleo de hierro y entre-hierro, constante de tiempo de la bobina secundaria de 10 segundos, error de razón de 1 %, mayor costo que el TPX. Su principal ventaja es que el flujo remanente es significativamente menor comparado a un TPX. TPZ: T/C con núcleo de aire (característica lineal) constante de tiempo bobina secundaria de 60 ± 6 mili segundos para aplicaciones en 60 Hz, y de 50 ± 5 milisegundos para aplicaciones en 50 Hz. Error de razón de 1 % a corriente nominal. Luis Morán T. 15

16. Clase de Precisión: Los T/C se identifican por una letra P (para protección) o M (para medición). Transformadores con letra P, corresponden a la clase de protección, garantizando un error máximo entre 5 y 10 %, el burden nominal en Volt-Ampere, corriente nominal, y valor límite en la clase de presición. Ejemplo: 30 VA; 5P105 A y 30 VA  6 Volts en secundario. Produce un error máximo de 5 % con 10 x 6 V = 60 Volts  Máximo Burden a conectar es de 1.2 W Luis Morán T. 16

17. Característica de Excitación de un T/C Luis Morán T.

18. Ejemplo T/C de 100/5 con un ZB = 0.336 W, corriente de cortocircuito primario de 4800 A. Vs= 4800 • (5/100) • 0.336 = 80.64 V T/C se satura (máxima tensión secundaria que se puede desarrollar es de 30 V y corriente secundaria máxima de 89 A). No es capaz de generar el voltaje requerido para hacer circular los 240 A secundarios, error de razón = 25.6 %. Luis Morán T.

19. Riesgo de Operación en vacío • Circuito Equivalente: Con burden conectado: I1 • N1 = I2 • N2 Sin burden conectado: I2=0 => I1=0 Toda la corriente primaria se transforma en corriente de excitación, por lo tanto, el flujo aumenta. Luis Morán T.

20. Clase de precisión A corriente nominal. En condiciones de cortocircuito. De acuerdo a la norma ANSI, el número de precisión indica el voltaje que debe inducirse en el secundario con el burden nominal o una corriente primaria igual a 1 a 20 veces el valor nominal, sin que se exceda en más de un 10% el error en la razón de transformación. C200 => 200 V = 20 • 5A • ZB => ZB= 200/(20 • 5) = 2 W Máximo burden que se puede conectar al T/C sin exceder 10% en error de razón. Luis Morán T.

21. Transformador de potencial. Luis Morán T.

22. Principio de operación similar al de un transformador de potencia. • Unidades monofásicas, con 120 V secundarios. • Características de precisión se mantienen para operación en el rango de  10% Vn. • Clase de precisión entre 0.3 y 1.2. Luis Morán T.

23. Luis Morán T. 23

24. Luis Morán T. 24