Condiciones de operación del Transformador de Corriente

Condiciones de operación del Transformador de Corriente

 Condiciones de operación normal

Bajo condiciones normales de operación, la corriente secundaria será 1/N veces la corriente primaria del “TC” y su diagrama vectorial de operación será aproximadamente el
siguiente:

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Esto también se puede entender si nos enfocamos en el nodo “c” de la figura 1, como ya sabemos el primario es conectado abriendo el circuito del cual se tomara la muestra de corriente teniendo así la corriente IH, que al ser reflejada al lado secundario por la misma relación de transformación del transformador 1:N se tiene a nivel secundario IH/N, esta es la corriente que entra al nodo “c”, si observamos hay dos corrientes que salen del mismo
nodo, las cuales son IL y IM, por lo cual estas corrientes se relacionan vectorialmente como:

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Donde el error de relación que representan la corriente de magnetización IM y el ángulo 𝜃
son despreciables, en la figura 2 han sido exagerados para poder ser observados, es decir
que bajo condiciones normales de operación la corriente IH/N es prácticamente la misma corriente IL debido a que el desfasamiento 𝜃 entre ambas es despreciable y la corriente de
magnetización es muy pequeña.

Condiciones anormales de operación

La capacidad de transferencia de energía entre el circuito primario y el secundario,
depende de las características de diseño y construcción del “TC”, como son:  La capacidad de sus conductores, el nivel máximo de voltaje que debe soportar el “TC”  entre espiras y las características magnéticas de su núcleo.

Como sabemos en todo material magnético la permeabilidad se puede suponer como una función lineal de la densidad de flujo para determinados valores de esta ultima y que rebasando este rango de valores, varía en forma no lineal haciendo tender la densidad a  un máximo dado por las características propias del material.

En el análisis que sigue representaremos este efecto considerando la impedancia de magnetización ZM como constante para los valores de transferencia de energía que están dentro de las características de diseño y disminuyendo no linealmente para valores fuera de los mismos, logrando un efecto similar al observado en el comportamiento real del “TC”.

Condiciones de operación del Transformador de Corriente

Como ya sabemos la curva de histéresis nos muestra para determinados materiales  magnéticos utilizados en los núcleos de los transformadores los niveles de flujo magnético  máximo a que estos pueden llegar, así como el nivel de flujo magnético en el cual el  núcleo está saturado (en la figura) y nos muestra el comportamiento del circuito magnético ante una señal de corriente alterna, lo cual es de mucha utilidad para los transformadores de corriente, debido a que estos utilizan estos parámetros para poder ser diseñados.

Ahora para poder entender con mayor detalle la siguiente parte es de definir un concepto fundamental para el siguiente análisis el cual es la corriente de magnetización IM la cual es la corriente requerida para producir flujo magnético en el núcleo del transformador, es ecir que si esta corriente aumenta también se incrementa el flujo magnético del transformador lo cual provocaría efectos que podrían poner en peligro al “TC” debido a
que a mayor flujo magnético puede haber mayor inducción de voltaje en el secundario y sobrepasar los límites de tensión previamente calculados por el fabricante, así también si esta corriente es llevada a niveles demasiado altos puede sobre saturar el núcleo lo cual provocaría que este se caliente y traiga consigo mas perdidas lo cual provocaría que los niveles de corriente ya no estarían relacionados con la relación de transformación, estos efectos se verán mas a detalle en la siguiente parte donde se analizan diversos casos de operación anormal del transformador de corriente.