En los circuitos de potencia de 380 Voltios con altas corrientes, según el PUE, se utiliza un convertidor de diseño especial, llamado transformador de corriente. Con su ayuda, es posible reducir el valor del indicador actual por el número de veces especificado por las características técnicas. Para comprender el principio de funcionamiento de dichos convertidores, deberá familiarizarse con su diseño.
Caracteristicas de diseño
Los transformadores de corriente eléctrica contienen los siguientes elementos estructurales:
- núcleo cerrado (circuito magnético);
- bobinado de energía primaria;
- bobina secundaria (reductora).
El devanado primario está conectado en serie con el circuito monitoreado, de modo que toda la corriente de fase fluye a través de él. La bobina secundaria se carga en un dispositivo conectado a la red: un relé de protección o un dispositivo de medición. Debido a la diferencia en el número de vueltas en cada una de las bobinas, la componente de corriente en el devanado secundario se reduce a un valor determinado por la relación de transformación.
Dado que la resistencia de los circuitos de carga es insignificante, se cree que estos dispositivos operan en un modo muy cercano al cortocircuito.
Suelen tener varios grupos de devanados secundarios, cada uno de los cuales se utiliza para sus propios fines. Pueden conectarse a:
- dispositivos de protección (relés de tensión, por ejemplo);
- equipo de contabilidad y diagnóstico;
- equipo de control.
La resistencia de los devanados de salida está estrictamente normalizada, ya que incluso una ligera desviación del valor especificado en la TU conduce a un aumento en el error de medición o un deterioro en las características de respuesta.
La diferencia esencial entre un TT y sus transformadores de voltaje relacionados radica en las funciones realizadas por estos dispositivos y el principio de funcionamiento. Los transformadores de corriente brindan principalmente protección para la carga conectada y la precisión especificada de las mediciones. El segundo tipo se caracteriza por un modo de operación puramente de conversión, que está relacionado solo con la operación en circuitos de potencia.
Clasificación de transformadores de corriente.
- Propósito: la función realizada por cada dispositivo específico.
- Método de instalación in situ.
- Características de diseño que incluyen el número total de vueltas en el devanado primario.
- Tensión de funcionamiento y tipo de aislamiento del conductor.
- El número de pasos de transformación.
Según el propósito, las muestras de TT conocidas se dividen en dispositivos de laboratorio, de protección, de medición y los llamados "intermedios".
La última categoría está destinada a conectar instrumentos de medición o para igualar valores de corriente en sistemas de protección diferencial.
Según el método de instalación, se distinguen los siguientes tipos:
- solo para instalación en exteriores (en armarios de distribución);
- para esquemas de instalación interna (en aparamenta interior);
- convertidores integrados en unidades eléctricas y dispositivos de conmutación, que incluyen generadores y transformadores de potencia;
- dispositivos aéreos montados en la parte superior de la estructura (en bujes).
Las muestras portátiles se utilizan para investigación de laboratorio, así como para inspección y medición.
Según el diseño del devanado primario, los dispositivos de corriente se dividen en modelos multivuelta, de una sola vuelta y de bus. De acuerdo con la tensión de funcionamiento de los circuitos en los que se instalan estos dispositivos, se dividen en transformadores instalados en redes hasta y más de 1000 Voltios.
Según el tipo de materiales aislantes utilizados en ellos, estos productos se dividen en los siguientes tipos:
- con aislamiento "seco" a base de porcelana o resina epoxi;
- con protección de papel-aceite o condensador;
- con relleno compuesto.
Según el número de etapas de transformación disponibles, todos los dispositivos conocidos instalados en el circuito de suministro de energía son de una etapa y de dos etapas (su otro nombre es "cascada").
Diagramas de conexión
Varios circuitos para conectar transformadores de corriente se diferencian principalmente en el orden de conmutación de los devanados primario y secundario. El primero de ellos se caracteriza por la conexión secuencial más simple (el llamado "tie-in") en la ruptura del bus de fase monitoreado. Otra cosa son los circuitos secundarios, que constan de varios devanados, que se pueden desconectar de acuerdo con los siguientes esquemas:
- “Full star, utilizado cuando es necesario monitorizar los parámetros actuales en cada una de las fases.
- "Estrella incompleta", se utiliza cuando no es necesario controlar todos los circuitos de medida lineal.
- Un circuito de fijación de corrientes de "secuencia cero", que incluye un relé de control.
En alimentadores de salida de 6-10 kV, para ahorrar dinero, a menudo se instalan no tres, sino solo dos transformadores de medición (sin una fase).
En este caso, los devanados secundarios se encienden en un esquema de estrella incompleto. Un circuito común llamado "prueba de corriente de secuencia cero" se forma conectando los devanados secundarios a una estrella completa. En este caso, el relé de control utilizado en él se incluye en la rotura del cable común ("cero"). Con este tipo de desconexión, la corriente que pasa por el devanado está formada por los tres vectores de fase. Si las cargas están equilibradas, en caso de cortocircuitos monofásicos o bifásicos, el componente resultante del desequilibrio se libera en el relé.
Principales parámetros y características de los transformadores de corriente.
Los parámetros técnicos de cualquier transformador de corriente se describen mediante los siguientes indicadores principales:
- clase de dispositivo;
- Voltaje nominal;
- corrientes en las bobinas primaria y secundaria;
- Relación de transformación de CA (como relación);
- error de medición permisible al conectar un medidor de electricidad;
- permeabilidad y sección transversal del circuito magnético (núcleo);
- la magnitud del camino magnético.
La clasificación de voltaje en kilovoltios generalmente se proporciona en el pasaporte adjunto a cada dispositivo específico. Su valor operativo oscila entre 0,66 y 1150 kV. Para obtener información más completa sobre este y otros indicadores, debe leer la literatura de referencia sobre la conexión de transformadores a medidores eléctricos.
A veces, bajo pedido, el fabricante fabrica dispositivos con corrientes secundarias de 2.0 o 2.5 Amperios.
La relación de transformación (multiplicidad) es un indicador de la proporción o relación de las corrientes de las bobinas primaria y secundaria. Se entiende por multiplicidad límite la relación entre la corriente primaria máxima y su valor nominal, siempre que el error total en una carga secundaria fija no supere el 10%. La relación de limitación nominal significa el mismo indicador con carga óptima.Este parámetro caracteriza la posibilidad de funcionamiento normal de los dispositivos de protección en modos de emergencia.
Error actual
Según GOST 7746-89, hay tres tipos de errores para los TC: corriente, angular y total. Son indicadores cuantitativos de la desviación de los valores de la corriente secundaria, multiplicados por el factor nominal, del indicador primario.
El estándar prescribe calcular tales errores solo en el modo de funcionamiento de estado estable (con parámetros constantes) del sistema y solo si la forma de la corriente primaria no difiere de la sinusoidal.
El error de corriente mencionado en la descripción de la multiplicidad caracteriza la diferencia relativa en los valores efectivos de las corrientes, expresada en porcentaje. Su equivalente angular se define como el error entre los vectores de dos componentes de corriente efectiva: el fundamental para el circuito primario y el primer armónico para el secundario. Con base en estos dos valores, el error total se calcula sumándolos de acuerdo con la fórmula dada en las instrucciones.
El objetivo principal de medir transformadores de corriente es conectar medidores de energía utilizados para dar servicio a líneas eléctricas trifásicas.
