A transformador de corriente es un transformador de medida en el que la corriente secundaria, en condiciones normales de uso, es sustancialmente proporcional a la corriente primaria y difiere en fase de ésta en un ángulo que es aproximadamente cero.
El diseño y los ensayos de los transformadores de corriente se rigen por la norma IEC 61869-2:2012 (sustituye a IEC 60044-1:1996)
El principio de funcionamiento de un transformador de corriente es el mismo que el del transformador de potencia. El transformador de corriente tiene un devanado primario y un devanado secundario. Una corriente alterna que circula por el devanado primario induce una corriente alterna en el devanado secundario.
El devanado primario puede tener una sola espira o un número reducido de espiras, el devanado secundario tendrá muchas más espiras en función de la relación de transformación. La transformación nominal es la relación entre la corriente primaria nominal y la corriente secundaria nominal.
A continuación se muestra un circuito simple que muestra un devanado primario de 10 A de una sola vuelta y un TC de 1000 T con carga nominal R 100 Ω.
Ip = 10
Is = 10/1000 = 10 mA
Vb = 10 mA × 100 = 1 V
El devanado secundario se termina en la resistencia de carga nominal, valor en el que se basan los requisitos de precisión del transformador de corriente.
En un transformador de corriente ideal, la corriente en el devanado secundario reflejará la corriente primaria real sin error de relación de corriente ni desplazamiento de fase. Sin embargo, en condiciones normales, habrá error de relación de corriente y desplazamiento de fase entre las corrientes primaria y secundaria.
Error de ratio actual
El Error de Ratio Corriente expresado en porcentaje viene dado por la fórmula:
Dónde:
Kn = Relación de transformación nominal
Ip = Corriente primaria real
Is = Corriente secundaria real cuando fluye Ip, en condiciones de medición
Desplazamiento de fase
El desplazamiento de fase es la diferencia de fase entre los vectores de corriente primario y secundario: θ=error de ángulo de fase siendo cero para el transformador de corriente ideal.
Dónde:
I1 = Corriente primaria
I2 = Corriente secundaria
N = Vueltas secundarias
Im = Corriente de excitación
Ir = Componente reactivo de Im
Iw = componente de pérdida de vatios de Im
V = Tensión secundaria
R2 = Carga Ω
θ = Error de ángulo de fase
e = Error de relación actual
Según el diagrama, la corriente primaria I1 difiere del secundario I2 en magnitud y ángulo de fase.
El error angular θ es Sin-1 Ir/I1 y la magnitud de I1 = √{ (I2N2 + Iw)2 + Ir2 }
En la práctica, el ángulo es tan pequeño que permite aproximaciones:
θ = Ir/I1 radianes e I1 = I2N2 + Iw
es decir, el error de corriente se debe a la componente de pérdida de vatios y el ángulo de fase es proporcional a la componente reactiva Ir.
El error de relación puede corregirse modificando la relación de vueltas, es decir, ± vueltas secundarias.
PEl ángulo de giro no puede corregirse, ya que depende de la componente reactiva de las características de excitación del núcleo.
Clase de precisión
La clase de precisión es una designación asignada a un transformador de corriente en el que los errores permanecen dentro de los límites especificados en condiciones de uso prescritas.
Por ejemplo, si la clase de precisión de un transformador de corriente es 1, el error de relación será de ±1% en el valor primario nominal.
En el caso de los TC de medición, la clase de precisión suele ser 0,1, 0,2, 0,5 y 1
Para las clases 0,1, 0,2, 0,5 y 1, el error de corriente y el desplazamiento de fase no deberán superar los valores indicados en la tabla 201 cuando la carga secundaria sea cualquier valor comprendido entre 25% y 100% de la carga nominal.
Conclusión
Los transformadores de corriente son adecuados para varias aplicaciones y existen muchos diseños de TC que se adaptan a ellas. Analizaremos estos distintos tipos de TC en Parte 2 de esta serie.
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