Transcript cap 02 - Universidad de Concepción

Transformadores de
medidas.
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Su clasificación depende de la variable que se esté
midiendo:
Transformador de corriente
Transformador de potencial
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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.
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Transformador de
Corriente.
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Transformador de Corriente
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Transformador de Corriente
Toroidal
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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.
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Precisión.
Burden.
Características de excitación.
Polaridad.
Conexiones.
Operación en vacío.
Saturación.
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Circuito equivalente de un transformador de corriente.
Fuente
i1
T/C
i2
ZB
N1 : N2
Re laciones Circuitales
V1 N1

V2 N 2
I1 N 2

I 2 N1
Carga
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Configuraciones de Transformadores de Corriente
FUENTE
Relación
Circuital
i1 N 2

i 2 N1
FUENTE
i1 = ia + ib + ic
i1
T/C i2
i2
T/C
ZB
ZB
N1 : N2
N1 : N2
(N1 = 1)
CARGA
(A)
CARGA
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(B)
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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.
ESTÁNDAR DE BURDEN PARA TCs DE 5 A DE CORRIENTE EN
EL SECUNDARIO (ANSI C57.13)
Designación. Resistencia
()
B-1
0.5
B-2
1.0
B-4
2.0
B-8
4.0
Inductancia
(mH)
2.3
4.6
9.2
18.4
Impedancia
()
1.0
2.0
4.0
8.0
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VA (a 5A)
FP
25
50
100
200
0.5
0.5
0.5
0.5
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 
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Característica de Excitación de un T/C
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Ejemplo
T/C de 100/5 con un ZB = 0.336 , 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 %.
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Riesgo de Operación en vacío
Circuito Equivalente:
FUENTE
ip
i1
T/C
i2
im
Vp
Vs
ZB
CARGA
N1 : N2
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.

dφ
α Vs
dt
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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 
Máximo burden que se puede conectar al T/C sin exceder
10% en error de razón.
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Transformador de
potencial.
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 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.
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