Transformador de Corriente (TC): Definición, Aplicaciones y Principio de Funcionamiento

Transformador de Corriente

Un transformador de corriente es un transformador de instrumentos. Similar al transformador de tensión, pero en lugar de transformar tensión, transforma corriente.

Definición:

«Su propósito principal es elevar/reducir la corriente desde líneas de transmisión de alta potencia. La corriente en el devanado secundario es proporcional a la del primario, pero su magnitud es reducida».

Su uso principal es medir corriente alterna.

¿Por Qué Usamos el Transformador de Corriente?

Surge la duda: si tenemos transformadores de tensión para elevar/reducir voltajes…

1. Un amperímetro estándar no puede manejar corrientes altas ni conectarse a líneas de alta potencia. Para medir la corriente real en la línea de transmisión con un amperímetro estándar, usamos un TC porque la corriente en el secundario es proporcional a la del primario pero de magnitud reducida.
2. Aísla el instrumento de medida de las líneas de alta potencia.
3. Proporciona entrada de corriente a relés para protección (desde líneas de alta tensión), ya que el TC genera corriente en secundario proporcional a la primaria pero reducida.

Principio de Funcionamiento:

El funcionamiento básico es similar al transformador de tensión, pero el devanado primario del TC se conecta en serie con la línea de alta potencia. Como la corriente es muy grande, si usáramos hilo fino en el primario se dañaría; por eso el primario es un conductor de alta capacidad. La corriente secundaria es proporcional a la primaria pero reducida. ¿Cuál es la relación de vueltas? Veamos la ecuación básica de transformador:

N_SI_S = N_PI_P

N_S/N_P = I_P/I_S

Según esta relación, la relación de vueltas del secundario es mayor y la del primario menor para reducir la corriente.

Como el primario está en serie con la línea de potencia, también se llama «transformador en serie».

El devanado secundario está bobinado sobre núcleo laminado de material magnético de bajas pérdidas y gran sección transversal.

En el TC, la carga conectada al secundario (la carga o burden) es muy pequeña para proteger al secundario de ruptura por alta tensión. Este punto es clave para usar el TC.

Es un transformador reductor porque el secundario tiene más vueltas que el primario.

N_S/N_P = V_S/V_P = 10/1

Supongamos relación 10:1 (N_S/N_P=10/1=I_P/I_S): la corriente primaria es 10 veces la secundaria, pero la tensión primaria es 10 veces menor que la secundaria.

N_S/N_P = V_S/V_P = 10/1

«La impedancia (carga) conectada al secundario es muy pequeña».

Para entenderlo, supongamos:

• Si R_L=1 Ω, caída de tensión V_O=I·R = (1 A)(1 Ω) = 1 V
• Si R_L=10 Ω, V_O = (1 A)(10 Ω) = 10 V
• Si R_L=100 Ω, V_O = (1 A)(100 Ω) = 100 V
• Si R_L=1 kΩ, V_O = (1 A)(1 kΩ) = 1 kV

Observamos que al aumentar R_L, aumenta V_O. Existe un límite de R_L para el secundario. Si se supera, ocurre flashover y el TC se quema. No podemos quitar R_L porque la resistencia sería infinita y ocurriría flashover. Si R_L supera el mínimo, el TC se quema.

No podemos desconectar el secundario de su carga nominal;

«La carga (burden) se define como la carga conectada al devanado secundario».

Por tanto, el TC siempre opera en cortocircuito. La carga (burden) se define como producto de corriente y tensión (VA) del secundario. El TC maneja baja potencia.

Relación de Transformación de Corriente:

« La relación entre corriente primaria y secundaria se llama relación de transformación de corriente.»

La corriente primaria de la línea de transmisión supera 10–3000 A o más, mientras la secundaria ronda 0,1–5 A.