Transformadors de corrent (TC)
Els transformadors de corrent (TC) són instruments elèctrics especialitzats que s'utilitzen per mesurar i controlar el corrent altern (CA) o la detecció de nivells de corrent elevats en sistemes elèctrics. Aquests instruments compleixen una funció essencial per garantir la protecció i permetre aplicacions de mesurament precises. En reduir eficaçment els valors de corrent elevats a un nivell estandarditzat, els TC asseguren l'execució segura de les mesures i permeten el correcte funcionament dels dispositius interconnectats al sistema.
El bobinatge primari consta d'una sola volta d'una gran àrea de secció transversal connectada en sèrie amb el conductor d'alta corrent. El bobinatge secundari comprèn moltes voltes de petita àrea de secció transversal. La bobina secundària està connectada amb un amperímetre normal per a mesures de corrent.
Principi de funcionament del transformador de corrent
Els transformadors de corrent utilitzen el principi d'inducció electromagnètica per funcionar de manera eficaç. Aquests dispositius consten de dos elements vitals: bobinatge primari i secundari. El bobinatge primari està interconnectat en sèrie amb el circuit d'alta corrent, generant un camp magnètic proporcional al corrent que flueix.
En canvi, el bobinatge secundari està vinculat a dispositius utilitzats per mesurar o proporcionar protecció. Està dissenyat intencionadament amb un nombre diferent de voltes en comparació amb el bobinatge primari, establint la relació de transformació. En conseqüència, el bobinatge secundari genera un corrent que reflecteix amb precisió la proporcionalitat del corrent primari.
Els transformadors de corrent són bàsicament transformadors augmentadors que augmenten la tensió i disminueixen el corrent al bobinatge secundari.
Per als transformadors, la relació de corrent secundari i primari és igual a la relació de espires en el bobinat primari i secundari, tal com es dóna:
En el cas del transformador de corrent, la relació de volta és bastant alta i, per tant, la relació entre els corrents secundaris i primaris és significativament alta.
Les proporcions de CT són generalment de l'ordre de 500:2, 200:1. La relació CT 500:2 implica la conversió de corrent primari de 500A a corrent secundària de 2A.
Tipus de transformadors de corrent
Els transformadors de corrent tenen diferents variacions segons el tipus de construcció i aïllament. Es classifiquen en dues grans categories: tipus interiors i exteriors.
Transformador de corrent interior
Els transformadors de corrent interior s'utilitzen a l'interior i es poden dividir en tres tipus principals segons la construcció:
1: Barra tipus CT
Aquests transformadors de corrent utilitzen barres metàl·liques com a bobinat primari i, per tant, s'anomenen transformadors de corrent de tipus barra.
2: Ranura/Finestra/Tipus d'anell CT
Aquests transformadors de corrent tenen forma buida i el conductor primari es col·loca dins d'aquesta obertura:
3: Tipus de nucli dividit CT
És un tipus especial de transformador de corrent que es pot dividir en dues parts. Aquest tipus de disposició pot proporcionar un accés fàcil per obrir l'estructura i els bobinatges.
3: Ferida tipus TC
Els bobinatges primaris d'aquests transformadors de corrent s'enrotllen al voltant del nucli central. El nombre de voltes ha de ser qualsevol nombre superior a un.
Els transformadors de corrent interior també es poden dividir en funció de l'aïllament; aquests inclouen transformadors de corrent aïllats amb cinta i transformadors de corrent aïllats amb resina fosa.
Transformador de corrent exterior
Els transformadors de corrent exterior s'instal·len a l'exterior i es poden dividir en funció del seu principi de funcionament. Com que es troben a l'exterior, requereixen tant aïllament com refrigeració per al seu funcionament. Majoritàriament, l'oli de transformador s'utilitza com a mitjà d'aïllament. Els transformadors de corrent plens d'oli es classifiquen a continuació:
1: Tanc viu tipus CT
Tanc viu significa que el dipòsit de CT es manté a la tensió del sistema. El punt de gravetat es troba a l'alçada.
2: Tanc mort tipus CT
Tanc mort significa que el dipòsit de CT es manté al potencial de terra. El punt de gravetat és més baix que en els TC de tancs vius.
Transformador de corrent de mesura
Aquests transformadors de corrent només s'utilitzen amb finalitats de mesura i indicació. Els transformadors de corrent de tipus de mesura estan dissenyats per a la precisió de les funcions de mesura dins del corrent nominal. Tan bon punt el corrent supera els límits nominals, els TC de mesura es saturen per limitar-hi més corrent. Tanmateix, els TC de mesura tenen valors de càrrega més baixos en comparació amb els transformadors de corrent de protecció. Una classe de mesura CT es representa principalment per tres paràmetres.
Aquests paràmetres inclouen la precisió, la classe de mesura i la càrrega del transformador de corrent. Per sota de CT té un 0,3% del límit d'error, classe de mesura indicada per 'B' i càrrega de 0,9 Ω.
Transformador de corrent de protecció
Aquests transformadors de corrent només s'utilitzen per a funcions de protecció. Aquests TC funcionen en una àmplia gamma de corrents nominals i de fallada. Per tant, els TC de protecció presenten una resposta lineal fins a 20 vegades el seu nivell de corrent nominal. Els transformadors de corrent de protecció es denoten pels seus valors 'C', que indica la relació d'error i els valors de tensió terminal.
Per als TC de classe C, el límit d'error és inferior al 3%, càrrega estàndard de 2Ω, tensió secundària de 200V.
Relació de volta dels transformadors de corrent
Les relacions de transformador de corrent més altes es poden convertir en altres més petites modificant el nombre de bucles a la bobina primària. Penseu en una construcció normal de 300/5A CT, on una sola bobina primària passa per la finestra coneguda com a CT d'una passada. El mateix es pot tornar a configurar fent passar la bobina primària dues o tres vegades per la finestra coneguda com a TC de dues o tres passades.
Amb dues passades de bobina primària, es pot convertir 300/5A al seu equivalent 150/5A CT. De la mateixa manera, amb tres passades de bobina primària, 300/5A es pot convertir al seu equivalent 100/5A CT.
Exemple: Calcula el corrent i la tensió secundària
Considereu un Bar CT amb cinc espires primàries i 300 espires secundàries que s'utilitzarà juntament amb un amperímetre de resistència interna de 0,5 ohms. L'amperímetre ha de proporcionar una deflexió a escala completa quan el corrent primari arriba als 1000 A.
El corrent secundari ve donat per:
Càlcul de la tensió mitjançant la llei d'ohms:
Conclusió
Els transformadors de corrent són transformadors d'instruments utilitzats per mesurar corrents d'alta magnitud que no es poden mesurar amb amperímetres estàndard. Els transformadors de corrent proporcionen tant funcions de mesura com de protecció a les xarxes elèctriques.