¿Cuál es la diferencia entre un transformador de tensión y un transformador de corriente?

En el mundo de los sistemas de energía eléctrica, la medición precisa y el funcionamiento seguro son primordiales. No es práctico ni seguro conectar directamente circuitos primarios de alto-voltaje y alta-corriente a instrumentos de medición o relés de protección. Aquí es dondeTransformadores de instrumentosentrar en juego. Los dos tipos más críticos son losTransformador de tensión (VT), también conocido comúnmente comoTransformador de potencial (PT), y elTransformador de corriente (CT). Si bien ambos cumplen el propósito fundamental de reducir los parámetros del sistema a niveles manejables y seguros, sus principios de operación, diseño y aplicación son fundamentalmente diferentes.

Este artículo proporciona una comparación detallada de VT y CT, cumpliendo con los estándares y prácticas de la industria.

1. Función y propósito primarios

• Transformador de tensión (VT/PT):Su función principal esbajarel alto voltaje del sistema (p. ej., 132 kV, 33 kV) a un voltaje secundario estandarizado y seguro. El voltaje secundario estándar es típicamente110Vo100Vo120V, dependiendo del estándar regional. Este voltaje reducido-es proporcional al voltaje primario y se utiliza para alimentar voltímetros, bobinas de voltaje de vatímetros y relés de protección.
• Transformador de corriente (CT):Su función principal esbajarla alta corriente del sistema (p. ej., 1000 A, 2000 A) a una corriente secundaria estandarizada y segura. La corriente secundaria estándar es universalmente1Ao5A. Esta corriente reducida-es proporcional a la corriente primaria y se utiliza para alimentar amperímetros, bobinas de corriente de vatímetros, medidores de energía y relés de protección.

2. Conexión en el Circuito

Esta es una de las distinciones más críticas con graves implicaciones para la seguridad.

• VT/PT:Un transformador de voltaje está conectadoen paraleloa través de las fases (fase-a-fase o fase-a-neutro) del circuito cuyo voltaje se va a medir. Se trata como una fuente de voltaje.
• Analogía:Está conectado como un voltímetro.
• CONNECTICUT:Un transformador de corriente está conectado.en seriecon la línea que transporta la corriente a medir. El conductor primario (que puede ser una sola barra pesada) pasa por el centro del núcleo del CT.
• Analogía:Está conectado como un amperímetro.

3. Construcción y Diseño

La diferencia de conexión dicta la construcción.

• VT/PT:El devanado primario de un TT tiene ungran cantidad de vueltas (Np >>Ns) porque debe conectarse a través del voltaje de línea completo. Su núcleo está hecho de acero de alta-calidad que funciona con una densidad de flujo baja para mantener la precisión. El aislamiento entre los devanados primario y secundario está diseñado para soportar todo el voltaje del sistema, lo que lo convierte en un dispositivo relativamente voluminoso y costoso para aplicaciones de alto-voltaje.
• CONNECTICUT:El devanado primario de un TC tienemuy pocas vueltas, often just a single straight conductor or a single turn (a bar primary). The secondary winding has a large number of turns (Ns >>Notario público). El núcleo magnético está diseñado para una baja reluctancia. El requisito de aislamiento se basa principalmente en el voltaje inducido en el secundario, no en el voltaje total del sistema (aunque la carcasa aún debe aislar el CT del potencial de tierra).

4. Principio operativo y comportamiento central

Esta es una diferencia técnica crucial que define sus protocolos de seguridad.

• VT/PT:Opera en condiciones similares a las de untransformador de potencia estándar. Se impone el voltaje primario y se induce el voltaje secundario. El flujo en el núcleo está determinado por el voltaje aplicado (V ≈ 4,44fNφm). La carga (o carga) en el secundario es de impedancia relativamente alta. Si el secundario se abre accidentalmente, no es peligroso.
• CONNECTICUT:Funciona como untransformador de "corriente constante". La corriente primaria es la variable independiente, determinada por la carga en el circuito de alimentación principal. La corriente primaria produce un flujo magnético alterno en el núcleo, que induce una corriente secundaria. Esta corriente secundaria produce un contraflujo-que casi anula el flujo primario. El flujo central se mantiene a un nivel bajo en funcionamiento normal.

Advertencia de seguridad crítica:El circuito secundario de un CT.NUNCA DEBE tener un circuito-abiertomientras fluye la corriente primaria. Si se abre el secundario, el flujo contador-se vuelve cero. Toda la corriente primaria (que puede ser enorme) se convierte en corriente magnetizante, lo que lleva al núcleo a una profunda saturación. Esto da como resultado:

1. Se induce una tensión muy alta (varios kV) en el devanado secundario, lo que plantea un gravepeligro de descarga eléctricay correr el riesgo de que se rompa el aislamiento.

2.Calentamiento extremodel núcleo debido a las elevadas pérdidas en el hierro, que pueden dañar el aislamiento y destruir el transformador.

5. Carga (Carga)

La "carga" se refiere a la impedancia de carga conectada al secundario.

• VT/PT:Está conectado a uncarga de impedancia alta-(por ejemplo, bobinas de voltaje de instrumentos). La carga suele estar clasificada en voltios-amperios (VA) a un voltaje estándar.
• CONNECTICUT:Está conectado a uncarga de impedancia-baja(por ejemplo, bobinas actuales de instrumentos). La carga también está clasificada en VA, pero a una corriente estándar (p. ej., 15 VA a 5 A).

Tabla comparativa resumida

Conclusión

En resumen, los transformadores de tensión y los transformadores de corriente son componentes indispensables en los sistemas de energía eléctrica, pero están diseñados para cantidades físicas fundamentalmente diferentes. El VT es un dispositivo conectado-en paralelo que transforma voltaje, mientras que el CT es un dispositivo conectado-en serie que transforma corriente. La diferencia operativa más crítica es la prohibición absoluta de abrir-un circuito abierto en un TC activo, una regla que se les inculca a todos los ingenieros y técnicos eléctricos debido a los graves riesgos que implica. Comprender estas distinciones es esencial para el monitoreo, control y protección seguros y precisos de cualquier instalación eléctrica.

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