Transformador de corriente para niños
Un transformador de corriente (también conocido como TC o CT) es un aparato eléctrico especial que se usa para cambiar una corriente alterna (AC) muy grande en una corriente más pequeña y segura. Imagina que es como un "reductor de corriente". Su trabajo es producir una corriente en su parte secundaria que sea siempre proporcional a la corriente que entra por su parte principal.
Los transformadores de corriente son parte de un grupo más grande llamado "transformadores de instrumentos". Estos aparatos, junto con los transformadores de tensión, son muy importantes porque reducen las señales de corriente y tensión a niveles que los instrumentos de medida y los sistemas de protección pueden manejar. Así, protegen estos equipos de las altas corrientes y tensiones que hay en los sistemas eléctricos grandes. Un transformador de corriente hace que la corriente de salida sea una copia exacta, pero más pequeña, de la corriente de entrada. Además, casi no afecta la corriente original que está midiendo.
Estos transformadores se usan mucho en lugares donde se genera electricidad, como las plantas eléctricas, en las subestaciones eléctricas (que son como centros de distribución de energía) y en la distribución de energía para fábricas y comercios.
Contenido
¿Cómo funciona un transformador de corriente?
Un transformador de corriente tiene tres partes principales:
- Un devanado primario: Por aquí entra la corriente que queremos medir.
- Un núcleo: Puede ser de aire o de un material especial que ayuda a concentrar el magnetismo.
- Un devanado secundario: Por aquí sale la corriente reducida que se va a medir.
Aunque los transformadores de corriente y los de tensión usan principios similares, están diseñados de forma diferente para sus tareas específicas. Un transformador de corriente está hecho para mantener una relación muy precisa entre la corriente que entra y la que sale, dentro de un rango específico.
La corriente alterna que pasa por el devanado primario crea un campo magnético que cambia con el tiempo en el núcleo. Este campo magnético, a su vez, genera una nueva corriente alterna en el devanado secundario. La corriente original en el circuito primario no se ve afectada por la conexión del transformador. Para que el transformador de corriente sea muy preciso, es importante que haya una buena conexión entre el devanado primario y el secundario. Esto asegura que la corriente secundaria sea siempre proporcional a la primaria.
La corriente en el devanado secundario se calcula dividiendo la corriente del primario por el número de vueltas del devanado secundario. En la imagen de la derecha, 'I' es la corriente primaria, 'B' el campo magnético, 'N' el número de vueltas del secundario y 'A' es un amperímetro (un aparato para medir corriente).
Los transformadores de corriente suelen tener un núcleo en forma de anillo, hecho de un material llamado acero al silicio. Alrededor de este núcleo se enrollan muchas vueltas de alambre de cobre. El cable que lleva la corriente principal pasa por el centro de este anillo. A veces, el devanado primario es simplemente una barra de cobre que atraviesa el núcleo. También son comunes los transformadores de corriente tipo ventana, donde los cables del circuito pasan por una abertura en el centro del núcleo, actuando como una sola vuelta del devanado primario. Para que la medida sea precisa, el cable primario debe estar bien centrado en la abertura.
Los transformadores de corriente se identifican por la relación entre la corriente de su primario y la de su secundario. Por ejemplo, un transformador con una relación de 4000:5 A significa que cuando 4000 amperios pasan por el primario, la salida será de 5 amperios. Esta relación es muy útil para saber cómo se comportan las corrientes y tensiones en ambos lados del transformador.
Existen diferentes formas y tamaños de transformadores de corriente, según lo que se necesite. Los que manejan bajas tensiones suelen ser anillos de plástico.
También hay transformadores de corriente de núcleo partido. Estos tienen un núcleo que se puede abrir o que tiene una parte que se quita. Esto es muy útil porque se pueden instalar sin tener que desconectar el cable que se quiere medir. Se usan mucho en aparatos portátiles que funcionan con baterías, como las pinzas amperimétricas.
¿Para qué se usan los transformadores de corriente?
Los transformadores de corriente se utilizan principalmente para medir la corriente eléctrica y para supervisar cómo funciona la red eléctrica.
Los transformadores de corriente de alta tensión se montan sobre aisladores especiales de porcelana o polímero para protegerlos del suelo. Algunos se instalan dentro de otras partes de equipos de alta tensión, como transformadores o interruptores, lo que ayuda a que el cable principal quede bien centrado.
Es común encontrar varios transformadores de corriente juntos. Por ejemplo, los sistemas de protección y los de medida pueden usar transformadores de corriente separados. Esto permite que cada sistema tenga el transformador con las características más adecuadas para su función.
Es importante que la carga conectada al transformador de corriente no sea mayor de lo que el fabricante indica. Si la carga es muy alta, la tensión en el secundario podría subir demasiado, lo que afectaría la precisión del transformador o incluso podría dañarlo. Tampoco se debe superar la corriente máxima que el primario puede manejar, para evitar que el núcleo se "sature" (que deje de funcionar correctamente).
Seguridad al usar transformadores de corriente
Los transformadores de corriente se usan a menudo para medir corrientes muy altas o en sistemas con tensiones elevadas. Por eso, existen normas técnicas estrictas para asegurar que las instalaciones que los usan sean seguras.
Es muy importante que el devanado secundario de un transformador de corriente nunca se desconecte de su carga mientras haya corriente en el primario. Si esto ocurre, el devanado secundario intentará generar una tensión muy alta, lo que podría ser peligroso y causar un arco eléctrico (una chispa eléctrica muy potente). Esta tensión podría alcanzar miles de voltios, lo que no solo es un riesgo para la seguridad, sino que también podría dañar el transformador. Es como si el transformador intentara producir una tensión infinita, lo cual es muy peligroso.
¿Qué tan precisos son?
La precisión de un transformador de corriente puede verse afectada por varios factores:
- La carga conectada.
- La temperatura.
- La forma en que está construido.
- Si tiene varias opciones de conexión, la que se elija.
- Otros campos electromagnéticos cercanos.
Existen normas internacionales, como la IEC 61869-1, que definen diferentes clases de precisión para los transformadores de corriente, como 0.1, 0.2, 0.5, 1 y 3. Estas clases indican qué tan exacto es el transformador. Por ejemplo, un transformador de clase 1 tiene un error de aproximadamente 1% en la relación de corriente, mientras que uno de clase 0.5 tiene un error de 0.5%. Cuanto menor sea el número, más preciso es.
Los transformadores de corriente que se usan para sistemas de protección necesitan ser muy precisos, especialmente cuando miden corrientes mucho más altas de lo normal. Esto es crucial para que los sistemas de protección funcionen bien durante problemas en la red eléctrica.
Normas de fabricación
Los transformadores de corriente se diseñan siguiendo dos normas principales, dependiendo de las necesidades del cliente:
- La norma IEC 61869-1 (que antes era la IEC 60044-1).
- La norma IEEE C57.13 (también conocida como ANSI).
Galería de imágenes
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Un transformador de corriente operando en una red de 110 kV.
Véase también
En inglés: Current transformer Facts for Kids
