Maquinas Eléctricas-Chapman-5ta-edición

2.14 Resumen 111
2.13 TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS
Se utilizan dos tipos de transformadores de propósito especial con los sistemas de potencia para
hacer mediciones. Uno es el transformador de potencial y el otro es el transformador de corriente.
El transformador de potencial es un transformador con devanados especiales: el primario para
alto voltaje y el secundario para bajo voltaje. Este transformador tiene una potencia nominal muy
baja y su único propósito es suministrar una muestra del sistema de voltaje de potencia a los instrumentos
que lo monitorean. Debido a que el principal propósito del transformador es tomar muestras
del voltaje, debe ser muy exacto para no distorsionar demasiado el valor de voltaje verdadero. Se
pueden comprar transformadores de potencial de varios niveles de exactitud, dependiendo de qué
tan exactas deban ser las lecturas para determinada aplicación.
Los transformadores de corriente toman una muestra de la corriente en
una línea y la reducen a un nivel seguro y mensurable. En la figura 2-49 se
muestra el diagrama de un transformador de corriente típico. El transformador
de corriente consta de un devanado secundario enrollado alrededor de
un anillo ferromagnético, con una sola línea primaria que pasa a través del
centro del anillo. El anillo ferromagnético capta y concentra una pequeña
muestra del flujo de la línea primaria. Este flujo induce un voltaje y una
corriente en el devanado secundario.
Los transformadores de corriente difieren de los demás transformadores
descritos en este capítulo en que sus devanados están débilmente acoplados.
A diferencia de los demás transformadores, el flujo mutuo f M en el transformador
de corriente es más pequeño que el flujo disperso f D . Debido al
acoplamiento débil, no se aplican las relaciones de voltaje y corriente de
las ecuaciones (2-1) a (2-5) al transformador de corriente. Sin embargo, la
corriente secundaria en un transformador de corriente es directamente proporcional
a la corriente primaria que es mucho mayor y puede suministrar
una muestra exacta de la corriente de la línea con propósitos de medición.
Instrumentos
Los valores nominales de los transformadores de corriente se dan como relaciones de la corriente
primaria con la secundaria. Las relaciones típicas de un transformador de corriente son 600:5,
800:5 o 1 000:5. Una corriente de 5 A es la estándar en el secundario de un transformador de corriente.
Es importante mantener en cortocircuito al transformador de corriente en todo momento, debido
a que pueden aparecer voltajes extremadamente altos a través de los terminales de sus secundarios
abiertos. De hecho, la mayoría de los relés y otros aparatos que utilizan la corriente de un transformador
de corriente tienen un enclavamiento en cortocircuito que se debe cerrar antes de remover
el relé para su inspección o ajuste. Sin este enclavamiento, aparecerán altos voltajes muy peligrosos
en los terminales secundarios en el momento en que se retire el relé de su conexión.
FIGURA 2-49 Dibujo de un transformador de
corriente.
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2.14 RESUMEN
Un transformador es un aparato para convertir energía eléctrica con un nivel de voltaje en energía
eléctrica con otro nivel de voltaje a través de la acción de un campo magnético. Tiene una función
muy importante en la vida moderna, ya que hace posible la transmisión económica de energía eléctrica
a largas distancias.
Cuando se aplica un voltaje al primario de un transformador, el flujo que se produce en el
núcleo está dado por la ley de Faraday. El flujo variable en el núcleo induce un voltaje en el devanado
secundario del transformador. Debido a que los núcleos de los transformadores tienen una
permeabilidad muy alta, la fuerza magnetomotriz neta que se requiere en el núcleo para producir el
flujo es muy pequeña. Puesto que esta fuerza es muy pequeña, la fuerza magnetomotriz del circuito
primario debe ser aproximadamente igual y opuesta a la fuerza magnetomotriz del circuito secundario.
Este hecho produce la razón de corriente del transformador.
Un transformador real tiene flujos dispersos que únicamente atraviesan el devanado primario
o el secundario, pero no ambos. Además, hay pérdidas por histéresis, por corrientes parásitas y en
el cobre. Estos efectos se toman en cuenta en el circuito equivalente del transformador. Las imper-