Transformadores de Medición

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José Luis Redondo Murillo
hace 8 años
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1 Transformadores de Medición

2 Transformador de Corriente

6 Transformador de corriente B.T. =.A Horno eléctrico U n = 6 mv 3 Pd = 6.. =. W Utilizando un T.. DE./5 A unidades de Watt

7 Transformadores de Medidas en M.T. y A.T. 3V =5 A Z A V

8 Transformadores de Medidas Medición Magnitudes Básicas ) Corriente ) Tensión 3) Potencia 4) Factor de Potencia 5) Frecuencia 6) Sincronismo A W V

9 Transformadores de Medición Definición: Un transformador de medición es un transformador en el cual la corriente o la tensión y sus correspondientes defasajes en el circuito primario se reflejan con exactitud aceptable en el circuito secundario T.. : es un transformador de medición en el cual la es proporcional a la corriente primaria (a medir) T.V.: es un transformador de medición que produce una tensión secundaria U proporcional a U a medir.

10 Transformadores de Medición Cumplen doble función: n: Aislación Seguridad Adaptación Normalización en V y 5 A Reduce consumos Conexiones a distancia Permite conexión múltimple de instrumentos sobre un mismo transformador. Gran exactitud (los transformadores introducen un error menor que los shunts)

Permite conexión múltimple de instrumentos sobre un mismo transformador.

11 3 3

12 Transformador de corriente SMBOLOS - ESQUEMAS DE CONEXONES

13 Definiciones: Relación Nominal Transformadores de Medición K = n Tensión o corriente primaria n Tensión o corriente secundaria n Un U n Relación teórica de espiras: K T = Num. espiras del sec. Num. espiras del prim. T.. K T = Num. espiras del prim. Num. espiras del sec. T.V. Relación efectiva: K e = Módulo vector primario Módulo vector secundario Factor de corrección: K e = F. K n

Num. espiras del prim. T.. K T = Num. espiras del prim. Num. espiras del sec. T.V.

14 Transformador deal i ϕ e ϕ = Φ sen ω t dϕ = N = N ωφ cos ωt dt e E = N ωφ = π f N Φ U E U E E E Φ Φ m = = 4,44f N E = = 4,44f N Φ E

15 Transformador deal i ϕ e E E = = 4,44f N Φ E E = = 4,44f N Φ Φ m E E U U E E

16 Transformador deal U E U E Φ m Arrollamiento primario y sencundario sin resistencia óhmica Pérdidas en el núcleo por histéresis y corrientes parásitas nulas Acoplamiento perfecto (Flujo de dispersión nulo)

17 Transformador deal en vacío P Fe = Φ max r = r = μ U U = E E E

18 Transformador Real en vacío U E U E Φ d Φ m Arrollamiento primario y sencundario con resistencia óhmica Pérdidas en el núcleo por histéresis y por Foucault Acoplamiento no perfecto (Flujo de dispersión) Φ R = cte. d = ωl (aire) x

el núcleo por histéresis y por Foucault Acoplamiento no

19 Transformador Real en vacío r x U E U E Φ m mpedancia interna del primario z + = r x tg ϕ = x r = p + μ E = p PFe

20 Transformador Real en vacío p + μ = Φ max E E = N ωφ max = πf N = N ωφmax = πf N Φ Φ max max x r U μ E E N = KT N = Para un T.V. E p = E+ r + jx U E E

21 Transformador Real en Carga U E E U Z Φ d Φ d Φ m r x r x U E U E Z Φ m

22 Transformador Real en Carga = + Φ max N = N N = = KT N x r U μ ' E = U + r + jx = U + z E p U E E = E + r + jx U

23 Transformador Real en Cortocircuito r x r x U E U E Z U = cte. Φ m Φ max z U cc U cc << U n ' U E E

24 CONCLUSONES U E U E Φ m U = N U N K = e K = n n n U E Φ d E Φ d U Z N K T = = N Z + = r x Φ m N = = KT N Z + ϕ = r r x = arctg r Prestación S = U = n n n Z n

25 PRESTACÓN Z + = r x ϕ x = arctg r Sn = Unn = Z n [VA] Z = S n n A W V Ejemplo: Sn=5 VA para un T.. con = 5A y cosϕ =.8 Sn 5 = = =. 5 Z n Ω

26 Error de Fase ϕ ' ϑ ϑ = ϕ ϕ ϕ Φ ϕ

27 Error de Fase B ϕ ϕ ε C ϑ A sen ε = AB OA = ϑ = ϕ ϕ senϑ ϑ Φ O ϕ = 45º...6º ε = sen( ϕ ϕ) ϕ = 36 º5 ' cos ϕ, 8 =

28 Error de Fase Error de ángulo: Secundario nvertido ε + ε Primario Secundario + ε adelanta respecto de

29 n m K = ϑ = ϑ = = = η cos. K K cos K K K T n T n n m ϑ = η cos K K K e T n ) cos( K K K n T n ϕ ϕ η = ϕ ϑ = ϕ Error de Relaci Error de Relación ϑ A B C O ϕ ϕ ϑ Φ

30 nfluencia de la corriente primaria, prestación n y frecuencia en los errores de los transformadores de corriente

31 nfluencia de la corriente primaria ϕ ϕ ϕ ϕ ' ϑ ϕ ϕ ϕ B C ϕ Φ O α A Zona de Trabajo tgα B Φ B C H H N

32 nfluencia de la corriente primaria: error de fase ϕ ε = sen( ϕ ϕ ) ε ϕ ϕ ϕ sen (ϕ ϕ) sen(ϕ ϕ )

33 nfluencia de la corriente primaria: error de relación Kn K K n η T ϕ ϕ ϕ ϕ cos( ϕ ϕ ) η = K n K K n T cos (ϕ ϕ) cosϑ cos(ϕ ϕ )

34 n T n K K K ) cos( ϕ ϕ η ϑ = η cos K K K n T n nfluencia de la corriente primaria: error de relaci nfluencia de la corriente primaria: error de relación

35 nfluencia de la corriente primaria: error de relación η Kn K K n T A K n K K K n T cos( ϕ A K n = = 5A N N 98 = T = = ϕ 9.8 ) η = K K K n n T cosϑ K K K n 9.8 n T = =.

36 ε nfluencia de la prestación: Variación n en módulom r x Z Z c Z c = cte. = E Z + Z c = K f Φ Z + Z c η Z Conclusión: a) Constructiva x E Φ B r S Cu b) Operativa: no exceder Z c de la Z n

37 nfluencia de la prestación: Variación n en ángulo ϕ = 45º...6º ϕ = cte. ϕ ϑ sen ϑ cosϑ cosϑ ϕ ϑ = ϕ ϕ senϑ ϕ x f Z cte. C η cosϑ ε senϑ cte

38 nfluencia de la frecuencia E k.f. Φ f Φ η%.5 R = 3Ω L =.8mH 5/5 A 5 Hz 6 Hz

39 Variación n del alcance ± A 6A 3 A 5e 5e e N = N = 6 Av N = v A 5A 6 A 3 A A 5 A

40 Clase de un T.. Número que determina el error porcentual máximo de relación a régimen nominal. Clase ± η ± ε en minutos n% 5 n%

41 Error de Relación n T.. η% 3.5 Clase = % n 5

42 ε (min) Error de fase T Clase = 5 % n 5

43 nfluencia de los errores en un T.. En la medición de corriente solo afecta el error de relación A η% 3 Δ η = Δ 5 % n

44 nfluencia de los errores en un T.. En la medición de potencia afecta el error de relación y el del ángulo de fase 5 ε [min] W Δ η = Δ 5 Δ P P, ε =.3 ε tgϕ 5 % n

45 Datos: nfluencia de los errores en un T.. c = ; K = 3 / 5 = 6 ; cos ϕ =.8; n = = K n = 6.,8 A = 68 A.8 A A 68 = 3 56% η% 3 56 % ± n.5 %.5 Δ = 68 = ±.A ± Δ = (68 ± )A % n

46 Transformadores de Protección

47 Transformador de Protección VA

48 Transformador de Protección

49 Coeficiente sobreintensidad Es el número n que indica el múltiplo de la corriente nominal bajo el cual el error de relación alcanza un valor del % con la carga de conexión nominal.

50 Transformador de Régimen R Normal cc Zona Núcleos de Funcionamiento de baja para permeabilidad transformadores de protección cc.5. Zona de Funcionamiento Núcleos de alta para transformadores de permeabilidad medición n n

51 Consideraciones prácticas de en el uso del T..

52 Polaridad K k L l

53 Normas de Uso de los T.. ) NUNCA abrir el secundario N + N = N μ B E μ V A P Fe k.b W Norma RAM 5 Norma RAM 5: los T deben resistir sin deteriorarse la corriente nominal estando el secundario abierto durante el tiempo de UN MNUTO tº C

54 Normas de Uso de los T.. ) Si la tensión primaria es elevada, conectar el secundario a tierra A.- Se anulan cargas electrostáticas que aparecen en el secundario que actúa como armadura de un capacitor.- Se protege al operador y al secundario de posibles fallas de aislación. 3) Trabajar con valores de corriente primaria cercanos a los nominales

55 Normas de Uso de los T.. 4) Tener en cuenta la polaridad relativa No es importante en la medición de corriente pero si en la conexión de vatímetros, y vármetros. 5) Cuando el T.. se usa con vatímetro el secundario no puede conectarse a tierra (descargas disruptivas)

56 η = K K K Criterios Constructivos n T cosϑ ε = sen ( ϕ ) ϕ n μ + = p R = μ l μ S Fe Hierros de buena calidad Alta permeabilidad nducciones bajas, Wb/m Gran número de espiras Mumetal(Ni, Fe, Cu y Co) Permalloy(Ni, Fe, Mn,Mo) Hipernik(Ni, Fe) N 5 amper vueltas Núcleo Toroidal Núcleo Rectangular

57 Criterios Constructivos p Material del núcleo de bajas pérdidas nducciones bajas, Wb/m P Núcleo laminado B Fe mpedancias internas del T. Primario: Z queda en serie con el circuito de carga, no tiene influencia sobre los errores. Secundaria: Z baja, Sección del Cobre alta Construir un buen transformador F e C u

58 Pinza Amperométrica Conductor Primario Arrollamiento Secundario A Cambio de Alcance Transformador de Núcleo Partido

59 Selección n de un T.. Medida o protección. nterior o exterior. Dimensiones del cable o barra. Tensión de la red (baja, media o alta tensión). Corriente de cortocircuito. Frecuencia de la red Clase de exactitud:,...,...,5... Prestación: carga total (incluyendo cables conexión). Tipo de arrollamiento: primario bobinado, barra pasante, núcleo dividido. Coeficiente de sobreintensidad n

60 Criterios Constructivos 7 KV,6 KV 5/5KV

61 GUA DE PROBLEMAS TRANSFORMADOR DE CORRENTE

62 Se ha diseñado una llave conmutadora S para efectuar la medición de las corrientes de línea de un sistema trifásico trifilar sin neutro Figura -. Verificar si en las distintas posiciones de la llave (L, L, L3) es posible la medición de las tres corrientes por medio de dos T.. y si se cumplen las condiciones de uso. 3 T T L L L L 3 C A R G A A

63 Calcular Δ en el esquema de la Figura. Z 3 Vueltas 6 / 5 A A =5A

64 Se ha proyectado el esquema de la Figura 3 para una instalación de medición. Evalúe económicamente el proyecto /5 A m. S cu =.5mm A

65 Se ha utilizado un transformador sumador para la medición total de tres cargas individuales. Si en el amperímetro hemos leído =3.7 A, calcular la corriente total de consumo de las cargas. Calcular las prestaciones de los T.. de línea mínimas, si el transformador suma tiene una potencia aparente de VA incluido el consumo propio. 4/5A 6/5A /5A ' N '' N ''' N N A

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