Conceptos y determinaciones aplicables a transformadores de intensidad

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1 Definiciones: Error de Calibración de un instrumento o Error de Clase: es el mayor error absoluto que acusa un instrumento en algún punto de la escala Cuando este error se expresa referido al máximo valor medible (alcance), entonces surge lo que se conoce como Clase de un aparato. Clase (%) = máximo error absoluto / máxima cantidad medible a fondo de escala Conceptos y determinaciones aplicables a transformadores de intensidad Son transformadores de baja potencia, cuyos primarios están intercalados en la línea, mientras que los arrollamientos secundarios quedan prácticamente en cortocircuito a través de los aparatos de medida, contadores, relés o reguladores conectados Estos transformadores separan los circuitos de medida y protección de la tensión del primario, protegiendo los aparatos contra sobrecargas de acuerdo con el comportamiento de los transformadores frente a sobreintensidades. Los transformadores de intensidad a partir de 3,6 kv pueden tener varios arrollamientos secundarios con núcleos totalmente separados magnéticamente con las mismas o diferentes curvas características. Pueden, por ejemplo, disponer de dos núcleos de medida de diferente precisión o ser ejecutados también con núcleos de medida y protección con distintos factores nominales de sobreintensidad. La intensidad nominal del primario o secundario es el valor del la intensidad del primario o del secundario indicado en la placa de características (valor eficaz en A). Valores usuales de las intensidades nominales del primario en A son: 5; 10; 12,5:15; 20; 25; 30; 40; 5060; 75 y sus múltiplos de 10. Valores usuales para las intensidades nominales del secundario en amperios son: 5 y 1. La intensidad nominal térmica permanente (valor eficaz en A) es 1,2 veces y, en caso de transformadores de intensidad de rango extendido (extended), 1,5 ó 2 veces la intensidad nominal, por ejemplo, ext. 150% ó ext. 200%. La intensidad nominal térmica de breve duración, es el valor de la intensidad en el primario de 1 s de duración, indicado en la placa de características, cuyos efectos térmicos pueden ser

2 soportados por el transformador de intensidad con el arrollamiento secundario en cortocircuito, sin sufrir daños (valor eficaz en ka). La intensidad dinámica nominal es el valor de la amplitud de la primera onda de la intensidad, cuyos efectos mecánicos pueden ser soportados por un transformador de intensidad con el arrollamiento secundario en cortocircuito, sin sufrir daños (valor de pico en ka). Los transformadores de intensidad para fines de medida se prevén para la conexión de instrumentos, medidores de energía y aparatos análogos, y los de protección para la conexión de equipos de protección. En transformadores de intensidad para fines de medida (identificación con la letra M), la clase índica el límite del error porcentual de la intensidad para la intensidad nominal; en transformadores de intensidad para fines de protección (identificación con la letra P) el limite porcentual de error total para la intensidad límite nominal de error en el primario. El factor nominal de sobreintensidad es un número establecido por el que debe multiplicarse la intensidad nominal del primario para obtener la intensidad nominal límite de error Error de intensidad de un transformador de intensidad, para una intensidad dada del primario, es la diferencia porcentual entre la intensidad secundaria multiplicada por la relación de transformación nominal y la intensidad primaria. El error de intensidad se calcula con signo positivo cuando el valor real de la intensidad secundaria es mayor que el valor teórico. El error de desfase de un transformador de intensidad es la diferencia de fase entre la intensidad del secundario y la del primario; los sentidos de partida se han establecido de tal forma, que en caso de ausencia de errores en el transformador resulte una diferencia de 0. El error de desfase se indica en minutos y se considera positivo cuando la magnitud secundaria anteceda a la primaria. Cada transformador de intensidad, al que se le haya asignado una clase, debe cumplir con los límites de error indicados para su clase. Los núcleos de medida y los núcleos de protección se comportan de distinta manera en caso de sobreintensidad. Tratándose de núcleos de medida, para factores nominales de sobreintensidad M5 ó M10, debe obtenerse, al multiplicarse por la intensidad nominal, un error total de - 15%, para proteger aparatos conectados contra sobrecargas. Para la conexión de relés de protección, los transformadores deben presentar sólo errores de transformación limitados, incluso en casos de sobreintensidades. Por este motivo se establecen las clases de protección de forma tal que la intensidad en el secundario crezca proporcionalmente a la del primario hasta una sobreintensidad determinada. Para la intensidad nominal limite de error en el primario y para la carga nominal, el error total será - 5% (5P) ó - 10% (10P). El factor nominal de sobreintensidad da información sobre el comportamiento del transformador en caso de sobreintensidad. Tratándose de núcleos de cómputo y de medida para la conexión de contadores y aparatos de medida se desea el mínimo factor nominal de

3 sobreintensidad posible (M5 ó M10) para proteger los aparatos conectados. Dada la alta precisión de medida exigida al mismo tiempo, la utilización de materiales normales para los núcleos conlleva un elevado factor nominal de sobreintensidad, por lo que en este caso es necesaria la utilización de materiales especiales. Si se desean aprovechar las buenas características de los núcleos de cómputo y medida así obtenidas, no debe elegirse la potencia nominal de estos núcleos significativamente mayor que la correspondiente al consumo de los aparatos conectados, incluyendo las líneas de interconexión. Factor de sobreintensidad en función de la potencia conectada Los transformadores de intensidad no deben sobredimensionarse ni bajo el punto de vista de la intensidad nominal ni bajo el de la potencia nominal, tanto por razones económicas como técnicas. Si la potencia conectada difiere de la potencia nominal del transformador, el factor de sobreintensidad varia en la siguiente forma: n' Factor de sobreintensidad real n Factor de sobreintensidad nominal S N Potencia nominal, en VA S E Consumo propio del transformador, en VA (aproximadamente un l0% de S N ) S Potencia realmente conectada, en VA Ejemplo: Transformador de intensidad 1000/1/lA, Ith = 25 ka, Um = l2 kv 1er Núcleo: 10 VA; núcleo de medida 1M5

4 2do Núcleo: 15 VA; núcleo de protección 5P10 Potencia realmente conectada: 1er Núcleo: Amperímetro de aproximadamente 4 VA 2 Núcleo: Protección mecánica temporizada contra sobreintensidades de aproximadamente 22 VA Núcleo de medida: El factor de sobreintensidad real que se presenta durante el servicio resulta: El factor real de sobreintensidad es aproximadamente el doble del factor nominal de sobreintensidad. Por lo tanto cualquier aparato de medida conectado no queda ya suficientemente protegido contra los efectos de las corriente de cortocircuito. Medidas auxiliares Elegir potencias menores del transformador o, si ello no es posible: someter a carga artificialmente el transformador. Núcleo de protección: El factor de sobreintensidad real que se presenta durante el servicio resulta: El factor real de sobreintensidad es aproximadamente la mitad del factor nominal de sobreintensidad.

5 Como se desprende de la figura, la señal de intensidad no se transmite correctamente. Esto puede tener por consecuencia el que no haya respuesta o se desencadene un disparo erróneo del aparato de protección. Si la potencia realmente conectada es mayor que la nominal, entonces el transformador de intensidad no podrá cumplir ya las condiciones para mantener los límites de error y la exactitud de su clase. Medidas auxiliares Elegir transformadores de mayor potencia. La potencia nominal del transformador de intensidad debería adaptarse siempre, por este motivo, a la potencia realmente necesaria. Los transformadores de intensidad pueden ser de rango normal, de rango extendido y de doble rango. Los transformadores de intensidad de rango normal pueden operarse permanentemente con 1,2. I N y mantienen los límites de error de su clase en un margen de 0,1 a 1,2. I N Los transformadores de intensidad con rango extendido del 200% (ext. 200%) pueden operarse permanentemente con 2. I N y mantienen el limite de error de su clase en un margen de 0,05 a 2,0. I N. La potencia nominal S N de un transformador de intensidad es la potencia aparente en VA para una intensidad nominal del secundario I 2N y una carga nominal Z N Los transformadores de intensidad tienen las siguientes potencias nominales: 1-1, , VA La potencia realmente conectada a un transformador de intensidad resulta de la suma de todas las potencias individuales, incluidas las pérdidas de las líneas, en VA. Conceptos y determinaciones aplicables a transformadores de tensión Son transformadores de pequeña potencia que trabajan prácticamente en vacío. Aíslan la tensión nominal del primario de los circuitos conectados de medida y protección y transforman la tensión a medir en tensiones secundarias aptas para su medida, manteniendo la fidelidad de sus valores absolutos y desfases. Cada transformador de tensión tiene un arrollamiento primario y uno secundario. Los de más de 1 kv pueden disponer de varios arrollamientos secundarios, pero siempre con un solo núcleo de hierro. La tensión nominal (primaria o secundaria) es el valor indicado en la placa de características del transformador (valor eficaz). Si los transformadores de tensión están conectados en redes trifásicas entre los conductores y tierra, la tensión estrella será la tensión nominal. Se indica, excepto en el caso del arrollamiento para la detección de contactos a tierra, en la forma U / 3, siendo U la tensión triángulo.

6 El factor de tensión nominal es un múltiplo de la tensión nominal, al que pueden someterse los transformadores de tensión unipolares aislados, considerando su calentamiento, durante un tiempo limitado (1,5 ó 1,9. Un según el tipo de red).

7 La relación de transformación nominal Kn es la relación existente entre la tensión nominal del primario y la del secundario. Se da en forma de fracción no simplificada, por ejemplo, 10000/100V. Error de tensión, para una tensión dada en los terminales del primario U1 es la diferencia porcentual entre la tensión en los terminales secundarios U 2, multiplicada por la relación de transformación nominal Kn, y la tensión en el primario. Fu Error de tensión, en % U 2 Tensión en los terminales secundarios, en V U 1 Tensión en los terminales primarios, en V Kn Relación de transformación nominal Error de desfase es el desfase entre U 2 y U 1 dado en minutos de ángulo. Se considera positivo si la magnitud en el secundario antecede a la del primario. De acuerdo con su precisión, los transformadores de tensión están divididos en clases, identificadas mediante símbolos y que definen los límites de error aplicables, lo cual se puede apreciar en la tabla siguiente. Los limites de error de los transformadores de tensión deben mantenerse a la frecuencia nominal y para cargas entre 1/4 y 1/1 de la carga nominal y un factor de potencia de carga cos fi = 0,8 inductivo, así como en el margen de temperaturas establecido en VDE 0414, parte 1, párrafo 3. La potencia nominal de un transformador de tensión es la potencia aparente en VA para la tensión nominal en el secundario y la carga nominal.

8 La potencia nominal de un transformador de tensión resulta de la suma algebraica de todas las potencias aparentes individuales en VA. En cuánto a la precisión del cálculo, es suficiente con sumar las potencias aparentes independientemente de su desfase.

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