RANGOS COMERCIALES DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA Y CORRIENTE Transformadores de potencia (T.P) rangos comerciales Devanado Primario Devanado Secundario 220; 440;2200;3300 V 110 V 15;30;50;75 V 150V 3300;6600 V 110V Transformadores de corriente (t.c) rangos comerciales Devanado Primario Devanado Secundaria 10;15;30;50;100;250;300;500;750;1500 A 5A-3450 V 10;15;30;50;100;250;300;500;750;1500 A 5A-6900 V 0.5;0.75;1;1.5;2;3;5;7.5;10;15;20;30;50;75;100 A 5A-250 V 500 A 5 A-250V
Los transformadores de medida pueden ser de dos tipos 1. transformadores de potencial : se utilizan para transformar el voltaje y hacerlo seguro y medible mediante instrumentos análogos o digitales (electrónicos) 2. transformadores de potencial con capacitor de acoplamiento 3. transformadores de corriente : se utilizan para transformar la corriente y hacerlo seguro y medible mediante instrumentos análogos o digitales (electrónicos) Relación de transformación La relación de transformación se expresa como el cociente del valor primario al
valor secundario. Para los transformadores de potencial: Donde: RTP = relación de transformación de potencial Vp = voltaje primario valor de fase neutro Vs = voltaje secundario valor de fase neutro RPT = Vp Vs Para transformadores de corriente: Donde: RTC = relación de transformación de corriente Ip = Corriente primario valor de fase neutro Is = Corriente secundario valor de fase neutro RPC = Ip Is Para los transformadores de potencial el voltaje secundario normalizado es: 120 o 240V para transformadores de corriente la corriente normalizada es de 5A. Valores de capacidad de relación de transformación para transformadores de corriente Relación simple Relación doble con devanados primarios en serie paralelo Relación doble con taps en devanados secundario 10:5 15:5 25:5 40:5 50:5
75:5 100:5 200:5 300:5 400:5 600:5 800:5 1200:5 1500:5 2000:5 3000:5 4000:5 5000:5 6000:5 8000:5 12000:5 25 x 50 :5 50 x 100:5 100 x 200:5 200 x 400:5 400 x 800:5 600 x1200:5 1000 x 2000:5 2000 x 4000:5 25/50 :5 50/100:5 100/200:5 200/400:5 400/800:5 600/1200:5 1000/3000:5
1500/3000:5 2000/4000:5 Valores y capacidades e relación de transformación para transformadores de corriente tipo boquilla (en interruptores y transformadores) Capacidad de corriente en amperes Taps secundarios Capacidad de corriente en amperes Taps secundarios 50:5 100:5 150:5 200:5 250:5 300:5 400:5 500:5 600:5 100:5 200:5 300:5 400:5 500:5 600:5 800:5 900:5 1000:5 1200:5 600:5 1200:5 X2-X3
X1-X2 X1-X3 X4-X4 X3-X4 X2-X4 X1-X5 X2-X5 X3-X5 X2-X3 X1-X2 X1-X3 X4-X5 X3-X4 X2-X4 X1-X4 X3-X5 X2-X5 X1-X5 300:5 400:5 500:5 800:5 1100:5 1200:5 1500:5 1600:5 2000:5 2000:5 X3-X4
X1-X2 X4-X5 X2-X3 X2-X4 X1-X3 X1-X4 X2-X5 X1-X5
El tipo mas común de transformadores de potencial es el tipo reductor ( para disminuir el voltaje o la corriente ) y consiste de dos devanados aislados independientes sobre un núcleo de acero silicoso .Un devanado consiste en un bobinado u o enrollado de un numero determinado de espiras ( según diseño ) por lo general el primario tiene un numero mayor de espiras de alambre y es mas delgado donde la sección estará determinada por la corriente que circula por este y el secundario por lo general es mas grueso y de menor cantidad de espiras también determinado por la corriente. Los tipos mas comunes de transformadores de potencial son
con secundario sencillo ejemplo (2400/120)
con derivación en el secundario( ejemplo 2400/120:69,3)
con doble secundario (ejemplo: 2400:120/69,3/120).
con un neutro aterrizado ( para aplicaciones línea a tierra)
con dos voltajes en lado de alta ( para aplicaciones de línea a línea
Considere que por lo general el valor de potencial en Baja tensión en chile es 240 o 224 para transformadores de potencial Características de transformadores de potencial
Voltajes nominal de línea a línea Primario volts Relación de transformación 120 240 300 120 240 300 480 600 2400 4200 4800 7200 8400 14400 20125 27600 40250 69000 80500 208 416 520 208 416 520 832 1040 4150
7280 8320 12470 14560 25000 34500 46000 69000 115000 138000 1:1 2:1 2,5:1 1:1 2:1 2,5:1 4:1 5:1 20:1 35:1 40:1 60:1 70:1 120:1 175:1 240:1 350:1 600:1 700:1
Precisión Para que un transformador de medida sea una parte útil de la medición en un sistema estos deben cambiar la magnitud del voltaje o la corriente, que se va a medir sin introducir ningún error desconocido de la medición al sistema. La precisión de su transformación debe estar, por lo tanto en el cálculo de la medición global, o bien, los errores deben estar dentro de los límites de un valor pequeño previamente especificado, de manera que estos sean despreciables. La precisión obtenida con un transformador de medida depende de su diseño las condiciones del circuito y su carga o burden (por su denominación del alemán) impuesta o conectada en el secundario, se mide en términos de su valor verdadero y Angulo de fase, bajo condiciones de operación especificas. Para aplicaciones de medición la relación de transformación y los datos del Angulo de fase se miden generalmente para los transformadores de potencial y corriente debido a sus requisitos de precisión. Para aplicaciones en protección los datos de la relación se pueden determinar en forma experimental o cálculos; debido a que acepta un amplio rango de valores. La determinación del ángulo de fase es necesaria para la mayoría de las aplicaciones en protección por relevadores. De hecho existen dos errores de medición, el error de relación y el error de ángulo. Por esta razón, se establecen dos factores de corrección
factor de corrección por relación de transformación
El factor de corrección por relación se define como: la relación o cociente entre la relación real a la relación especificada teórica. B. factor de corrección de ángulo de fase. El factor de corrección
de ángulo de fase en la relación o cociente del factor de potencia verdadero medido; es una función tanto de los ángulos de fase como del factor de potencia del circuito que se va a medir. El factor de corrección del ángulo de fase corrige el desplazamiento de la corriente o voltaje del secundario o ambos, debido al error de ángulo del transformador de medida El Angulo de fase es: el desplazamiento de fase o error expresado en minutos entre los valores primario y secundario debido a las pérdidas durante la transformación Para el caso de los transformadores de potencial se asocia la clase precisión al burden. Factor de corrección Del transformador (FCT) El factor de corrección de un transformador de corriente o potencial es: el producto del factor de corrección de la relación y el factor de corrección de ángulo A. factor de corrección de relación Es el error entre la relación de transformación teórica y la real. B factor de corrección de ángulo de fase Es el error del factor de potencia teórico al factor de potencia medido es una función tanto de ángulo de fase del transformador de medida y factor de potencia del circuito primario que se esta midiendo. La carga o burden La carga o burden en el secundario para un transformador de medida es aquella que esta propiamente conectada al devanado secundario y que determina la potencia y reactiva en los terminales del secundario. El burden se expresa en forma de la impedancia total de la carga expresada en ohms, con la resistencia efectiva
y las componentes reactivas o bien, como los volts - amperes totales (VA) y factor de potencia a un valor especifico de voltaje y frecuencia. El bruden sobre el circuito secundaria de un transformador de medida afecta la presicion del dispositivo .de acuerdo con esto, se deben conocer las cargas o burdens de los conductores (cables de control) de los instrumentos de medición y de otros instrumentos en el secundario. Por lo general se obtiene del los fabrica fabricantes de los instrumentos Los burdens estándar para transformadores de corriente se muestran en la siguiente tabla Los primeros 5 son burden para los cuales la precisión de la clase de medición a sido asignado y los últimos 4 son para precisión de relevadores; todos a 60 Hz de frecuencia nominal. Burden (carga) estándar para transformadores de corriente con salida 5 A en el secundario Designación del burden Resistencia ohmica Inductancia (mili Henry) Impedancia (ohms) Volts amperes Factor de potencia BURDEN ESTANDAR PARA MEDICION B-0,1 0,09 0,116 0,1 2,5 0,9 B-0,2 0,18 0,232 0,2 5,0 0,9 B-0,5 0,45 0,580 0,5 12,5 0,9 B-0,9 0,81 1,040 0,9 22,5 0,9 B-1,8 1,62 2,080 1,8 45,0 0,9 0,18(BURDEN ESTÁNDAR PARA MEDICION ) B-1,0 0,5 2,3 1,0 25,0 0,5 B-2,0 1,0 4,6 2,0 50,0 0,5 B-4,0 2,0 9,2 4,0 100,0 0,5 B-8,0 4,0 18,4 8,0 200,0 0,5
Para los transformadores de potencial se asocio el burden o carga a una letra de designación (de acuerdo a las normas americanas) o los volts aperes secundarios y factor de potencia de la carga. Designación del burden VA secundarios Factor potencial del burden Referidos a 120 volts Resistencia (ohms) Inductancia Henry Impedancia (ohms) W X M Y Z ZZ 12,5 25 35 75 200 400 0,10 0,70 0,20 0,85 0,85 0,85 115,2 403,2 163,2
82,3 61,2 30,6 3,04 1,09 1,07 0,268 0,101 0,0503 1152 576 411 192 72 36 Nota los burden estándar para aplicaciones de medición son: W, X, M, Y LA CLASE DE PRECISION Para los transformadores de potencial, se debe asignar o indicar una especificación denominada clase presicion para cada uno de los burdens, estándar para el cual esta designada En las tablas se indica con tres designaciones la clase presicion, que son: 0,3 0,6 y 1,2 , que representan el porcentaje de desviación máximo y mínimo con respecto al voltaje nominal . Por ejemplo una especificación puede ser: 0,3W-0,3X-0,6Y y 1,2 Z. La clase de precisión se basa en los requerimientos de que el factor de corrección del transformador (FCT) debe estar dentro de límites definidos cuando el factor de potencia de la carga medida tiene cualquier valor entre 0,6 atrasado y 1,0, desde el burden cero hasta el valor nominal especificado y cualquier voltaje entre 90 y 110 % del valor nominal. Clasificación de clases de precisión para transformadores de corriente
Los transformadores de corriente ( TC´S) usados para protección, tienen una clasificación tal como c200, todas las clasificaciones implican en error dentro del 10% , la letra C significa calcular el numero 200 es el máximo voltaje que puede aparecer en el TC sin que produzca saturación . Si la clasificación aparece como T200, quiere decir que el TC fue aprobado y cumple con esta presicion. Por medición, los TC´s tienen una clasificación tal como por ejemplo 0,3 B 0,5 en donde 0,3 significa una presicion de 0,3 % a burden o carga 0,5 Q Para los transformadores de corriente la clase de presicion esta basado en los requerimientos que el factor de corrección debe cumplir dentro de limites especificados , cuando el factor de potencia ( atrasado ) de la carga por medir esta dentro del rango de 0,6 a 1,0 a burden dado y 100% de la corriente primaria correspondiente al factor térmico de la corriente Clase de presicion estándar para medición y limite de corrección para transformadores de corriente Clase presicion Corriente nominal 100% corriente nominal 10% Limites del factor de potencia atrasado de la carga medida mínima máxima minina máxima 0,3 0,9 1,003 0,994 1,006 0,6-1,0 0,6 0,994 1,006 0,988 1,012 0,6-1,0 1,2 0,988 1,012 0,976 1,024 0,6-1,0 Clase presicion para transformadores de potencial usados en medición Clase presicion Limites de factor de corrección 0,3 0,6 1,2 1,003-0,997
1,006-0,994 1,012-0,988 Por ejemplo las clases de presicion de un transformador de corriente puede ser: 0,3 B-0,1 y 0,2 o 0,6 B-0,5 las clases de presicion que representan la desviación en por ciento (máxima y mínima) con respecto a la corriente (0,3 o 0,6%) nominal son 0,3 y 0,6 los burdens estándar. De acuerdo a la tabla son 0, 1,-0,2 y 0,5 para estos ejemplos La clase presicion para relevadores o clases de presicion se designan con dos símbolos C o T los cuales describen las características de relevadores como sigue 1. la letra C indica que es para protección y por lo general del tipo ventana 2. la letra T significa que la relación se puede determinar por pruebas y que generalmente es aplicable al tipo devanado 3. el voltaje Terminal secundario ( al relevador ) es la caída de tensión que puede entregar el transformador a la carga a 20 veces la corriente nominal (5amp) sin exceder el 10% de error de relación La polaridad La polaridad es un aspecto muy importante para todos los transformadores de medida. Si se conecta en forma equivocada puede tener resultados erróneos o inclusive ninguno, especialmente en medición . Las marcas del primario y secundario es sus terminales indican cual es la dirección común en el circuito para el flujo de corriente en cualquier instante del tiempo por lo tanto la polaridad de un transformador es simplemente una identificación de los terminales primarios y secundarios de manera que satisfagan la condición previamente establecida. Todos los transformadores de medida sean de potencial o corriente, deben tener marcas de polaridad asociadas con la señal como puede ser un punto o una letra
que determine la fase la entre y la salidas etc. Condiciones de operación
la temperatura exterior es normalmente especificada en 30º C en sitios o
instalaciones cerradas se especifica 55º C
altitud geográfica los
valores se refieren a una altura hasta 1000 MSNM. Para alturas superiores sobre el nivel del mar se requiere indicar especificación Datos para especificación 1. la relación de transformación, las curvas de factor de corrección Angulo de fase para los burdens estándar. 2. corriente de cortocircuito de efectos dinámicos( esfuerzos mecánicos ) y térmicos 3. clasificación del TC para protección, con su designación T o C. 4. Resistencia del devanado secundario 5. curva típica de excitación 6. pruebas de producción 7. tipo a : boquilla , integrado al equipo primario b : devanado, separado del equipo primario 8. aislamiento : porcelana , aceite 9. numero de devanados del secundario. 10. clase de precisión 11. nivel básico de aislamiento al impulso 12. sobre corriente térmica. 13. sobre corriente dinámica
