EL TRANSFORMADOR DE INTENSIDAD SATURADO

INFORME PREVIO

OBJETIVOS:

Conocer y determinar experimentalmente las aplicaciones y funcionamiento del transformador de

intensidad saturado en los sistemas de medida y protección.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

TRANSFORMADORES DE MEDIDA Y DE PROTECCIÓN

En las instalaciones eléctricas existe la necesidad de conectar aparatos de medida. También es preciso

disponer de relés con finalidades diversas (protección, aviso, enclavamiento, etc.) Unos y otros suelen ser de

constitución delicada, reducidas dimensiones y buena precisión. Frecuentemente las magnitudes que hay que

medir (o vigilar) son elevadas tensiones, corrientes fuertes o concurren ambas circunstancias. Se suele requerir

que los aparatos de medida o de vigilancia vayan dispuestos en cuadros o pupitres centralizados. Surge la

dificultad de conducir tensiones y corrientes elevadas hasta aquellos cuadros, los inconvenientes saltan a la

vista.

Con sus primarios conectados en alta o en baja tensión, según corresponda, transforman las

magnitudes que se desea medir, en corrientes y tensiones moderadas en el secundario (que por motivos de

seguridad puede conectarse a tierra). De esta forma, cabe construir aparatos de medida o de protección (relés)

normalizados (por ejemplo: a base de bobinas amperimétricas para intensidades nominales 5 A, y bobinas

voltimétricas para tensiones nominales 110v). Tales corrientes y tensiones se conducen económicamente

(secciones reducidas y aislamientos bajos) a cuadros, etc.

Aun sin el problema de las canalizaciones, los transformadores de medida son de utilidad. Supóngase

la necesidad de medir corrientes con intensidades del orden de los 800 A, en baja tensión. La instalación

directa de un amperímetro obligaría a un aparato grande difícilmente compatible con los requerimientos de

precisión. Pero además, no deben olvidarse las posibles perturbaciones magnéticas que tan fuertes corrientes

pueden motivar en los aparatos. Finalmente, en caso de cortocircuito en la instalación se crearían

considerables esfuerzos dinámicos que tendrían que soportar delicados órganos amperimétricos.

Resumiendo, los objetivos principales de los transformadores de medida son:

1. Aislar o separar los circuitos y aparatos de medida, protección, etc., de la alta tensión.

2. Evitar perturbaciones electromagnéticas de las corrientes fuertes, y reducir corrientes de cortocircuito

a valores admisibles en delicados aparatos de medida.

3. Obtener intensidades de corriente, o tensiones, proporcionales (por lo menos en determinada zona) a

las que se desea medir o vigilar, y transmitirlas a los aparatos apropiados.

Uno de los elementos de intensidad a utilizar en los sistemas de medida y protección es el transformador de

intensidad saturado.

TRANSFORMADOR DE INTENSIDAD SATURADO

El transformador de intensidad saturado, es un dispositivo muy utilizado en control y automatización.

Cuando la corriente del primario I1 es pequeña, el transformador no está saturado y el elemento calefactor

(R) recibe toda la intensidad de corriente de acuerdo a la relación de transformación "I2". Por otro lado, durante la

corriente anormal transitoria, cuando ocurre una falla en la carga, se observa que la corriente del primario "I1" es

elevada o se eleva, y, como consecuencia de este efecto, el transformador de intensidad se logra saturar (pero ß

permanece constante), disminuyendo la relación de transformación del transformador de intensidad. Esto significa

que, un incremento de la corriente transitoria de sobrecarga en el primario del transformador no produce un

incremento proporcional en el elemento calefactor "R" o relé de corriente.

Por lo tanto, el transformador de intensidad saturado también protege al elemento calefactor "R" o relé de

intensidad, contra las sobrecorrientes o corrientes transitorias anormales. Al mismo tiempo, el transformador de

intensidad saturado puede utilizarse para aumentar la gama de ajuste (en más o menos) de un relé térmico de

máxima corriente alterna.

Una aplicación típica y muy importante de este tipo de control se emplea en dispositivos de protección y

control, por ejemplo se aplica en un arrancador para el control y mando de un motor de inducción.

Resumiendo, podemos concluir diciendo que el transformador de intensidad saturado cumple tres funciones muy

importantes:

1. - Cumple la función de proteger al elemento calefactor o al relé de intensidad, frente a elevadas

intensidades de corrientes transitorias de sobrecarga (por autosaturación).

2. - Cumple la función de incrementar el tiempo de maniobra durante los periodos de corriente de sobrecarga

o corriente anormal transitoria (por autosaturación).

3. - También cumple la función importante de ampliar la gama de ajuste del calefactor o de la bobina del relé

de corriente (por autosaturación).

EQUIPOS Y MATERIALES

1 Transformador de intensidad, 12/5 Amperios.

1 Amperímetro de 0 - 20 Amp, c.a. (A1).

1 Amperímetro de 0 - 10 Amp, c.a. (A2).

1 Amperímetro de 0 - 5 Amp, c.a. (A3).

1 Voltímetro de 0 - 15 - 30 V, c.a. (V2).

1 Autotransformador 0 - 220 V, 20 Amp. (AT).

1 Autotransformador 0 - 220 V, 10 Amp. (AT1).

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Armar el circuito de la siguiente figura:

Ajustar la resistencia R1 en forma tal que sólo trabaje una de sus espiras. Siendo Z un cortocircuito, tomar

juegos de valores de A1, A2 y V2, al variar A1 entre 20 y 0 Amperios (15 puntos). Para lograr esto, mantenga

R en su mínimo valor y varíe la tensión de alimentación.

a) Saturación con carga resistiva

Poner A3 es serie con A2 y usar como impedancia Z, la resistencia R2 ajustada en 0 Ohms. Manteniendo 12

Amperios en A1, variar R2 entre 0 y 10 Ohms aproximadamente, observando la forma de onda de 12 y

tomando lecturas de A2, A3 y V2 para más de 10 puntos.

b) Saturación con carga inductiva

Usando el Autotransformador AT1 por el lado de salida con impedancia Z, regule al igual que en el paso

anterior 12 Amperios en A1, que se mantendrán constantes. Variando la inductancia a partir de cero, observar

las formas de onda de I2, y tomar por lo menos 10 puntos de A2, A3 y V2.

c) Saturación con carga capacitiva

Usando en Z los cuatro condensadores de 20 mF en paralelo, variar el valor de A1 entre 12 Amperios y cero,

observando la forma de onda de I2 y tomando valores de A2, A3 y V2 para 10 puntos por lo menos.

BIBLIOGRAFÍA

LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS II

Eleodoro Agreda

INSTRUCCIONES DE LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS II

UNI-FIEE