Figura 2. Diagrama fasorial de corrientes en secundario de
transformador de corriente
TC.
Esto tambin se puede entender si nos enfocamos en el nodo c de
la figura 1, como ya sabemos el primario es conectado abriendo el
circuito del cual se tomara la muestra de corriente teniendo as la
corriente IH, que al ser reflejada al lado secundario por la misma
relacin de transformacin del transformador 1:N se tiene a nivel
secundario IH/N, esta es la corriente que entra al nodo c, si
observamos hay dos corrientes que salen del mismonodo, las cuales
son IL y IM, por lo cual estas corrientes se relacionan
vectorialmente como:
= +
Donde el error de relacin que representan la corriente de
magnetizacin IM y el ngulo son despreciables, en la figura 2 han
sido exagerados para poder ser observados, es decir
que bajo condiciones normales de operacin la corriente IH/N es
prcticamente la mismacorriente IL debido a que el desfasamiento
entre ambas es despreciable y la corriente demagnetizacin es muy
pequea.
Condiciones anormales de operacin.
La capacidad de transferencia de energa entre el circuito
primario y el secundario,
depende de las caractersticas de diseo y construccin del TC,
como son:
La capacidad de sus conductores, el nivel mximo de voltaje que
debe soportar el TC
entre espiras y las caractersticas magnticas de su ncleo.
Como sabemos en todo material magntico la permeabilidad se puede
suponer como una funcin lineal de la densidad de flujo para
determinados valores de esta ultima y que
rebasando este rango de valores, vara en forma no lineal
haciendo tender la densidad a un mximo dado por las caractersticas
propias del material.
En el anlisis que sigue representaremos este efecto considerando
la impedancia de magnetizacin ZM como constante para los valores de
transferencia de energa que estn dentro de las caractersticas de
diseo y disminuyendo no linealmente para valores fuera de los
mismos, logrando un efecto similar al observado en el
comportamiento real del TC.
Figura 3. Diagrama de Histresis de ncleo de transformador.
Como ya sabemos la curva de histresis nos muestra para
determinados materiales magnticos utilizados en los ncleos de los
transformadores los niveles de flujo magntico mximo a que estos
pueden llegar, as como el nivel de flujo magntico en el cual el
ncleo est saturado (en la figura 3 es el punto b) y nos muestra el
comportamiento del circuito magntico ante una seal de corriente
alterna, lo cual es de mucha utilidad para los transformadores de
corriente, debido a que estos utilizan estos parmetros para poder
ser diseados.
Ahora para poder entender con mayor detalle la siguiente parte
es de definir un concepto fundamental para el siguiente anlisis el
cual es la corriente de magnetizacin IM la cual es la corriente
requerida para producir flujo magntico en el ncleo del
transformador, es decir que si esta corriente aumenta tambin se
incrementa el flujo magntico del
transformador lo cual provocara efectos que podran poner en
peligro al TC debido a que a mayor flujo magntico puede haber mayor
induccin de voltaje en el secundario y sobrepasar los lmites de
tensin previamente calculados por el fabricante, as tambin si esta
corriente es llevada a niveles demasiado altos puede sobre saturar
el ncleo lo cual provocara que este se caliente y traiga consigo
mas perdidas lo cual provocara que los niveles de corriente ya no
estaran relacionados con la relacin de transformacin, estos efectos
se vern mas a detalle en la siguiente parte donde se analizan
diversos casos de operacin anormal del transformador de
corriente.
Observemos que pasa en el TC para los siguientes tres casos:
1) La corriente primaria es demasiado grande.
2) La impedancia de carga es demasiado grande.
3) El circuito secundario est abierto.
1. La corriente primaria es demasiado grande.
Cuando la corriente primaria IH crece, la corriente IH/N
secundaria ser proporcionalmente ms grande.
Supongamos que la corriente del primario IH es mayor a la
especificada en el diseo del TC, las corrientes secundarias IM de
magnetizacin e IL corriente que alimenta la carga, crecern tambin
esto debido a la relacin vista anteriormente al analizar el nodo c
del circuito equivalente del transformador.
Al crecer IM la excitacin del ncleo ser mayor y como lo habamos
dicho, el efecto que se presentara ser similar a la disminucin de
ZM provocando un crecimiento mayor de IM que de IL, y as un
incremento en el error de relacin de transformacin y en el ngulo de
desfase como se puede observar en el diagrama fasorial de la figura
4.
Figura 4. Diagrama fasorial bajo condiciones de corriente
primaria mayor, desfase y
4
