¿Cuál es el principio de funcionamiento de un transformador de corriente?

Un transformador de corriente (TC) funciona según el principio de la inducción electromagnética, de forma similar a un transformador estándar. Su propósito principal es reducir corrientes elevadas de un sistema eléctrico a un valor menor y manejable para dispositivos de medición, protección y control. A continuación se presenta un desglose del principio de funcionamiento de un transformador de corriente:

1. Construcción básica:

• Un TC normalmente consta de:
  • Devanado primario: El conductor que transporta la corriente elevada, que puede ser una sola espira o simplemente el conductor del sistema que pasa a través del núcleo del TC.
  • Núcleo: Fabricado con material ferromagnético, concentra el campo magnético creado por la corriente en el devanado primario.
  • Devanado secundario: Bobinado alrededor del núcleo, con muchas más espiras que el primario. Este devanado se conecta a medidores, relés u otros dispositivos de medición/protección.

  2. Principio de funcionamiento: inducción electromagnética:

  El TC funciona con base en la ley de Faraday de la inducción electromagnética, que establece que un campo magnético cambiante dentro de un conductor induce una tensión en otro conductor cercano.

  • Corriente primaria:
    • Cuando una corriente elevada fluye por el devanado primario (o conductor), genera un campo magnético alrededor del conductor primario.
    • Este campo magnético se concentra en el núcleo del TC y se enlaza con el devanado secundario.
    • El campo magnético variable generado por la corriente primaria induce una fuerza electromotriz (FEM) en el devanado secundario, lo que hace que circule una corriente a través de él.
    • La corriente secundaria es proporcional a la corriente primaria, pero se reduce según la relación de espiras entre los devanados primario y secundario.
    • La relación entre el número de espiras del devanado secundario y el número de espiras del devanado primario determina la reducción de corriente.
    • Por ejemplo, si el primario consta de una espira (un conductor que pasa a través del núcleo) y el secundario tiene 1000 espiras, una corriente primaria de 1000 A daría como resultado una corriente secundaria de 1 A (relación 1000:1).

    3. Funcionamiento en un circuito secundario cerrado:

    • El devanado secundario siempre debe estar cerrado (ya sea conectado a una carga o en cortocircuito) cuando fluye corriente primaria. Esto permite que el campo magnético creado por la corriente primaria induzca una corriente proporcional en el secundario.
    • El devanado secundario normalmente se conecta a dispositivos de medición de baja impedancia, como amperímetros, relés o sistemas de protección.

    4. Propósito y aplicaciones:

    • Medición de corriente: Los TC reducen la corriente elevada del circuito primario a un valor menor y estandarizado (por ejemplo, 1 A o 5 A), que los instrumentos pueden medir de forma segura.
    • Protección: Los TC proporcionan entrada de corriente a relés de protección que activan interruptores automáticos en caso de sobrecorriente o condiciones de falla.
    • Aislamiento: Los TC aíslan eléctricamente el circuito primario de alta tensión de los dispositivos de medición o protección de baja tensión por seguridad.

    5. Clases de precisión:

    Los TC están diseñados para funcionar con alta precisión, de modo que la corriente secundaria sea directamente proporcional a la corriente primaria dentro de una clase de precisión especificada (por ejemplo, error del 1% o 0,5%). La precisión es fundamental tanto en aplicaciones de medición como de protección.

    Resumen del funcionamiento:

    • La corriente primaria crea un campo magnético en el núcleo del TC.
    • Este campo magnético variable induce una corriente en el devanado secundario.
    • La corriente secundaria es una versión reducida de la corriente primaria, basada en la relación de espiras.
    • La corriente secundaria puede medirse o utilizarse para fines de control/protección.

    Esto permite medir corrientes elevadas en sistemas eléctricos de forma segura y precisa, protegiendo tanto al personal como a los equipos.