El transformador de corriente, son máquinas especiales que otorgan el beneficio de aumentar o disminuir el voltaje en un circuito eléctrico. Cumpliendo con las exigencias, necesidades y seguridad que la instalación eléctrica requiera para su distribución. Seguidamente se presenta en detalle sus componentes, funcionamiento, tipos, características y más.
Transformador de Corriente
El transformador de corriente o también llamado transformador de intensidad, es una máquina eléctrica estática de corriente alterna.
Encuentra su basamento en el principio de la Inducción electromagnética, transfiriendo así la energía eléctrica de un circuito a otros. Sin llegar a modificar o cambiar su frecuencia.
Dicha transferencia en el transformador de corriente, se realiza por medio del cambio de voltaje, al igual que por la variación de la corriente.
Estas máquinas poseen la función de aumentar o disminuir la corriente alterna que circula cada vez que es necesario.
Este mecanismo es el que permite la seguridad en la distribución. Al igual que la efectividad de todos los sistemas de energía que la integran y hacen posible su manejo y regulación. A través de todas las grandes distancias que deben recorrer para llegar a su destino.
Componentes de un Transformador de Corriente
Estas máquinas eléctricas se encuentran compuestas de diversos elementos, siendo los de mayor importancia:
El núcleo
Se encuentra constituido por unas chapas de acero al silicio, que se hayan aisladas entre sí. Este además cumple la función de conducir el flujo magnético. Posee dos partes principales que son:
- Las columnas, que es el sitio donde se colocan los devanados.
- Culatas, que es el sitio donde se llega a realizar la fusión entre las columnas.
Los devanadores (primario y secundario)
En cada uno de estos dispositivos, para la realización del enrollado, se hace uso de un hilo de cobre que posteriormente envuelve el núcleo en sólo uno de sus bordes. Este a su vez se cubre con un material de sellado que normalmente es barniz.
Todos los devanados lo conforman dos bobinas, denominadas primaria y secundaria. El número de vueltas del hilo de cobre producto del devanado tanto en la bobina primaria como secundaria ofrece el cálculo de la relación de transformación del transformador de corriente.
Es llamado “primario”, al sitio donde se ejerce la tensión de entrada en la realización del enrollado inicial. “Secundario” se denomina al sitio en que se recibe la tensión del enrollado que realiza la salida.
Funcionamiento del Transformador de Corriente
Para llevar a cabo su funcionamiento, los transformadores de corriente se fundamentan en la inducción electromagnética.
Lo que quiere decir, que al ejercer una fuerza electromotriz sobre el devanado primario, que se traduce en ejercer una tensión. Se crea un flujo magnético en el núcleo constituido por las chapas de acero al silicio aisladas entre sí.
El flujo magnético creado se conducirá desde el devanado primario hasta el devanado secundario. Donde este movimiento a su vez dará como resultado que se origine otra fuerza electromagnética en el devanado secundario.
La Ley de Lenz establece que los transformadores no pueden usarse con una corriente continua, por lo que, la única forma de que se produzca la variación del flujo magnético lo proporciona la corriente alterna.
Relación de Transformación del Transformador de Corriente
Esta se encuentra determinada por la siguiente ecuación:
Np/Ns = Vp/Vs = Is/Ip = rt
Donde:
Np es el número de vueltas perteneciente al devanado primario (espiras).
Ns es el número de vueltas pertenecientes al devanado secundario (espiras).
Vp es la tensión que se le aplicó al devanado primario.
Vs es la tensión obtenida en el devanado secundario.
Is es la intensidad que recibe el devanado primario.
Ip es la intensidad generada por el devanado secundario
Rt es la relación de transformación del transformador de corriente.
Tipos de Transformador de Corriente
Según su funcionalidad, aplicaciones y diseño, los transformadores de corriente se pueden clasificar en los siguientes tipos:
Monofásicos
Los transformadores monofásicos son los que vemos a nuestro alrededor en el suministro de la energía eléctrica residencial. A través de los toma corrientes.
Trifásicos
El Transformador trifásico de corriente es el más usual en el rubro de la distribución de la corriente eléctrica. Su fabricación se lleva a cabo para potencias nominales al igual que para las potencias elevadas.
Autotransformador
Posee encima del núcleo, en su configuración, un único bobinado arrollado. Funciona igual a los comunes. La diferencia es que contiene cuatro bornes, es decir, dos para cada circuito.
De Impedancia
Es el utilizado en la adaptación de antenas e igualmente líneas de transmisión, como teléfonos, tarjetas de red, entre otras.
De potencia
Posee dimensiones considerables, estos son los que observamos en las subestaciones y lugares donde se regula la tensión eléctrica en energía alta o tensión media.
De medida
Su diseño es indicado para aislar los dispositivos de medición y seguridad de elevada tensión, que poseen obligatorio seguimiento evitando los riesgos.
Comunicaciones
Es el transformador de corriente especialmente diseñado para las aplicaciones electrónicas. Trabaja de manera eficiente con las tensiones e igualmente con las frecuencias variables.
Elevador/Reductor de voltaje
Son el rubro de transformadores de corriente que ejercen la función de aumentar o disminuir la tensión eléctrica hasta llevarla al estándar exigido.
De aislamiento
Poseen un devanado primario y secundario igual, de idéntico número de vueltas (igual espiras). Permitiendo entregar el mismo voltaje que recibe, es decir, no varía. Su función es de sólo protección al sistema.
De alimentación
Es utilizado en circuitos electrónicos. Su diseño integra una o más bobinas secundarias. Puede incluir un fusible térmico que interrumpe el circuito primario en el momento que la temperatura llega al límite permitido. Protegiéndolo de ser quemado.
De frecuencia variable
Son de diminuta dimensión, especiales para las bandas de audiofrecuencia. Su uso es común en los circuitos electrónicos de comunicaciones.
De pulsos
Cómo su nombre lo indica, produce pulsos eléctricos a una elevada velocidad y de amplitud constante. Su uso es común en los Transistores electrónicos.
Con diodo dividido
Su nombre se debe al bobinado y conexión en serie de varios diodos. Es un transformador de línea que proporciona tensión continua.
Flyback
Es un tipo de transformador de pulso usado especialmente en los televisores. Se caracteriza por mantener diversos niveles de potencia de salida.
Híbrido
Es un Transformador de corriente de uso especial en los teléfonos, al igual que en las tarjetas de red, entre otras. Se caracteriza por dividir las señales de entrada y salida del transformador.
Balun
Se caracteriza por transformar o cambiar las líneas equilibradas en no equilibradas e igualmente lo contrario.
Principales Características de un Transformador de Corriente
Indistintamente del tipo de transformador de corriente, estos comparten diversas características las cuales son:
- Siempre la frecuencia de la energía, tanto para la entrada como para la salida es la misma.
- Cada uno de los tipos de transformador electromagnético se basa en el principio de la inducción electromagnética.
- La transferencia de la energía se realiza por medio del flujo electromagnético.
- El devanado primario y secundario no posee conexión eléctrica. Su excepción se haya para los transformadores de corriente automáticos.
- No existe fricción que permita la pérdida del devanado.
Ventajas del Uso de un Transformador de Corriente
Los transformadores de corriente poseen las siguientes ventajas en sus usos:
- Aumentan o disminuyen, según sea el requerimiento el nivel de voltaje que circule en un circuito de corriente alterna.
- Tienen la virtud de poder aislar al mismo tiempo dos circuitos eléctricos.
- Pueden aumentar o disminuir el valor de una bobina en un circuito de corriente alterna.
- Permiten que se intensifique el nivel de voltaje en el lugar de la generación de la energía eléctrica. Antes de que se inicie su transmisión y posterior distribución.
- Previenen que se produzca el paso de la corriente continua a través de un circuito eléctrico hacia otro.
- Sus aplicaciones incluyen todas las ramas, desde la residencial, comercial, industrial, estaciónes de bombeo, centros de generación de energía, Centro de transformación de energía, entre otros.
Nivel de Seguridad de un Transformador de Corriente
Todo transformador de corriente se emplea con el objetivo de mantener monitoreadas las corrientes eléctricas que circulan en los circuitos. Bien sea, las asociadas a corrientes altas o las asociadas a corrientes de altas tensiones.
De aquí parte que su nivel de seguridad debe ser estricto y permanente, porque su eficiencia proporciona el nulo deterioro de las partes involucradas, así como también los accidentes.
Cuando se encuentra en uso un transformador de corriente y se necesita desconectar. Se debe tener presente que no se debe realizar la desconexión del devanado secundario, mientras se encuentre un nivel de carga eléctrica en el devanado primario.
Esto es, porque en ese momento en que intente desconectar, el devanado secundario buscará producir una corriente. Hasta que llegue a superar su rigidez electrostática o dieléctrica.
Que consiste en el valor límite de la intensidad del campo eléctrico, en el cual convierte en conductor. Eso se debe porque el material llega a perder su capacidad aislante. Al esto suceder queda en alto riesgo, la seguridad del circuito eléctrico.
Una consecuencia de lo anterior es que, el voltaje generado llegase a superar una cantidad de kilovoltios. Ocasionando un arco voltaico, también llamado arco eléctrico. Lo que se traduce en una descarga eléctrica entre los dos electrodos por su diferencia de potencial.
Una causa probable de que se dañe totalmente el transformador de corriente es que se rebase el nivel de voltaje del devanado secundario. Donde lo más simple que pudiese ocurrir es que se pierda su precisión.
Por lo que se debe evitar en lo posible la incorrecta manipulación de los transformadores de corrientes, indistintamente de su tipo y uso. Todo en beneficio de la confiabilidad, control y seguridad del sistema eléctrico.
