Tabla de contenido
- transformadores, construcción, obra, tipos y usos
- ¿Qué son los transformadores?
- ¿Qué es un transformador de potencial?
- Estructura del transformador potencial
- Trabajo de transformador potencial
- Conexión del transformador
- Tipos de transformadores según su función
- Tipos de transformadores basados en estructura.
- error del transformador
- Diagrama fasorial del transformador de potencial
- Ventajas y Contras del transformador
- Aplicaciones de Transformadores de Potencial
transformadores, construcción, obra, tipos y usos
¿Alguna vez ha pensado en cómo medir voltajes y corrientes altos porque trabajar con voltajes y corrientes altos es muy peligroso y el equipo que usamos no puede manejar niveles tan altos de voltaje o corriente?Para este propósito específico, se utilizan transformadores de potencial que reducen alto voltajes y corrientes a niveles seguros que permitan un monitoreo continuo. El transformador de corriente CT y el transformador de potencial PT son dos transformadores de potencial que se utilizan para mediciones de alta corriente y alta tensión.
¿Qué son los transformadores?
Un transformador es un dispositivo que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro a través de la inducción mutua. Hay dos bobinas, una bobina primaria y una bobina secundaria, que están acopladas magnéticamente y aisladas eléctricamente. Se utilizan para aumentar o disminuir los niveles de voltaje y corriente sin cambiar la frecuencia. Hay varios tipos de transformadores que se utilizan para aplicaciones específicas, como transformadores de potencia, autotransformadores y transformadores de instrumentos.
Los transformadores de potencial se pueden clasificar en transformadores de corriente (CT) y transformadores de potencial (PT). Use PT para reducir el nivel de voltaje, tal como usa un transformador de corriente para reducir el nivel de corriente y medirlo.
¿Qué es un transformador de potencial?
Un transformador de potencial (también llamado transformador de tensión) es un tipo de transformador de potencial. Un transformador reductor que reduce el voltaje de alto nivel a un nivel bajo más seguro. El voltaje de salida de un transformador de potencial se puede medir conectando un voltímetro ordinario.
También proporciona aislamiento entre los circuitos de potencia de alto voltaje y los circuitos de medición de bajo voltaje.
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Estructura del transformador potencial
Un transformador de potencial o PT puede tener la misma estructura que un transformador normal. Hay un devanado primario y un devanado secundario. Al ser un transformador reductor, el devanado primario tiene más vueltas que el secundario.
El diseño y los materiales utilizados para PT ayudan a lograr una mayor precisión. Por lo tanto, la economía de los materiales utilizados no se considera crítica. Estos son algunos de los puntos utilizados durante la construcción del PT.
- El tamaño de los conductores utilizados para enrollar es grande.
- Los devanados están enrollados coaxialmente para reducir la reactancia de fuga.
- Utiliza una estructura de carcasa para baja presión.
- Adopte una estructura tipo núcleo para alta tensión.
- El devanado primario de alto voltaje se divide en secciones para reducir los costos de aislamiento.
- Los devanados también están cubiertos con barniz batista para reducir los costos de aislamiento.
- La fibra dura se utiliza para el separador entre las bobinas.
- El núcleo está hecho de material de alta calidad con baja densidad de flujo magnético.
- El material del núcleo permite el funcionamiento con bajas corrientes de magnetización.
- Los terminales PT están diseñados para minimizar los cambios en la relación de voltaje debido a la carga.
- El cambio de ángulo de fase entre la entrada y la salida debe minimizarse para los cambios de carga.
- Para alto voltaje, los transformadores llenos de aceite se usan para aislamiento adicional y los casquillos llenos de aceite se usan para conectar las líneas de alto voltaje.
Trabajo de transformador potencial
Un PT funciona como un transformador convencional. La energía eléctrica se transfiere entre los devanados primario y secundario por inducción magnética.
Un voltaje alterno en el lado primario crea un flujo magnético alterno en el núcleo del transformador. Este flujo alterno induce un voltaje en el devanado secundario ya que ambos usan el mismo núcleo. Por lo tanto, la corriente comienza a fluir en el devanado secundario.
Dado que el primario tiene más vueltas que el secundario tiene menos vueltas, el voltaje inducido en el secundario es muy bajo. El voltaje secundario se mide usando un voltímetro estándar de bajo voltaje. La fórmula de relación de transformación del transformador se puede utilizar para calcular el voltaje primario.
ⅤPAG./VS. =NPAG./NORTES.
dónde
- ⅤPAG. = tensión primaria
- ⅤS. = voltaje secundario
- NORTE.PAG. = número de vueltas primarias
- NORTE.S. = número de vueltas secundarias
La impedancia del voltímetro es muy alta, por lo que la corriente a través del devanado secundario del PT es muy pequeña. Por la misma razón, los PT tienen una calificación de VA muy baja, alrededor de 200VA.
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Conexión del transformador
Los transformadores de potencial se conectan en paralelo con el circuito a diferencia de los TC que se conectan en serie. El primario del PT se conecta directamente a la línea de alimentación para medir el voltaje. El lado secundario está conectado a un instrumento de medición de voltaje como un voltímetro, vatímetro, etc., pero el voltaje en el lado secundario es tan bajo que se puede medir con un voltímetro normal.
Los lados primario y secundario del PT están acoplados magnéticamente por inducción mutua, lo que da como resultado una caída de tensión primaria basada en la relación de espiras del transformador. El voltaje primario puede ser de hasta miles de voltios, mientras que el voltaje secundario está por debajo de 110v. Ambos devanados están aislados eléctricamente, pero un extremo del devanado secundario está conectado a tierra por razones de seguridad.
Tipos de transformadores según su función
Los transformadores de potencial se pueden clasificar en dos tipos según su función.
Transformador de voltage
Los PT de medición son transformadores de potencial que se utilizan para medir el voltaje. Transformador de baja potencia de alta precisión.
Transformador de potencial de protección
Estos tipos de PT se utilizan para brindar protección, ya que los devanados están eléctricamente aislados y el lado de bajo voltaje no está conectado directamente al lado de alto voltaje.
Tipos de transformadores basados en estructura.
Los transformadores de potencial se pueden clasificar en dos tipos según su construcción.
transformador de potencial electromagnético
Los transformadores de potencial que usan inducción electromagnética para convertir alto voltaje en bajo voltaje se denominan PT electromagnéticos. Estos son transformadores bobinados tradicionales con bobinados primarios y secundarios enrollados alrededor de un núcleo magnético. Por lo tanto, también se le llama transformador de potencial de alambre bobinado, que tiene un tipo de carcasa y un tipo de núcleo. Estos PT no utilizan otros componentes electrónicos para reducir la tensión, como condensadores.
Una desventaja de los PT electromagnéticos es el problema del aislamiento a altas tensiones. Esto hace que el diseño sea muy complicado para voltajes superiores a 10Kv. Por lo tanto, los divisores capacitivos se utilizan en los siguientes tipos para eliminar los problemas de aislamiento:
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transformador de potencial capacitivo
Es una combinación de un divisor de voltaje capacitivo y un transformador electromagnético (transformador auxiliar). Los divisores de voltaje capacitivos se utilizan para dividir voltajes de línea altos a menos de 10 kV. Un condensador está conectado en serie con el primario del transformador auxiliar. Los transformadores auxiliares reducen aún más el voltaje de precisión medido por el voltímetro. Estos transformadores se utilizan en líneas eléctricas.
error del transformador
En un transformador ideal, los voltajes primario y secundario son exactamente proporcionales a la relación de vueltas y ambos están en fase. Sin embargo, en la práctica, la reactancia provoca una caída de voltaje en el primario, lo que da como resultado errores de cambio de fase y relación de voltaje. Estos son algunos de los errores que pueden ocurrir en PT.
error de relación
El error de relación es el cambio en la relación de voltaje debido a la variación de la carga. A medida que cambia la carga, la corriente de magnetización y la pérdida de hierro que afectan el voltaje secundario del PT cambian.
En pocas palabras, la relación nominal es diferente a la relación real.El error de relación está dado por
error de relación = (relación nominal – relación real) / relación real
error de relación = (Knorte – D)/R
% de error de relación = {(Knorte – R)/R} × 100
dónde
- knorte = razón nominal (razón nominal)
- R = relación real de voltaje primario a secundario
La relación nominal es la relación entre el voltaje primario nominal y el voltaje secundario nominal.
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error de relación de voltaje
El error de relación de voltaje es la diferencia entre el voltaje ideal y el voltaje real o verdadero. La fórmula para el error de relación de voltaje es:
Error de relación de tensión = (VPAG. –KnorteⅤS.)/VPAG.
% de error de relación de tensión = {(VPAG. –KnorteⅤS.)/VPAG.}×100
dónde
- knorte = razón nominal (razón nominal)
- ⅤPAG. = tensión primaria real
- ⅤS. = tensión secundaria real
error de ángulo de fase
El error de ángulo de fase es la diferencia de fase entre los voltajes primario y secundario inverso. Idealmente, el voltaje primario está en fase con el voltaje secundario opuesto. En la práctica, sin embargo, hay una reactancia del devanado que cambia la fase del voltaje secundario, lo que resulta en un error de ángulo de fase.
Diagrama fasorial del transformador de potencial
A continuación se muestra un diagrama fasorial para un transformador de voltaje. Este diagrama fasorial muestra la corriente primaria IPAG.tensión primaria VPAG.la corriente secundaria IS. & tensión secundaria VS..
dónde
- ⅤPAG. = tensión primaria
- imagenPAG. = FEM de inducción de primer orden
- rPAG. = resistencia del devanado primario
- XPAG. = reactancia del devanado primario
- β = error de ángulo de fase.
- IPAG. = corriente primaria
- Io = corriente de excitación
- Imetros = corriente de magnetización (parte de I)o)
- Iw = corriente de pérdida del núcleo (parte de I)o)
- knorte = relación de transformación del transformador
- Φmetros = flujo principal
- ⅤS. = voltaje secundario
- imagenS. = fem secundaria inducida
- rS. = resistencia del devanado secundario
- XS. = reactancia del devanado secundario
- IS. = corriente secundaria
La base del diagrama fasorial dado es el flujo magnético principal ΦmetrosEl voltaje inducido primario se obtiene restando las pérdidas debidas a la resistencia del devanado primario R.PAG.& Reactancia XPAG.La caída de tensión en el devanado primario es IPAG.rPAG.y la reactancia del devanado es IPAG.XPAG..
Emocionante corriente Io es la suma vectorial de las corrientes de magnetización Imetros & corriente de pérdida de hierro IwSuma vectorial de la corriente de excitación Io & corriente secundaria inversa IS. Valor multiplicado por relación de vueltas 1/Knorte se convierte en la corriente primaria IPAG..
La inducción mutua transforma la fem primaria en una fem secundaria ES. en el devanado secundario. Voltaje secundario VS. El voltaje que aparece en la salida del devanado secundario se obtiene restando la caída de voltaje en la resistencia R del devanado secundario.S. & Reactancia XS..
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Ventajas y Contras del transformador
ventaja
Estas son algunas de las ventajas de los transformadores:
- Útil para medir tensiones muy altas, especialmente con transformadores capacitivos.
- Un transformador de potencial le permite medir voltajes muy altos con un voltímetro común.
- Protege el voltímetro y la línea de alta tensión aislándolos eléctricamente.
Contras
Aquí hay algunas desventajas de los transformadores.
- No se puede usar para mediciones de CC de alto voltaje, solo se puede usar para mediciones de CA.
- A diferencia de los transformadores normales, son caros.
Aplicaciones de Transformadores de Potencial
Estas son algunas aplicaciones de los transformadores.
- Se utiliza principalmente para medir alto voltaje.
- Se utilizan con fines de protección eléctrica.
- Se utilizan en dispositivos de medida para la facturación de energía.
- Se utiliza para monitorear cargas industriales.
- Se utilizan en redes de comunicación de portadoras de línea eléctrica.
- Se utilizan para sincronizar generadores y alimentadores.
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