Los transformadores son los dispositivos pasivos electromagnéticos que funcionan según el principio de inducción electromagnética , que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro circuito magnéticamente. Consta de dos bobinas, una primaria y otra secundaria. Ambos bobinados (bobinas) se acoplan magnéticamente entre sí sin ningún núcleo magnético y se separan eléctricamente. El transformador transmite la energía eléctrica (tensión / corriente) de un devanado a otro devanado (bobina) mediante inducción mutua. No hay cambio de frecuencia durante la transformación de energía. Los transformadores se clasifican en dos tipos según la construcción del núcleo, como los transformadores de núcleo y los transformadores de carcasa. Según la conversión del nivel de voltaje y las ganancias, son transformadores elevadores y transformadores reductores. Hay diferentes tipos de transformadores utilizados en los circuitos de CA, como transformadores de potencia, transformadores de potencial, transformadores trifásicos y autotransformadores.
¿Qué es un transformador de potencial?
Definición: Potencial transformadores también se conocen como transformadores reductores de tensión o transformadores de tensión o transformador de instrumentos , en el que el voltaje de un circuito se reduce a un voltaje más bajo para medir. El dispositivo electromagnético utilizado para la transformación del voltaje más alto del circuito al voltaje más bajo se llama transformador de potencial. La salida de un circuito de bajo voltaje se puede medir mediante voltímetros o vatímetros. Estos son capaces de aumentar o disminuir los niveles de voltaje de un circuito, sin un cambio en su frecuencia y bobinados. El principio de funcionamiento, la construcción de un transformador de potencial es similar al transformador de potencia y al transformador convencional.
Transformador de potencial
Diagrama del circuito del transformador potencial
El transformador de potencial consta de devanado primario con más vueltas y devanado secundario con menor número de vueltas. El alto voltaje de CA de entrada se da al devanado primario (o se conecta al circuito de alto voltaje para medir). El voltaje de salida más bajo se toma a través del devanado secundario usando un voltímetro. Los dos devanados están acoplados magnéticamente entre sí sin ninguna conexión entre ellos.
Construcción de un transformador de potencial
Diagrama del circuito del transformador potencial
Los transformadores de potencial están construidos con alta calidad para operar a baja densidad de flujo, baja corriente magnética y carga minimizada. En comparación con un transformador convencional, utiliza conductores grandes y un núcleo de hierro. Puede diseñarse en forma de tipo de núcleo y tipo de carcasa para garantizar la máxima precisión. Por lo general, se prefieren los transformadores de potencial de tipo núcleo para transformar el alto voltaje en voltaje más bajo.
Utiliza devanados coaxiales para reducir la reactancia de fuga. Como los transformadores de potencial operan a altos voltajes, el devanado primario de alto voltaje se divide en pequeñas secciones espiras / bobinas para reducir el costo de aislamiento y los daños. El cambio de fase entre un voltaje de entrada y un voltaje de salida se debe monitorear cuidadosamente para mantener un voltaje más bajo variando la carga. Bobinados cubiertos con batista y cinta de algodón para reducir el costo del aislamiento.
Se utilizan separadores de fibra dura para separar las bobinas. Los bujes llenos de aceite se utilizan para conectar los transformadores de potencial de alto voltaje (por encima de 7KV) a las líneas principales. El devanado primario de un transformador de potencial tiene una gran cantidad de vueltas, mientras que el devanado secundario tiene menos vueltas. El multímetro o voltímetro se utiliza para medir el voltaje de salida más bajo.
Transformador potencial en funcionamiento
El transformador de potencial conectado al circuito de potencia cuya tensión se debe medir está conectado entre la fase y la tierra. Eso significa que el devanado primario de un transformador de potencial está conectado al circuito de alto voltaje y el devanado secundario de un transformador está conectado a un voltímetro. Debido a la inducción mutua, los dos devanados están acoplados magnéticamente entre sí y funcionan según el principio de inducción electromagnética.
El voltaje disminuido se mide a través del devanado secundario con respecto al voltaje a través del devanado primario usando un multímetro o voltímetro. Debido a la alta impedancia en el transformador de potencial, la pequeña corriente fluye a través del devanado secundario y opera de manera similar al transformador ordinario sin carga o con poca carga. Por lo tanto, estos tipos de transformadores funcionaron en un rango de voltaje de 50 a 200 VA.
Según el transformador de la convención, la relación de transformación es
V2 = N1 / N2
'V1' = voltaje del devanado primario
'V2' = voltaje del devanado secundario
'N1' = número de vueltas en el devanado primario
'N2' = número de vueltas en el devanado secundario
El alto voltaje de un circuito se puede determinar utilizando la ecuación anterior.
Tipos de transformadores de voltaje o potencial
Según la función de un transformador de potencial, existen dos tipos,
- Transformadores de tensión de medida
- Transformadores de tensión de protección
Están disponibles en monofásico o trifásico y funcionan con la mayor precisión. Se utilizan para operar y controlar dispositivos de medición, relés y otros dispositivos. Según la construcción, hay
Transformadores de potencial electromagnético
Estos son similares al transformador primario.l donde los devanados primario y secundario están enrollados en un núcleo magnético. Funciona con un voltaje superior o inferior a 130KV. El devanado primario está conectado a la fase y el devanado secundario está conectado a tierra. Se utilizan en circuitos de medida, relés y de alto voltaje.
Transformadores de potencial capacitivos
Estos también se conocen como divisores de potencial capacitivos o transformadores de potencial capacitivos de tipo acoplamiento o tipo buje. La serie de condensadores están conectados al devanado primario o secundario. Se mide la tensión de salida a través del devanado secundario. Se utiliza para fines de comunicación con portadores de líneas eléctricas y es más costoso.
transformador de potencial capacitivo
Errores en transformadores de potencial
En el transformador primario, el voltaje de salida en el devanado secundario es exactamente proporcional al voltaje en el transformador secundario. En los transformadores de potencial, la tensión cae debido a la reactancia y la resistencia en el primario y el secundario y también el factor de potencia en el secundario provoca un cambio de fase. errores y errores de voltaje.
diagrama fasorial
El diagrama fasorial anterior explica los errores en los transformadores potenciales.
'Is' - corriente secundaria
'Es' - fem inducida en el devanado secundario
'Vs' - voltaje terminal del devanado secundario
'Rs' - resistencia de bobinado del secundario
'Xs' - reactancia de bobinado del secundario
'Ip': corriente primaria
'Ep': fem inducida del devanado primario
'Vp' - voltaje terminal del devanado primario
'Rp' - bobinado resistencia del devanado primario
'Xp' - reactancia del devanado primario
'Kt' - relación de vueltas
'Io' - corriente de excitación
'Im' - corriente de magnetización de Io
'Iw': componente de pérdida central de Io
'Φm' - flujo magnético
‘Β’- phase angle error
El EMF de voltaje primario inducido es la resta de la resistencia y las caídas de reactancia (IpXp, IpRp) del voltaje del Vp primario. La tensión cae debido a la reactancia y resistencia del devanado primario.
La EMF inducida en el primario se transforma en secundaria por una inducción mutua y forma EMF inducida en Es secundaria. El voltaje de salida a través del devanado secundario debido a la caída de la fem por la resistencia y la reactancia es Vs. El voltaje de salida en el secundario se obtiene restando las caídas de reactancia y resistencia (IsXs, IsRs) de la EMF inducida en Es secundario.
Tomemos el flujo principal como referencia. La corriente en Ip primario se obtiene de la suma vectorial de la corriente de excitación Io y la corriente secundaria inversa Is, que se multiplica por 1 / Kt. Vp es la tensión primaria aplicada del transformador de potencial.
Ip = (Io + Is) / Kt
Error de relación
Si la relación normal del transformador de potencial difiere de la relación real del transformador de potencial debido a las caídas de resistencia y reactancia, se produce un error de relación.
Error de voltaje
Si hay una diferencia entre el voltaje ideal y el voltaje real, se produce el error de voltaje. El porcentaje de error de voltaje es
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Error de ángulo de fase
Si hay una diferencia entre el ángulo de fase entre la tensión primaria 'Vp' y la tensión secundaria inversa, se produce el error de ángulo de fase.
Causas de errores
Debido a la impedancia interna, la tensión cae en el primario y se transforma proporcionalmente a su relación de espiras y devanado secundario. Del mismo modo, ocurre lo mismo en el devanado secundario.
Reducción de errores
Los errores de los transformadores de potencial se pueden reducir o prevenir mejorando la precisión en el diseño, las magnitudes de reactancia y resistencia de los devanados primarios y secundarios y la magnetización mínima del núcleo.
Aplicaciones de transformadores de potencial
Las aplicaciones son
- Utilizado en circuitos de relé y medición
- Usos en circuitos de comunicación de portadora de líneas eléctricas
- Utilizado en sistemas de protección eléctricamente
- Utilizado para proteger alimentadores
- Se utiliza para la protección de impedancia en el generadores
- Utilizado en sincronización de generadores y alimentadores.
- Utilizado como transformadores de voltaje de protección
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué es el transformador de potencial?
Los transformadores de potencial también se conocen como transformadores reductores de voltaje o transformadores de voltaje o transformador de instrumentos, en los que el voltaje de un circuito se reduce a un voltaje más bajo para la medición.
2). ¿Cuáles son los tipos de transformadores de potencial?
Transformadores de potencial capacitivos y transformadores de potencial electromagnéticos
3). ¿Cuáles son los errores en los transformadores potenciales?
Errores de relación, errores de voltaje, errores de ángulo de fase
4). ¿Cuál es el propósito de un transformador de potencial?
Para reducir un voltaje más alto a un voltaje más bajo de un circuito de potencia para la medición.
5). ¿Cuáles son las otras formas de transformadores potenciales?
Transformador reductor o transformador de instrumento
Por lo tanto, el trabajo, la construcción, los errores y las aplicaciones de los transformadores potenciales se analizan anteriormente. El propósito del transformador de potencial es convertir alto voltaje en bajo voltaje. Aquí hay una pregunta para usted, '¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los transformadores potenciales?'
