No importa lo que hagas, alguien en
algún lugar tiene que medir algo. En el mundo de la electricidad, la medición
típica es la del voltaje. Un medidor de voltios mide el voltaje, por lo general
dentro de un rango de hasta cientos de voltios. En la industria de la energía,
la transmisión de la electricidad ocurre a miles y decenas de miles de voltios.
Esto destruiría casi todos los voltímetros comunes. Entonces, ¿cómo hacen los
técnicos para medir voltajes altos que encuentran todos los días? El truco es usar
un transformador de potencial.
El transformador de potencial funciona de acuerdo al mismo principio de
otros transformadores. Convierte voltajes de mayor a menor. Tomará los miles de
voltios detrás de los sistemas de transmisión de energía y disminuirá el
voltaje hacia algo que los medidores puedan manejar. Estos transformadores
funcionan para sistemas monofásicos y trifásicos, y están unidos en un punto
donde es conveniente medir el voltaje.
La principal característica que
tiene un transformador de potencial por sobre los regulares es que la
conversión de voltaje es constante y lineal. Esto es, el primer día de
operación 50.000 voltios pasan a ser 50 voltios, luego en el último día de
operación 50.000 voltios pasan a ser 50 voltios. La linealidad establece que
cuando cae el voltaje de forma lineal, luego el voltaje disminuido baja en
consecuencia. El transformador de potencial hace que la medición de voltajes
muy altos sea mucho más fácil.
Transformador de potencial
El transformador de corriente
Los transformadores de corriente son
componentes integrales de la distribución de la red eléctrica, de la protección
de sobrecarga y de la medición de uso. Estos transformadores permiten la
transmisión a larga distancia de energía eléctrica a costos más reducidos y
mayor eficacia. Además, estos aparatos son elementos fundamentales de los
interruptores con detección de falla a tierra (disyuntores GFCI - por sus
siglas en inglés) y suministros de energía para los aparatos eléctricos.
Un transformador de corriente utiliza el campo magnético de una corriente alterna a través de un circuito para inducir una corriente proporcional en un segundo circuito. Las funciones principales de un transformador de corriente son: medir la corriente, aumentarla o disminuirla (a menudo, esto último) y transmitir corriente a los controladores del sistema protector
Los transformadores de corriente
realizan funciones de medición, supervisión y control de circuito al transmitir
una corriente reducida a los equipos. Los transformadores que realizan dichas
funciones también son conocidos como transformadores de medida. Los
transformadores de energía grandes disminuyen la corriente para transmitir
energía en líneas de transmisión. Aquellos transformadores que aumentan la
corriente para distribuirla son conocidos como transformadores de distribución.
Un transformador de corriente se
construye con un núcleo, en general de acero, enrollado por bobinas primarias y
secundarias que están aisladas entre sí y del núcleo. La bobina con más vueltas
tiene un voltaje mayor y una corriente menor que la que tiene menos vueltas. La
que se encuentra en contacto con la fuente de energía se conoce como bobina
primaria; la secundaria es aquella con corriente inducida. El transformador
conserva la energía; el producto del voltaje y la corriente en la bobina
primaria es igual al producto del voltaje y la corriente a través de la bobina
secundaria. Por este motivo, el efecto del transformador sobre el voltaje es
inverso a su efecto sobre la corriente. Los transformadores de corriente se
instalan en series con el circuito. Los transformadores de voltaje se instalan
en paralelo.
Las bobinas primaria y secundaria de
un transformador están eléctricamente aisladas. El campo magnético de la
primera bobina induce corriente en la segunda bobina. La corriente resultante
en la segunda bobina depende de la fuerza del campo magnético y del número de
vueltas en la bobina. La corriente a lo largo de la segunda bobina es
proporcional de manera predecible a la corriente a lo largo de la bobina
primaria, basada en la proporción de vueltas entre la primera y la segunda
bobina.
Las corrientes primarias y
secundarias se expresan como la proporción de vueltas que varía entre 1:10 y
más de 1:1000 en los transformadores comerciales disponibles. Los
transformadores pueden variar en tamaño desde algunos que son más pequeños que
un mazo de cartas en el suministro de energía de un electrodoméstico, hasta
transformadores de aumento masivo tan grandes como una casa en los generadores
de energía de red. Los transformadores de energía grandes son aquellos
especificados para 500 kilovoltio-amperios (KVA) o más.
Los
transformadores de corriente pueden ser clasificados en transformadores de
aislamiento, de barra o de ventana, dependiendo del método de conexión al
conductor de energía. El de aislamiento se usa en disyuntores mientras que el
de ventana se usan a menudo en los cables de baja potencia
