A transformador de corriente convierte una corriente primaria grande en una corriente secundaria más pequeña y normalizada que los medidores y los relés de protección pueden medir de manera segura. Su aparente simplicidad oculta importantes opciones de diseño: la construcción, la relación, la clase de precisión, la carga (burden), el comportamiento ante la saturación y la polaridad de instalación afectan el resultado. Esta guía explica los tipos y la construcción de los transformadores de corriente, y luego muestra cómo especificar CTs para medición y protección dentro de transformadores y aparamenta.

¿Qué significa un transformador de corriente?

Un transformador de corriente es un transformador de medida conectado en serie con el circuito de potencia. El primario puede ser un cable, una barra colectora o un devanado dedicado. La corriente alterna del primario produce flujo magnético en el núcleo, induciendo una corriente secundaria proporcional. Las clasificaciones secundarias comunes son 5 A o 1 A, según el sistema y la norma.

Un TC proporciona escala de medición y aislamiento eléctrico, pero no reproduce cada corriente a la perfección. El error de relación, el desfase, las pérdidas en el núcleo y la saturación deben mantenerse dentro de los límites para la función prevista.

Cómo funciona un transformador de corriente

En un TC ideal, los amperivueltas primarios son iguales a los amperivueltas secundarios. Si un TC de primario de barra tiene una espira primaria y 200 espiras secundarias, una corriente primaria de 1.000 A produciría idealmente una corriente secundaria de 5 A. Los TC reales requieren corriente de magnetización, por lo que la selección se basa en clases de precisión normalizadas y carga nominal.

Nunca abra el circuito secundario de un CT energizado. Sin corriente secundaria que se oponga al flujo primario, el voltaje del núcleo puede elevarse a un nivel peligroso y dañar el aislamiento o exponer al personal. Se deben proporcionar enlaces de cortocircuito y bloques de prueba para que personal calificado pueda retirar los medidores o relés de manera segura.

Cutaway current transformer showing magnetic core, primary conductor and secondary winding — Un TC utiliza un núcleo magnético y un devanado secundario alrededor de una trayectoria de corriente primaria.

Tabla de comparación rápida y selección

Utilice esta tabla como un repaso rápido de las principales decisiones de ingeniería y adquisiciones explicadas en el artículo.

Área de decisión	Significado práctico	Qué verificar
¿Qué significa un transformador de corriente?	Un transformador de corriente es un transformador para instrumentos conectado en serie con el circuito de potencia.	El primario puede ser un cable, una barra colectora o un devanado dedicado.
Cómo funciona un transformador de corriente	En un transformador de corriente ideal, los amperios-vueltas del primario son iguales a los del secundario.	Si un TC de tipo barra primaria tiene una espira primaria y 200 espiras secundarias, una corriente primaria de 1.000 A produciría idealmente una corriente secundaria de 5 A.
Construcción de transformadores de corriente	Los componentes principales son un núcleo magnético, un devanado secundario aislado, una trayectoria de corriente primaria, terminales, un sistema de aislamiento y una carcasa.	El material del núcleo y la sección transversal influyen en la corriente de magnetización y la saturación.
Principales tipos de transformadores de corriente	Un TC de tipo ventana tiene una abertura a través de la cual pasa un cable o barra colectora.	Ese conductor forma un primario de una sola espira.
TC de medida vs TC de protección	Un transformador de intensidad de medida está optimizado para ofrecer precisión con una carga normal y a menudo se diseña para saturarse antes de que una corriente de falla excesiva llegue a los instrumentos conectados.	Un transformador de intensidad para protección debe reproducir una corriente de falla alta con la precisión suficiente para que el relé funcione correctamente.

Construcción de transformadores de corriente

Los componentes principales son un núcleo magnético, un devanado secundario aislado, una trayectoria de corriente primaria, terminales, un sistema de aislamiento y una carcasa. El material del núcleo y la sección transversal influyen en la corriente de magnetización y la saturación. El devanado secundario utiliza muchas espiras de conductor de cobre distribuidas para controlar el flujo de dispersión. Los transformadores de corriente de media tensión también requieren un sistema de aislamiento dimensionado para la tensión de la red y el nivel de impulso.

Algunos CTs de aparamenta contienen múltiples núcleos. Un núcleo puede alimentar la medición de ingresos u operativa, mientras que núcleos de protección separados alimentan relés de sobrecorriente, de falla a tierra o diferenciales. Cada núcleo tiene su propia relación, clase y carga (burden) y debe conectarse únicamente a su circuito asignado.

Principales tipos de transformadores de corriente

Transformador de corriente tipo ventana o toroidal

Un transformador de corriente de tipo ventana tiene una abertura a través de la cual pasa un cable o barra colectora. Ese conductor forma un primario de una sola espira. La construcción es compacta, fácil de instalar y muy utilizada en tableros. Una versión de núcleo partido se puede instalar alrededor de un conductor existente para su monitoreo, pero los núcleos con juntas pueden tener una precisión diferente y no se debe asumir que son adecuados para protección sin verificación.

transformador de corriente de primario de barra

Un transformador de corriente tipo barra incluye un conductor primario fijo a través de su núcleo. Los terminales conectan la barra directamente al circuito de potencia. Proporciona una construcción mecánica y eléctrica controlada para aparamenta, pero debe estar dimensionado para corriente continua y fuerzas de cortocircuito.

transformador de intensidad deprimario arrollado

Un transformador de corriente de devanado primario múltiple tiene varias espiras primarias y es útil para relaciones de corriente primaria más bajas en las que una sola espira primaria no lograría un rendimiento adecuado. Tanto el primario como el secundario requieren aislamiento y terminales, lo que hace que la construcción sea más compleja.

Transformadores de corriente de tipo pas tapa y de cable

Los transformadores de corriente de pasatapa (CTs de pasatapa) se ajustan alrededor de las pasatapas de transformadores o interruptores automáticos. Los transformadores de corriente de cable (CTs de cable) se ajustan alrededor de los cables de potencia y pueden usarse para la medición de fase o de corriente de defecto a tierra. Un transformador de corriente de núcleo equilibrado rodea a todos los conductores de fase, de modo que la suma de la corriente vectorial normal es casi cero; la corriente residual aparece durante una falla a tierra.

Three ring current transformers installed around switchgear power cables — Los transformadores de corriente tipo ventana y de anillo se instalan alrededor de una barra colectora o cable que forma el conductor primario.

TC de medida vs TC de protección

Un transformador de intensidad de medida está optimizado para ofrecer precisión en torno a la carga nominal y a menudo está diseñado para saturarse antes de que una corriente de falta excesiva llegue a los instrumentos conectados. Un CT de protección debe reproducir una corriente de falta elevada con la precisión suficiente para que el relé funcione correctamente. Por lo tanto, su tensión de codo, su curva de excitación o su clase de error compuesto pueden ser más importantes que una precisión fina con carga normal.

No coloque un relé de protección y un medidor de precisión en un mismo núcleo a menos que el diseño demuestre explícitamente que la carga (burden) y la saturación cumplen con ambos requisitos. Los núcleos separados hacen que el rendimiento y las pruebas sean más claros.

Comprender la relación de los CT

Una relación como 600/5 A significa que una corriente primaria de 600 A corresponde nominalmente a una corriente secundaria de 5 A. La relación es 120:1. Si el secundario mide 3 A, la corriente primaria indicada es de aproximadamente 360 A antes de aplicar las correcciones del instrumento.

La corriente nominal primaria seleccionada debe cubrir la carga continua máxima esperada sin hacer que la corriente normal sea demasiado pequeña para una precisión útil. Los transformadores de corriente de relación múltiple proporcionan derivaciones (taps), pero los terminales no utilizados y la relación conectada real deben documentarse.

Clase de Precisión, Carga y Saturación

La carga nominal es la impedancia o carga en VA conectada al secundario a la corriente nominal. Incluye el medidor o relé, el interruptor de prueba, los terminales y la resistencia de los conductores. Una carga excesiva aumenta el error y puede causar una saturación más temprana. Un secundario de 1 A a menudo reduce la carga de los conductores en tramos largos de cable porque la pérdida de potencia varía con el cuadrado de la corriente.

Las clases de precisión de medida indican los errores de relación y de fase permitidos en un rango de corriente. Las clases de protección indican el rendimiento a la corriente límite de precisión nominal o definen los requisitos de punto de rodilla y de resistencia secundaria. Las normas utilizan diferentes denominaciones de clase, por lo que la especificación de compra debe citar la edición aplicable y la clase completa, no solo un número.

Current transformers connected to factory ratio and accuracy test equipment — La relación, el error de fase, la carga y el rendimiento de excitación deben coincidir con la función de medición o protección.

Cómo dimensionar un transformador de corriente

Confirme la tensión máxima del sistema y el nivel de aislamiento requerido.
Calcular la corriente normal, de emergencia y máxima futura.
Seleccione una relación primaria estándar que proporcione una resolución útil sin sobrecarga.
Elija un secundario de 1 A o 5 A para que coincida con el relé, el medidor y la distancia del cableado.
Calcular la carga total de los dispositivos y la resistencia de los conductores.
Seleccione la clase de medida o protección a partir de la aplicación y la norma aplicable.
Comprobar la resistencia a la corriente de cortocircuito térmica y dinámica en función del estudio de fallas.
Confirme el tamaño de la ventana, la disposición de los conductores, los terminales, la polaridad y el montaje.

TCs en aparamenta y protección de transformadores

En Celda de media tensión KYN28A-12, los transformadores de corriente suministran funciones de medición y protección de alimentadores alrededor de la trayectoria del cable o barra. Los conjuntos de mayor tensión, tales como Aparamenta KYN61-40.5 requiere aislamiento de TC y dimensiones apropiadas para la clase de voltaje.

La protección diferencial de un transformador de potencia compara las corrientes en cada lado después de tener en cuenta la relación y el desfasaje del grupo de conexión. La relación de los transformadores de corriente (TC), la polaridad, la saturación y la compensación del relé deben estar coordinadas. Para un proyecto que utiliza un transformador de potencia en baño de aceite de 35 kV, the transformer data and fault study should be supplied with the switchgear CT schedule. For a separate distribution-transformer example and its single-phase ratings, see the single-phase transformer fundamentals guide. For residual-current sensing and relay matching, see the core balance CT selection guide.

Lista de verificación de instalación y pruebas

Verificar la relación, clase, carga y marcas de los terminales de la placa de características.
Confirmar la polaridad de P1/P2 y S1/S2 con respecto a los planos de protección.
Conecte a tierra el circuito secundario en el punto único designado.
Compruebe que todos los conductores principales pasen a través de un transformador de corriente de balance de núcleo en la dirección correcta.
Realizar pruebas de relación, polaridad, aislamiento y excitación según lo especificado.
Compruebe la inyección secundaria y la cadena completa de disparo desde el relé hasta el interruptor.
Mantenga los circuitos secundarios en cortocircuito antes de desconectar el equipo conectado.

¿Puede un transformador de corriente medir corriente continua?

Un transformador de corriente magnético convencional requiere flujo alterno y no puede medir corriente continua (CC) constante. La medición de corriente continua utiliza sensores de efecto Hall, transductores de flujo magnético (fluxgate) o shunts. Un dispositivo comercializado como un “transformador de corriente continua” normalmente utiliza electrónica activa y debe especificarse por su ancho de banda, precisión, aislamiento y necesidades de energía auxiliar.

Carga de TC, precisión y punto de rodilla

La carga del transformador de corriente (TC) es la impedancia combinada de los medidores, relés, conductores y terminales. Una carga excesiva aumenta el error y puede llevar el núcleo a la saturación. Los TC de medida enfatizan la precisión cerca de la corriente normal; los TC de protección deben reproducir corrientes de falla altas el tiempo suficiente para que opere el relé. Los datos del punto de rodilla o de excitación son especialmente importantes en esquemas de alta impedancia y diferenciales.

Polaridad del TC y seguridad secundaria

Las marcas de polaridad establecen la dirección utilizada por las funciones de potencia, diferenciales y direccionales. Verifique la identificación de los terminales y la puesta a tierra secundaria de un solo punto con el plano aprobado. Nunca abra el secundario de un CT energizado: el flujo del núcleo y el voltaje secundario pueden elevar niveles peligrosos. Utilice terminales de cortocircuito antes de retirar un relé o medidor.

Referencias técnicas y lecturas adicionales

Las siguientes fuentes independientes respaldan las normas, la terminología, los cálculos y el contexto de seguridad analizados en esta guía:

norma para transformadores de potencia IEC 60076-1 — Alcance, terminología, clasificaciones, símbolos de conexión, ensayos, seguridad y requisitos generales para transformadores de potencia.
Departamento de Energía de EE. UU.: Transformadores de distribución — Definiciones oficiales, requisitos de eficiencia, procedimientos de prueba y recursos normativos para transformadores de distribución.
Requisitos de OSHA para la transmisión y distribución de energía eléctrica — Requisitos de seguridad aplicables a la construcción y al trabajo en torno a equipos de transmisión y distribución de energía eléctrica.