Los transformadores de corriente (TC) son componentes esenciales en los sistemas de medición, monitorización y protección eléctrica. Su precisión influye directamente en la precisión de la medición, la facturación y la protección del sistema. Dos parámetros críticos definen el rendimiento de los TC: diferencia de proporción (error de magnitud actual) y error de fase . Comprender su impacto es vital para seleccionar el TC adecuado para diversas aplicaciones.

La importancia de la diferencia de relación y el error de fase

Diferencia de relación: la base de la precisión en la medición de corriente

El diferencia de proporción (también conocido como error de magnitud de corriente) representa la discrepancia entre la corriente primaria real y la corriente secundaria escalada al referirse al lado primario. Es un tipo de error fundamental en los transformadores de corriente (TC) que afecta directamente la precisión de la medición de corriente.

• Impacto en la medición: Una diferencia de relación mayor genera lecturas de corriente incorrectas, lo que afecta la facturación de energía y el monitoreo del sistema.
• Cumplimiento normativo: Normas como IEC 61869-2 e IEEE C57.13 definen diferencias de relación permitidas para garantizar que los TC cumplan con los requisitos de la industria.
• Consideración primaria: En la mayoría de las aplicaciones de medición eléctrica, la diferencia de relación es más crítica que el error de fase, ya que afecta directamente la precisión de la medición.

Error de fase: su importancia en la medición de potencia y energía

Error de fase Se refiere a la diferencia angular entre las corrientes primaria y secundaria. A diferencia de la diferencia de relación, no afecta la magnitud de la corriente, pero impacta significativamente el cálculo de potencia y... medición de energía .

• Medición de potencia: En los circuitos de CA, la potencia viene dada por la ecuación:
  $PAG=V\times I\times \mathrm{porque}\varphi$ , dónde $\varphi$ Es el ángulo de fase entre la tensión y la corriente. Un TC con error de fase distorsiona esta relación, lo que da lugar a cálculos de potencia incorrectos.
• Facturación de energía: Dado que la energía (kWh) es la integral de la potencia a lo largo del tiempo, los cálculos de potencia inexactos debido a errores de fase dan lugar a discrepancias en la facturación de energía.
• Relé de protección: Muchos esquemas de protección dependen de la alineación de fase entre las corrientes de múltiples TC. Un error de fase significativo puede provocar disparos falsos o la imposibilidad de detectar fallas.

¿Qué error es más importante?

• Para medición de corriente pura La diferencia de proporción es la principal preocupación.
• Para medición de potencia y energía El error de fase es igualmente crítico porque afecta los cálculos de potencia real y reactiva.

Cómo afecta el error de fase a los sistemas de energía

Impacto en la medición de potencia

En los circuitos de CA, la potencia activa (P) y la potencia reactiva (Q) dependen de la relación de fase entre el voltaje y la corriente:

• Potencia activa: $PAG=V\times I\times \mathrm{porque}\varphi$
• Potencia reactiva: $Q=V\times I\times \mathrm{pecado}\varphi$

Si un TC introduce un error de fase, el valor calculado $\mathrm{porque}\varphi$ El valor se vuelve incorrecto, lo que genera errores significativos en la medición de potencia activa y reactiva.

Errores de medición y facturación de electricidad

Los medidores de electricidad se basan en relaciones precisas de fase de corriente y voltaje para determinar el consumo de energía. Un error de fase en los transformadores de corriente puede provocar:

• Facturación excesiva o insuficiente de los servicios a los clientes, lo que genera disputas con los proveedores de energía.
• Cálculos incorrectos del factor de potencia, que repercuten en penalizaciones e incentivos en la facturación industrial.
• Perfiles de carga inexactos, que conducen a malas decisiones de gestión de la demanda.

Mal funcionamiento del relé de protección

Muchos esquemas de protección, como la protección diferencial y los relés direccionales, dependen de relaciones de fase precisas. Si un TC presenta un error de fase excesivo:

• Los relés diferenciales pueden interpretar erróneamente condiciones normales como fallas, provocando cortes innecesarios.
• Los relés direccionales pueden calcular mal el flujo de energía, lo que genera operaciones incorrectas del interruptor.
• Los relés de sobrecorriente pueden experimentar un disparo retardado, lo que aumenta el riesgo de daños al equipo.

¿Por qué la corriente tiene una fase?

El concepto de fase en circuitos de CA

En un sistema de corriente alterna (CA), tanto la tensión como la corriente siguen formas de onda sinusoidales. Sin embargo, debido a la presencia de elementos inductivos y capacitivos, estas formas de onda no siempre están alineadas. La diferencia de fase entre ellas define el comportamiento de potencia del circuito.

¿Qué causa la diferencia de fase?

• Inductores (bobinas): Los elementos inductivos hacen que la corriente se retrase respecto a la tensión. Esto es habitual en motores, transformadores y reactancias.
• Condensadores: Los elementos capacitivos hacen que la corriente conduzca antes que el voltaje, algo común en aplicaciones de corrección del factor de potencia.
• Cargas resistivas: En cargas puramente resistivas (por ejemplo, calentadores), la corriente y el voltaje están perfectamente en fase ( $\varphi =0$ ).

El error de fase introducido por los TC agrega un cambio de fase adicional, distorsionando aún más los cálculos de potencia.

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