Añadir un contador a un circuito existente suele obligar a medir la corriente de un cable que no se puede desconectar. Un transformador de corriente (TC) de núcleo partido está hecho para eso: su núcleo se abre y se cierra alrededor del cable. Por eso los TC de núcleo partido son la opción habitual para añadir monitorización energética y submedición a instalaciones existentes.
Esta comodidad tiene un coste en exactitud, y el TC solo funciona con una entrada de contador diseñada para su salida. Esta guía explica cómo funciona un TC de núcleo partido, qué comprobar en la ficha técnica, cómo instalarlo y cómo comprobarlo. La guía para elegir TC trata con más detalle las clases de exactitud y la carga.
Cómo funciona un transformador de corriente explica la relación, la corriente magnetizante y la carga, que se aplican a todo TC, de núcleo partido o no.
Cómo funciona un TC de núcleo partido
Un TC es un transformador. El conductor que pasa por su ventana es el primario, de una sola espira. El secundario es un devanado de muchas espiras sobre un núcleo magnético. La corriente alterna del conductor magnetiza el núcleo, y el núcleo induce una corriente secundaria proporcional:
corriente secundaria = corriente primaria ÷ relación
Un TC 200:5 entrega 5 A cuando circulan 200 A por el conductor, y 3 A con 120 A. El TC necesita corriente alterna para magnetizar su núcleo, así que un TC convencional no mide corriente continua.
En un TC de núcleo partido, el núcleo está hecho en dos piezas. Una bisagra, un clip o una barra independiente permiten abrirlo, colocarlo alrededor del conductor y volver a cerrarlo. La unión deja un pequeño entrehierro en el circuito magnético. El núcleo necesita entonces más corriente de magnetización, y esa corriente es la parte de la corriente primaria que no llega al secundario. Aumentan tanto el error de relación como el desfase, sobre todo a baja corriente, donde la corriente de magnetización representa una parte mayor del total.
Tipos de salida
Los TC de núcleo partido se fabrican con tres tipos de salida. La entrada del contador determina cuál necesita:
| Salida | Qué entrega | Entrada de contador habitual | Desconexión bajo carga |
|---|---|---|---|
| Corriente, 1 A o 5 A | Una corriente secundaria proporcional a la corriente primaria | Entrada de TC de 1 A o 5 A; contadores de aparamenta | Peligrosa: cortocircuite antes el secundario |
| Corriente, miliamperios | Una corriente secundaria pequeña, por ejemplo 100 mA a corriente nominal | Un contador diseñado para ese sensor | Siga las instrucciones del fabricante |
| Tensión, normalmente 333 mV | Una tensión en una resistencia de carga interna del TC, 0,333 V a corriente nominal | Entrada de 333 mV; subcontadores y registradores de datos | Segura mientras la carga interna esté intacta |
IEC 61869-2 cubre los TC con salida de corriente. IEC 61869-10 cubre los sensores pasivos de baja potencia, incluidos los TC con salida de tensión. Una combinación incorrecta no solo da lecturas erróneas. Un TC de 5 A conectado a una entrada de tensión de alta impedancia se aproxima a un secundario abierto y puede producir una tensión peligrosa. Un TC de 333 mV conectado a una entrada de 5 A encuentra prácticamente un cortocircuito y el contador marca casi cero.
TC de núcleo partido frente a TC de núcleo cerrado
| TC de núcleo partido | TC de núcleo cerrado | |
|---|---|---|
| Instalación | Se cierra alrededor de un cable conectado | Hay que desconectar el conductor y pasarlo por el TC |
| Entrehierro en el núcleo | Sí, en la unión | No |
| Exactitud a baja corriente | Menor con el mismo tamaño y clase | Mejor |
| Sensibilidad a la instalación | Una unión sucia o mal cerrada añade error | Escasa |
| Uso habitual | Monitorización en instalaciones existentes, submedición, medición temporal | Cuadros nuevos, medida en aparamenta, instalaciones de facturación |
Cuando el conductor es una barra colectora, un grupo de cables en paralelo o un cable demasiado grande para cualquier ventana práctica, una bobina Rogowski flexible es la tercera opción. No tiene núcleo de hierro, así que no se satura, pero su señal pequeña limita la exactitud a baja corriente.
Qué comprobar en la ficha técnica
Salida y relación. La salida debe coincidir con la entrada del contador, y la relación debe cubrir el circuito. Compruebe la corriente primaria nominal y si el TC tiene una corriente nominal ampliada por encima del 100 %.
Clase de exactitud y corrientes a las que se aplica. IEC 61869-2 fija los límites de cada clase al 5 %, 20 %, 100 % y 120 % de la corriente nominal, y las clases S añaden un límite al 1 %. Un TC de clase 1 admite un error de relación de ±1 % a corriente nominal y de ±3 % al 5 % de ella. Un TC de clase 0,5S admite ±0,5 % desde el 20 % hacia arriba y ±0,75 % al 5 %. Un TC de núcleo partido exacto a corriente nominal puede desviarse varios puntos porcentuales en un circuito que funciona al 5 % de su corriente nominal.
Desfase. Con cargas de bajo factor de potencia, el desfase causa más error de energía que el error de relación. La guía para elegir TC muestra los límites y su efecto en los kW.
Tamaño de la ventana. Mida el diámetro exterior final del cable, incluido el aislamiento. La sección nominal del conductor no lo indica. La guía de sección del conductor y abertura del TC explica por qué.
Aislamiento y certificación. Compare la tensión nominal de aislamiento con la tensión del conductor que rodea el TC, sobre todo en una barra colectora sin aislamiento, y compruebe la categoría de medida correspondiente a su posición en la instalación. En Norteamérica, los sensores de corriente para monitorización energética dentro de cuadros de distribución y cuadros generales están cubiertos por UL 2808, equipos de monitorización energética. Compruebe la certificación que exige la normativa local.
Dimensionar el TC para la carga
Elija la corriente nominal a partir de la corriente que conduce realmente el circuito, no del interruptor. Un alimentador con un interruptor de 400 A que conduce 60 A hace funcionar un TC de 400 A al 15 % de su corriente nominal, donde todas las clases admiten más error que a corriente nominal. Por la noche, con 20 A, funciona al 5 %.
La herramienta de selección de transformadores de corriente prepara una especificación a partir del intervalo de corriente, la sección del conductor y la entrada del contador. Para un cable de 25 mm que conduce entre 20 A y 120 A, con una holgura de 2 mm a cada lado, pide una ventana circular de 29 mm:
En un TC con salida de corriente, compruebe también la carga. La entrada del contador, los conductores y todos los bornes del bucle deben mantenerse entre el 25 % y el 100 % de la potencia nominal de salida del TC para que se aplique su clase. La calculadora de relación y carga del TC comprueba a la vez el punto de funcionamiento y la carga.
Instalar un TC de núcleo partido
- Compare la salida, la relación y la ventana del TC con la entrada del contador y con el conductor.
- Identifique el conductor y su fase. Etiquete el TC y el canal del contador con la misma fase.
- Abra el núcleo. Compruebe que las dos superficies de la unión están limpias y sin daños.
- Coloque el TC alrededor de un solo conductor, o alrededor de todos los cables en paralelo de una misma fase. Nunca alrededor de dos fases, ni de una fase y su neutro: el TC mediría su suma, que es casi cero.
- Coloque el lado P1 hacia la alimentación, de modo que la corriente circule de P1 a P2 hacia la carga. Si el TC lleva una flecha, indica el sentido de la corriente y apunta hacia la carga. Siga el marcado del TC.
- Cierre el núcleo hasta que el cierre encaje por completo. Sujete el TC para que no pueda quedar abierto colgando del cable.
- En un TC con salida de corriente, mantenga el secundario cortocircuitado hasta conectar el contador. Conecte S1 y S2, o los conductores de salida, al canal del contador de la misma fase.
- Configure el contador con la relación o la corriente nominal del TC, salvo que el TC y el contador se hayan suministrado y calibrado como conjunto.
Comprobar la instalación
Haga la prueba con el circuito en carga. Mida la corriente primaria en el mismo conductor con una pinza amperimétrica y después compruebe la salida del TC:
- Salida de corriente: la corriente secundaria es igual a la corriente primaria dividida por la relación. Un TC 200:5 con una carga de 120 A entrega 3,0 A.
- Salida de 333 mV: la tensión de salida es igual a 0,333 V multiplicado por la corriente primaria dividida por la corriente nominal. Un sensor de 100 A con una carga de 42 A entrega unos 140 mV de alterna. Mídala con un multímetro en su escala de milivoltios de alterna.
Después compruebe el contador. Cada fase debe indicar kW positivos para una carga que importa, un factor de potencia acorde con la carga y una corriente dentro de la tolerancia combinada de la pinza amperimétrica y el TC.
| Síntoma | Causa probable |
|---|---|
| kW negativos en una fase | TC invertido, o sus conductores de salida intercambiados |
| Lectura de aproximadamente la mitad del valor esperado, con un factor de potencia cercano a 0,5 en una carga resistiva | TC asociado al canal de tensión de otra fase |
| Lectura casi nula en un circuito con carga | Dos conductores en un TC, o el cable equivocado |
| Lectura unos puntos porcentuales baja, o que cambia al mover el TC | Núcleo mal cerrado, o suciedad en las superficies de la unión |
| Todas las lecturas erróneas por el mismo factor | Relación incorrecta en el contador, o tipo de salida equivocado |
La guía de submedición muestra cómo aparece cada fallo en los datos después de la puesta en servicio.
TC de núcleo partido en los monitores EpiSensor
El monitor eléctrico ZEM-65 se pide con sus sensores de corriente. La opción de 120 A es un TC de núcleo partido con una ventana de 14 mm y cables de 2 m. Los circuitos mayores usan bobinas Rogowski de 300 A, 1 kA o 3 kA. EpiSensor conecta los sensores y los calibra con el contador antes del envío, y declara la clase 0,5S según IEC 62053-22 para el contador y los sensores en conjunto. No hay que adaptar en la instalación ninguna relación, carga ni tipo de salida. Los pasos de instalación anteriores, la orientación de la flecha y las etiquetas de fase siguen siendo necesarios.
Un ZEM envía sus datos por la malla Zigbee a un Gateway que ejecuta Edge. Para un contador que ya tiene TC y un puerto Modbus, la guía de contadores trifásicos con Modbus explica cómo leerlo en su lugar.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un transformador de corriente de núcleo partido?
Un transformador de corriente con el núcleo en dos piezas que se abren por una bisagra o se separan, de modo que se cierra alrededor de un cable o una barra colectora existentes. Mide la corriente alterna del conductor que rodea y se usa para añadir monitorización energética sin desconectar el circuito.
¿Qué diferencia hay entre un TC de núcleo partido y uno de núcleo cerrado?
Un TC de núcleo cerrado es un anillo cerrado, así que hay que desconectar el conductor y pasarlo por él. Al no tener unión, conserva mejor la exactitud a baja corriente. Un TC de núcleo partido se abre y se cierra alrededor de un conductor que permanece conectado, a costa de un entrehierro en el núcleo que aumenta el error, sobre todo a baja corriente.
¿Son exactos los TC de núcleo partido?
Pueden cumplir las mismas clases de exactitud que los TC de núcleo cerrado, pero solo cerca de su corriente nominal y con el núcleo cerrado sobre superficies limpias. Compare la clase declarada y los límites de error al 5 % y al 20 % de la corriente nominal, y dimensione el TC para que la carga que consume la mayor parte de la energía funcione por encima del 20 % de su corriente nominal.
¿Es seguro desconectar un TC de núcleo partido del contador?
Un TC con salida de tensión, como uno de 333 mV, lleva la resistencia de carga en su interior, así que un conductor de salida abierto no produce una tensión peligrosa mientras esa resistencia esté intacta. Un TC con salida de corriente (1 A o 5 A) nunca debe quedar en circuito abierto mientras circule corriente primaria: cortocircuite antes su secundario.
¿Cómo se comprueba un TC de núcleo partido?
Con el circuito en carga, mida la corriente primaria con una pinza amperimétrica. En un TC con salida de corriente, la corriente secundaria debe ser igual a la corriente primaria dividida por la relación del TC. En un TC de 333 mV, la tensión de salida debe ser igual a 0,333 V multiplicado por la corriente primaria dividida por la corriente nominal.