¿Qué es un transformador de corriente de núcleo dividido?

Un transformador de corriente de núcleo dividido es un tipo de transformador de corriente cuyo núcleo magnético se divide en dos o más partes, lo que permite que se sujetara a un conductor existente sin desconectar el circuito. A continuación se muestra una descripción detallada: cubrir su principio de trabajo, clasificaciones, funciones, características, escenarios de aplicaciones y tendencias futuras.

Principio de trabajo

El principio operativo de un transformador de corriente de núcleo dividido es esencialmente el mismo que el de cualquier transformador de corriente convencional, basado en inducción electromagnética:

• El conductor que lleva la corriente para medir actúa como el devanado primario (a menudo un solo giro).

• La corriente alterna a través de este conductor produce un flujo magnético alterno en un núcleo de alta permeabilidad.

• Un devanado secundario, enrollado en el núcleo, recoge ese flujo y genera una corriente proporcional en su circuito, escalado por la relación giros.

• Debido a que el núcleo está en dos (o más) mitades, cuando se instalan, las mitades están cerradas y sujetadas, completando el circuito magnético. Se debe prestar atención a la alineación del núcleo y minimizar el espacio de aire entre las mitades, porque los espacios excesivos degradan el acoplamiento magnético y reducen la precisión.

• El devanado secundario siempre debe permanecer cerrado (es decir, cargado) para evitar altos voltajes en un circuito abierto.

Una vez instalado, funciona al igual que una TC de núcleo sólido: la corriente primaria induce la corriente secundaria en proporción a la relación turns, permitiendo que el equipo de medición o protección detecte corrientes altas de manera segura.

Debido a que el núcleo se divide, se requiere un cuidado de diseño adicional para mitigar el flujo de fugas o los huecos no uniformes, pero los diseños modernos utilizan pestillos mecánicos precisos y materiales magnéticos de baja brecha para reducir tales errores.

Clasificación

Aunque 'Split Core ' en sí es una clasificación estructural, Split Core CTS también se puede clasificar a lo largo de varias otras dimensiones:

1. Mecanismo de división / cierre

• Estilo de bisagras / pivote (un lado se abre en una bisagra)

• Estilo de perno o clip (dos mitades unidas por tornillos, fotos o abrazaderas)

2. Clase de precisión / propósito

• Clase general / de monitoreo

• Clase de medición / facturación (mayor precisión)

• Clase de protección (capaz de tolerar sobrecargas a corto plazo)

3. Calificación actual y relación

• Rangos de baja corriente (por ejemplo, decenas o cientos de amperios)

• Rangos de corriente más altos (hasta miles de amperios)

• Salidas secundarias de 1 A, 5 A o niveles más bajos (miliamperios)

4. Frecuencia / ancho de banda

• Diseñado para 50/60 Hz

• Versiones de ancho de banda extendidas para sistemas ricos en armónicos

5. Ambiental / envasado

• Indoor vs al aire libre

• Encapsulado / sellado para entornos duros

• Núcleos flexibles o 'de tipo cuerda ' (para cables grandes)

6. Diseños especiales / tipos híbridos

• CTS de núcleo dividido con electrónica integrada (por ejemplo, acondicionamiento de señal integrada)

• Formas híbridas combinadas del sensor CT +

Uno de esos ejemplos de productos es el transformador de corriente de núcleo dividido , que utiliza este diseño de sujeción para una adaptación más fácil.

Funciones

Las funciones esenciales de una corriente de corriente de núcleo dividido incluyen:

• Medición / medición
  Convertir altas corrientes primarias en corrientes secundarias proporcionales para medidores actuales, analizadores de energía o sistemas de medición de energía.

• Monitoreo de
  la alimentación de datos actuales en tiempo real en sistemas de monitoreo, control o protección (por ejemplo, SCADA, BMS, sistemas de gestión de energía).

• Protección
  que sirve en circuitos de detección de sobrecorriente o de fallas, donde la CT alimenta los relés o dispositivos de protección para activar interruptores de circuitos.

• Alarma / detección
  Detección de niveles de corriente anormales (por ejemplo, sobrecargas, desequilibrios) y actividades de activación o apagados.

• Enscripción de sistemas existentes
  porque se pueden instalar CT de núcleo dividido sin interrumpir el cableado, son especialmente útiles para modernizar o agregar puntos de medición en sistemas vivos.

Características clave / ventajas y limitaciones

Ventajas / características

1. No intrusivo / Sin interrupción
   se pueden instalar alrededor de conductores en vivo sin desconectar o volver a cablear, minimizando el tiempo de inactividad.

2. Facilidad de instalación y modernización
   ideal para actualizaciones de campo, adiciones o implementación de medidas en los sistemas existentes.

3. Versatilidad
   disponible en clases de corriente, tamaños y precisión variadas para una amplia cobertura de aplicaciones.

4. El ahorro de costos y mano de obra
   redujo el tiempo de inactividad de la mano de obra y el sistema los hace rentables, especialmente para las modificaciones.

5. La seguridad
   minimiza el manejo de cables vivos o interrupciones del circuito, reduciendo el riesgo de instalación.

6. Ventaja compacta / espacial
   más adecuada en instalaciones estrechas o limitadas en comparación con grandes CT fijos.

Limitaciones / compensaciones

1. Ligera reducción en la precisión
   La presencia de una brecha dividida puede conducir a fuga magnética y pequeños errores de medición en comparación con las CT de núcleo sólido.

2. Respuesta limitada de alta frecuencia
   debido al diseño del núcleo y la posible fuga, los CT de núcleo dividido pueden no responder tan bien a los componentes de alta frecuencia o transitorios rápidos.

3. La desalineación de la sensibilidad de la alineación mecánica
   o la sujeción suelta pueden empeorar la precisión a través del aumento del espacio de aire o las rutas de flujo desiguales.

4. Margen de saturación más bajo
   algunos diseños de núcleo dividido pueden saturarse antes bajo una sobrecarga en comparación con los diseños robustos de núcleo sólido.

5. Las restricciones de tamaño
   para conductores o barras colectivas muy grandes, los diseños masivos de núcleo dividido pueden volverse voluminosos o mecánicamente engorrosos.

Escenarios de aplicación

Los transformadores de corriente de núcleo dividido se utilizan ampliamente en la configuración donde la facilidad de instalación, la modernización o la interrupción mínima son críticos. Los dominios de aplicación típicos incluyen:

• Distribución de energía / paneles eléctricos
  Monitoreo de circuitos de rama, alimentadores o subcircuitos en paneles de paneles existentes.

• Construcción de la gestión de energía y submetering
  Instalación de CTS en sistemas de cableado existentes para monitorear cargas, inquilinos o zonas en edificios comerciales o residenciales.

• Monitoreo industrial y perfiles de carga
  Las corrientes de medición de motores, unidades, bombas, sistemas de HVAC, líneas de producción, etc., a menudo donde el cierre no es deseable.

• Sistemas de energía renovable e sistemas de inversores
  que monitorearon las corrientes de salida de CA, el rendimiento del inversor y la garantía de un equilibrio adecuado o la detección de fallas.

• Centros de datos / instalaciones críticas
  agregando zonas de medición sin necesidad de interrupciones del sistema.

• Monitoreo portátil / temporal
  con CTS de núcleo dividido de sujetación en bancos de prueba, auditorías de energía o instalaciones temporales.

• Calidad de potencia y análisis armónico
  Si bien no es tan ideal como los CT especializados para el trabajo de alta frecuencia, los núcleos divididos a menudo son suficientes para muchas tareas prácticas de monitoreo.

Debido a su flexibilidad, los CT de núcleo dividido son especialmente valiosos en modificaciones o expansiones, donde el cableado no se puede interrumpir fácilmente.

Tendencias y desarrollos futuros

El campo de los transformadores de corriente de núcleo dividido está evolucionando a medida que los sistemas de energía se vuelven más complejos, distribuidos y digitales. Algunas tendencias y perspectivas clave incluyen:

1. Diseños de mayor precisión y error más bajo
   materiales centrales mejorados (nanocristalinos, amorfos) y diseños mecánicos para reducir las fugas y las brechas, lo que empuja el rendimiento de núcleo dividido más cerca de los núcleos sólidos.

2. El acondicionamiento de señal de incrustación de electrónica inteligente integrada
   , amplificación, compensación de temperatura, memoria de calibración y salida digital (por ejemplo, Modbus, IEC 61850) dentro del cuerpo CT.

3. El ancho de banda más amplio / diseños de capacidad de alta frecuencia
   con el objetivo de capturar mejor los componentes armónicos, transitorios rápidos y señales no sinusoidales para admitir análisis de calidad de potencia.

4. Miniaturización y formas flexibles
   más compactos de núcleos divididos, diseños flexibles de cuerda/plano, o materiales novedosos para permitir la medición en espacios restringidos o irregulares.

5. IoT e integración de detección remota
   módulos CT conectados (o inalámbricos) en plataformas IoT para telemetría en tiempo real, análisis de nubes, mantenimiento predictivo e inteligencia de borde de la red.

6. La fusión del sensor híbrido
   que combina CTS de núcleo dividido con elementos de bobina híbridos de efecto híbrido, efecto fluido o bobina Rogowski en sensores híbridos para extender la medición de DC / baja frecuencia o rango dinámico.

7. El crecimiento y la demanda del mercado
   a medida que aumentan la red inteligente, la microrred, la absorción renovable y las demandas de monitoreo de energía, se proyecta que el mercado de CTS de núcleo dividido crezca constantemente.

8. Los avances de fabricación de alto rendimiento de menor costo
   en materiales, automatización y precisión mecánica reducirán el costo al tiempo que mejorará la consistencia.