Un transformador de tensión funciona como cualquier otro transformador: dos devanados comparten un mismo núcleo magnético y la relación de tensiones sigue la relación de espiras. Lo que lo hace especial no es la física, sino la función: debe reproducir la tensión del sistema con la exactitud suficiente para que un medidor facture sobre ella, manteniendo al mismo tiempo el secundario en unos seguros 100 V o 110 V.
El principio básico
Cuando el devanado primario se conecta a la tensión del sistema, circula corriente alterna y se establece un flujo magnético en el núcleo. Ese flujo induce una tensión en el devanado secundario. Si el primario tiene 1000 espiras y el secundario 10, la tensión secundaria es una centésima de la tensión primaria. El transformador no crea energía; intercambia tensión por corriente, y la corriente secundaria es correspondientemente pequeña.
Dos detalles distinguen a un TT de un transformador de potencia. Primero, el núcleo trabaja a baja densidad de flujo, de modo que la salida se mantiene lineal y el error permanece dentro de la clase de precisión. Segundo, el secundario es deliberadamente pequeño —unas pocas decenas de voltiamperios— porque un TT alimenta instrumentos, no cargas.
La relación de espiras lo es todo
Como la relación es fija, toda lectura en el secundario puede escalarse de vuelta al primario. Por eso los secundarios de los TT están normalizados: un medidor no necesita saber si está instalado en un alimentador de 10 kV o de 35 kV, solo necesita que se le indique la relación.
| Tensión del sistema (entre fases) | Tensión secundaria | Relación | Lectura secundaria con primario nominal |
|---|---|---|---|
| 10 kV | 100 V | 100:1 | 100 V |
| 11 kV | 110 V | 100:1 | 110 V |
| 33 kV | 110 V | 300:1 | 110 V |
| 35 kV | 100 V | 350:1 | 100 V |
Normalizar el secundario significa que un mismo diseño de medidor o de relé funciona en todos los niveles de tensión. Los relés de protección se construyen en torno a una entrada de 100 V o 110 V, y los medidores se calibran para ella: la relación del TT es lo que le dice al tablero qué está midiendo realmente.
Qué hay dentro de un transformador de tensión
Un TT inductivo es un núcleo de acero laminado, un devanado primario con muchas espiras de hilo fino, un devanado secundario con menos espiras y aislamiento entre ambos y respecto de tierra. En una unidad de interior de media tensión, todo el conjunto se encapsula en resina epoxi colada, que proporciona el aislamiento y protege los devanados de la humedad. Los bornes se llevan a una pequeña caja de bornes secundaria, y el primario se conecta a la barra o al compartimiento de cables.
Carga y precisión: cómo se especifica un TT
La precisión solo está garantizada hasta la carga nominal. Un TT especificado para 30 VA en clase 0,5 cumplirá la clase 0,5 cerca de 30 VA; si se conectan 60 VA de medidores y relés, seguirá funcionando, pero los errores superarán la clase. Es la misma trampa que sobredimensionar un transformador de corriente: la relación parece correcta, la lectura a plena carga parece correcta y el error aparece solo cuando la carga es ligera o el factor de potencia se desplaza.
| Clase | Error de relación a la tensión nominal | Uso típico |
|---|---|---|
| 0,1 | ±0,1 % | Laboratorio y medición de referencia |
| 0,2 | ±0,2 % | Facturación |
| 0,5 | ±0,5 % | Medición comercial e industrial |
| 1,0 | ±1,0 % | Solo indicación |
| 3P | ±3 % con el factor de tensión | Protección |
Cómo se conecta un TT
El primario se conecta entre fases o entre fase y tierra, según si el secundario debe entregar tensión de línea o tensión de fase. Para un devanado residual usado en detección de falla a tierra, tres devanados secundarios se conectan en delta abierto, de modo que sus tensiones se suman solo cuando aparece una falla a tierra. El lado secundario va al medidor o al relé a través de un fusible o un interruptor automático en miniatura, y el secundario se pone a tierra en un solo punto.
Esto es lo contrario de un transformador de corriente. Cortocircuitar el secundario de un TC energizado es una práctica normal; cortocircuitar el secundario de un TT energizado produce una corriente elevada y puede destruir el devanado. Aísle el primario o retire el fusible antes de trabajar en el circuito secundario.
| Conexión | Primario | El secundario entrega | Se usa para |
|---|---|---|---|
| Entre fases | Entre dos fases | Tensión de línea (100 V) | Medición, sobretensión, verificación de sincronismo |
| Fase-tierra | Fase a tierra | Tensión de fase (100/√3 V) | Supervisión de falla a tierra y de tensión |
| Delta abierto (residual) | Tres fases | ≈100 V solo durante una falla a tierra | Relé de tensión residual |
Respuestas rápidas (FAQ)
| Pregunta | Respuesta |
|---|---|
| ¿Un TT funciona en CC? | No. Depende del flujo alterno; una tensión de CC no produce una salida secundaria estable. |
| ¿Por qué mi TT marca 0 V en el secundario? | Revise primero el fusible del primario, luego el interruptor automático del secundario y por último la polaridad del cableado. |
| ¿Puedo conectar dos medidores a un solo TT? | Sí, siempre que la carga total se mantenga dentro de los VA nominales. |
| ¿Para qué sirve el factor de tensión? | Define cuánta sobretensión puede soportar el TT durante una falla a tierra, durante un tiempo determinado. |
| ¿El secundario necesita puesta a tierra? | Sí, en un solo punto, por seguridad en caso de que falle el aislamiento del primario. |
Así que el principio de funcionamiento es simple —una relación de espiras fija y un núcleo de bajo flujo—, pero la ingeniería está en los detalles: mantener la carga secundaria dentro de los valores nominales, poner a tierra un punto del secundario, protegerlo con un fusible y no cortocircuitarlo nunca mientras el primario esté energizado.
