Polaridad (inductancia mutua)

En ingeniería eléctrica, se puede utilizar la convención de marcado de puntos, o la convención de marcado alfanumérico, o ambas, para indicar la misma polaridad instantánea relativa de dos componentes mutuamente inductivos, como por ejemplo entre los devanados de un transformador. Estas marcas se pueden encontrar en las carcasas de los transformadores, junto a los terminales, los cables de los devanados, las placas de identificación, los diagramas esquemáticos y de cableado.

La convención es que la corriente que entra a un transformador en el extremo de un devanado marcado con un punto tenderá a producir corriente que salga de otros devanados en sus extremos marcados con puntos.

Mantener la polaridad adecuada es importante en los sistemas de protección, medición y control de sistemas de energía. Un devanado de transformador de instrumentos invertido puede anular los relés de protección, brindar mediciones de energía y potencia inexactas o generar un factor de potencia negativo. Las conexiones invertidas de los devanados de transformadores en paralelo generarán corrientes circulantes o un cortocircuito efectivo. En los circuitos de señal, las conexiones invertidas de los devanados de transformadores pueden generar un funcionamiento incorrecto de los amplificadores y sistemas de altavoces o la cancelación de señales que se supone que deben sumarse.

Se dice que los cables de los devanados primario y secundario tienen la misma polaridad cuando la corriente instantánea que entra en el cable del devanado primario da como resultado una corriente instantánea que sale del cable del devanado secundario como si los dos cables fueran un circuito continuo. En el caso de dos devanados enrollados alrededor del mismo núcleo en paralelo, por ejemplo, la polaridad será la misma en los mismos extremos: una corriente repentina (instantánea) en la primera bobina inducirá un voltaje opuesto al aumento repentino (ley de Lenz) en la primera y también en la segunda bobina, porque el campo magnético producido por la corriente en la primera bobina atraviesa las dos bobinas de la misma manera. La segunda bobina, por lo tanto, mostrará una corriente inducida en dirección opuesta a la corriente inductora en la primera bobina. Ambos cables se comportan como un circuito continuo, una corriente que entra en el primer cable y otra corriente que sale del segundo cable.

Se utilizan dos métodos para indicar qué terminales presentan la misma polaridad relativa. Se puede utilizar un punto o una designación alfanumérica. Las designaciones alfanuméricas suelen tener la forma H₁ para los primarios y X₁ para los secundarios (e Y₁, Z₁, si hay más devanados).

A diferencia de los transformadores monofásicos, los transformadores trifásicos pueden tener un desfase debido a diferentes configuraciones de bobinado (por ejemplo, un primario conectado en estrella y un secundario conectado en delta), lo que da como resultado un desfase de múltiplo de 30 grados entre las designaciones de los aisladores H1 y X1. El grupo de vectores en la placa de identificación del transformador brinda información sobre dicho desfase.

Se dice que los transformadores tienen polaridad "aditiva" o "sustractiva" según la disposición física de sus terminales y la polaridad de los devanados conectados a los terminales. La convención utilizada para los transformadores norteamericanos es que, de cara al lado de alta tensión del transformador, la terminal H1 está a la derecha del observador. Un transformador se denomina "aditivo" si, conceptualmente, conectar la terminal de alta tensión a la terminal de baja tensión adyacente da una tensión total entre las otras dos terminales que es la suma de las tensiones nominales de alta y baja tensión, cuando el devanado de alta tensión se excita a la tensión nominal. Las terminales H1 y X2 son físicamente adyacentes. En la disposición "sustractiva", las terminales H1 y X1 son adyacentes, y la tensión medida entre H2 y X2 sería la diferencia entre las tensiones nominales de alta y baja tensión. Los transformadores de distribución montados en postes se fabrican con polaridad aditiva, mientras que los transformadores de instrumentos se fabrican con polaridad sustractiva. Cuando las marcas están ocultas o son sospechosas, se puede realizar una prueba interconectando los devanados y excitando el transformador, y midiendo los voltajes.

Los transformadores trifásicos que se utilizan en los sistemas de energía eléctrica tienen una placa de identificación que indica las relaciones de fase entre sus terminales. Puede ser en forma de diagrama fasorial o mediante un código alfanumérico para mostrar el tipo de conexión interna (en estrella o en triángulo) para cada devanado.

• polaridad eléctrica

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