Transformadores de Corrente[1] (1)
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE
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Transformador monofásico
Os transformadores monofásicos são equipamentos destinados a alterar o nível de tensão de uma rede elétrica. São empregados nos sistemas de energia elétrica que vai da geração até o consumo, intercalados em vários pontos para modificar os níveis de tensão e de corrente.
São classificados em dois grupos como sendo:• Distribuição: Quando empregados para alterar o
nível de tensão em linhas de transmissão.• Potência: Quando empregados para alterar o nível
de tensão e aplicá-la diretamente ao consumo.
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Partes de um Transformador
Núcleo: elemento constituído de ferro de alta condutibilidade magnética e tem como função principal conduzir o fluxo magnético até as bobinas ou enrolamentos.
Bobina primária: recebe tensão da rede e que cria o campo magnético de intensidade e polaridade variável.
Bobina secundária: quando é cortada pelo fluxo magnético que circula pelo núcleo, é induzida nela uma força eletro-motriz (E).
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Classificação TC para serviço de medição
• Empregados na medição de corrente ou energia;• Transformam a corrente de carga, em geral, na relação
de Ip/5 permitindo seu registro pelos instrumentos medidores;
• Núcleo especificado para entrar em saturação para correntes superiores à corrente nominal vezes o fator de segurança – proteção dos instrumentos de medida contra sobrecargas ou sobrecorrentes de valor muito elevado.
TC para uso em CCMs (motores, bombas e máquinas).• Para uso em CCMs a saturação deve ocorrer após 10
vezes a corrente nominal secundária devido a picos de corrente na partida de motores (secundário 1 A).
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Classificação
TC para serviço de proteção• Destinados à proteção de sistemas elétricos;• Transformam elevadas correntes de sobrecarga ou de
curto-circuito em pequenas correntes,, permitindo a operação dos relés de proteção, onde a saturação deve ocorrer após 20 vezes a corrente nominal secundária (5 A).
TCs auxiliares• São transformadores utilizados em diversos tipos de
medições, sendo elevadores ou abaixadores de corrente, com as correntes secundárias não normalizadas.
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Princípio de Funcionamento
O transformador de corrente (TC) é um equipamento monofásico que possui dois enrolamentos, um denominado primário e outro denominado secundário,sendo isolados eletricamente um do outro, porém, acoplados magneticamente e que são usados para reduzir a corrente a valores baixos (normalmente 1 A ou 5 A), com o objetivo de promover a segurança do trabalhador, isolar eletricamente o circuito de potência dos instrumentos e padronizar os valores de corrente de relés e medidores.
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Quando aplica uma tensão alternada (V1) no primário do transformador, faz circular uma corrente na bobina. Esta corrente cria um fluxo magnético variável cujo valor depende da tensão aplicada e do número de espiras da bobina.
V1 - Tensão aplicada na bobina primária
E2 – Força eletromotriz induzida
na bobina secundária.
Ø – fluxo magnético que circula pelo
núcleo de ferro.
i0 – corrente vazio.
fluxo magnético criado circula pelo circuito magnético (núcleo) e ao cortar as espiras da bobina secundária induz nela uma força eletromotriz E2. O valor da força eletromotriz E2 vai depender da tensão aplicada na primária e do numero de espiras da bobina secundária.
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Tipos Construtivos
TC tipo enrolado• Usados quando requeridas relações de transformação
inferiores a 200:5• Isolação limitada – uso em circuitos de até 15 kV• Enrolamento primário (constituído de uma ou mais
espiras) envolve mecanicamente o núcleo do transformador.
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TC tipo barra• Enrolamento primário é constituído por uma barra fixa
montada através do núcleo do transformador
Tipos Construtivos
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TC tipo bucha• Núcleo em forma de anel com os enrolamentos
secundário situado ao redor de uma bucha de isolamento por onde passa o condutor que fará o papel do enrolamento primário
• Comumente encontrado nas buchas de disjuntores, transformadores, religadores, etc...
Tipos Construtivos
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TC tipo janela Construção semelhante ao TC tipo bucha,porém o
meio isolante é o ar. O enrolamento primário é o próprio condutor que
passa pela janela do TC.
Tipos Construtivos
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TC tipo núcleo dividido• TC tipo janela em que parte do núcleo é separável.• Facilita o enlaçamento do condutor primário.
Tipos Construtivos
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Tipos Construtivos
TC tipo com vários enrolamentos primários• Possui vários enrolamentos primários distintos
isolados separadamente.
TC tipo com vários núcleos secundários• Possui vários enrolamentos secundários isolados e
montados cada qual em seu próprio Núcleo• O enrolamento primário enlaça todos os
secundários, formando um só conjunto
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TC tipo com vários enrolamentos secundários• Constituído de um único núcleo envolvido pelo
enrolamento primário e vários enrolamentos secundários distintos que poderão ser ligados em série ou em paralelo.
Tipos Construtivos
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TC tipo derivação no secundário• Constituído de um único núcleo envolvido pelos
enrolamentos primário e secundário• O primário pode ser constituído de um ou mais
enrolamentos• O enrolamento secundário, por sua vez, apresenta
uma ou mais derivações que poderão ser ligados em série ou em paralelo.
Tipos Construtivos
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Características Elétricas Corrente Nominal Secundária:
• Em geral, igual a 5 A;• Em alguns casos especiais, quando o aparelho está
instalado distante do TC, pode-se adotar 1 A, a fim de reduzir a queda de tensão.
Simbologia para definir as relações de corrente – NBR 6856• 300:1 A – usado para exprimir relações de
enrolamentos diferentes;• 300-5, 300-300-5, 300-5-5 A – usado para separar
correntes nominais de enrolamentos diferentes.• 150x300x600-5 A – usado para separar correntes
primárias nominais ou relações nominais duplas (primário com enrolamentos ligados em série ou paralelo);
• 250/300/400-5 A – usado para separar correntes nominais obtidas por meio de derivações no primário ou no secundário.
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TC – PolaridadeOs transformadores de corrente destinados ao
serviço de medição de energia, relés de potência, fasímetros, etc. São identificados nos terminais de ligação primário e secundário por letras que indicam a polaridade para a qual foram construídos e que pode ser positiva ou negativa. São empregados as letras com seus índices, P1, P2, e S1, S2. Um transformador de corrente tem polaridade subtrativa, por exemplo, quando a onda de corrente, num determinado instante, percorre o circuito primário de P1 para P2 e a onda de corrente correspondente no secundário assume a trajetória de S1 para S2. Caso contrário, o TC tem polaridade aditiva.
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TC – PolaridadeA maioria dos transformadores de corrente tem
polaridade subtrativa, sendo inclusive indicada pela NBR6856. Somente sob encomenda são fabricados transformadores de corrente com polaridade aditiva.
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TC – Classe de Exatidão
De acordo com os instrumentos a serem ligados aos terminais secundários do TC, devem ser as seguintes classes de exatidão deste equipamento: • Para ajuste e calibração dos instrumentos de medidas
de laboratórios: 0,1%• Alimentação de medidores de demanda e consumo
ativo e reativo para fins de faturamento: 0,3%• Alimentação de medidores para fins de
acompanhamento de custos industriais: 0,6%• Alimentação de amperímetros indicadores,
registradores gráficos, relés de impedância, relés diferenciais, relés de distância, relés direcionais: 1,2%
• Alimentação de relés de ação direta, por exemplo, aplicado em disjuntores primários de subestações de consumidores: 3,0%