Transformador de corrente



Keywords: transformador de corrente
Description: Baixe grátis o arquivo 8 - Transformadores de corrente.doc enviado por leoncio no curso de Engenharia de Energia na CEFET-Al. Sobre: apostila sobre tcs

Fornecer alimentação elétrica a reles ou medidores com intensidades de corrente(TC) ou voltagem(TP) proporcionais às existentes no circuito de potência.

Prever isolação da alta tensão tanto para proteção pessoal como para os equipamentos: (reles, medidores).

Reduzir níveis de corrente e de tensão, tornando reles e medidores de fabricação compacta reduzindo custos.

Os transformadores de corrente são equipamentos que permitem aos instrumentos de medição e proteção funcionarem adequadamente sem que seja necessário possuírem correntes nominais de acordo com a corrente de carga do circuito ao qual são ligados. Na sua forma mais simples, eles possuem um primário, geralmente poucas espiras, e um secundário, no qual a corrente nominal transformada é, na maioria dos casos, igual a 5 A. Dessa forma, os instrumentos de medição e proteção são dimensionados em tamanhos reduzidos com as bobinas de corrente constituídas com fios de pouca quantidade de cobre.

Os transformadores de corrente são utilizados para suprir aparelhos que apresentam baixa resistência elétrica, tais como amperímetros, relés de indução, bobinas de corrente de relés diferenciais, medidores de energia, de potência etc.

Os TC's transformam, através do fenômeno de conversão eletromagnética, correntes elevadas, que circulam no seu primário, em pequenas correntes secundárias, segundo uma relação de transformação.

A corrente primária a ser medida, circulando nos enrolamentos primários, cria um fluxo magnético alternado que faz induzir as forças eletromotrizes Ep e Es , respectivamente, nos enrolamentos primário e secundário.

Dessa forma, se nos terminais primários de um TC, cuja relação de transformação nominal é de 20, circular uma corrente de 100 A, obtém-se no secundário a corrente de 5A. ou seja. 100/20 = 5A.

Os transformadores de corrente podem ser construídos de diferentes formas e para diferentes usos, ou seja:

É aquele cujo enrrolamento primário é constituído por uma barra fixada através do núcleo do transformador, conforme mostrado abaixo.

É aquele cujo enrrolamento primário é constituído de uma ou mais espiras envolvendo o núcleo do transformador, conforme ilustrado abaixo.

É aquele que não possui um primário fixo no transformador e é constituído de uma abertura através do núcleo, por onde passa o condutor que forma o circuito primário, conforme abaixo.

na bucha dos equipamentos ( transformadores, disjuntores, etc.), que funcionam como enrrolamento primário, de acordo como mostrado abaixo.

É aquele cujas características são semelhantes às dos tipo janela. em que o núcleo pode ser separado para permitir envolver o condutor que funciona como enrrolamento primário, conforme mostrado abaixo.

É aquele constituído de vários enrrolamentos primários montados isoladamente e apenas um enrrolamento secundário, conforme abaixo.

É aquele constituído de dois ou mais enrrolamentos secundários montados isoladamente. sendo que cada um possui individualmente o seu núcleo, formado, juntamente com o enrrolamento primário, um só conjunto, conforme se na figura abaixo.

Neste tipo de transformador de corrente. a seção do condutor primário deve ser dimensionado tendo em vista a maior das relações de transformação dos núcleos considerados.

É aquele constituído de um único núcleo envolvido pelo enrrolamento primário e vários enrrolamentos secundários. conforme se mostra na figura abaixo, e que podem ser ligados em série ou paralelo.

É aquele constituído de um único núcleo envolvido pelos enrrolamentos primário e secundário. sendo este provido de uma ou mais derivações. Entretanto o primário pode ser constituídos de um ou mais enrrolamentos, conforme se mostra na figura a seguir.Como os amperes-espiras variam em cada relação de transformação considerada, somente é garantida a classe de exatidão do equipamento para a derivação que estiver o maior número de espiras. A versão deste tipo de TC é dada na figura abaixo.

Os transformadores de corrente de baixa tensão normalmente têm o núcleo fabricado em ferro-silício de grãos orientados e está, juntamente com os enrrolamentos primário e secundário, encapsulado em resina epóxi, submetida a polimerização, o que lhe proporciona endurecimento permanente, formando um sistema inteiramente compacto e dando ao equipamento características elétricas e mecânicas de grande desempenho, ou seja:

Elevada capacidade de sobrecarga, dada a excepcional qualidade de condutividade térmica da resina epóxi;

Já os transformadores de corrente de média tensão, semelhantemente aos de baixa tensão, são normalmente construídos em resina epóxi, quando destinados às instalações abrigadas, conforme as Figuras a seguir .

Também são encontrados transformadores de corrente para uso interno, construídos em tanque metálico cheio de óleo mineral e provido de buchas de porcelana vitrificada comum aos terminais de entrada e saída da corrente primária conforme figura a seguir .

Os transformadores de corrente fabricados em epóxi são normalmente descartados depois de um defeito interno. Não é possível a sua recuperação.

Os transformadores de corrente de alta tensão para uso ao tempo são dotados bucha de porcelana vitrificada com saias, comum aos terminais de entrada da corrente primária. A Figura abaixo mostra um TC para uso ao tempo isolado 72,6 kV.

Os transformadores de corrente destinados a sistemas iguais ou superiores a 69 kV têm os seus primários envolvidos por uma blindagem eletrostática, cuja finalidade é uniformizar o campo elétrico.

Os transformadores de corrente, de um modo geral, podem ser representados eletricamente através do esquema da Figura abaixo, em que as resistência e reatância primárias estão definidas como R 1 e X1. as resistência e reatância secundárias estio definidas como R 2 e X2 e o ramo magnetizante está caracterizado pelos seus dois parâmetros, isto é, a resistência Rη , que é responsável pelas perdas ôhmicas, através das correntes de histerese e de Foucault, desenvolvidas na massa do núcleo de ferro com a passagem das linhas de fluxo magnético, e Xη responsável pela corrente reativa devido à circulação das mesmas linhas de fluxo no circuito magnético.

Através do esquema da Figura acima, pode-se descrever resumidamente o acionamento de um transformador de corrente. Uma determinada carga absorve da rede uma certa corrente Ip que circula no enrolamento primário do TC, cuja impedância ( Z 1 = R 1 + jX 1 ) pode ser desconsiderada. A corrente que circula no secundário do TC, Is provoca uma queda de tensão na sua impedância interna (Z 2 = R 2 +jX 2 ) e na impedância da carga conectada ( Z 2 = R 2 +jX 2 ) que afeta o fluxo principal, exigindo uma corrente magnetizante Ie diretamente proporcional

A impedância do primário não afeta a exatidão do TC. Ela é apenas adicionada à impedância do circuito de alimentação. O erro do TC é resultado sensivelmente da corrente que circula no ramo magnetizante, isto é, Ie. É simples entender que a corrente secundária Is somada à corrente magnetizante Ie deve ser igual a corrente que circula no primário. ou seja: Ip = Ic + Is

Considerando um TC de relação 1:1, para que a corrente secundária reproduzisse fielmente a corrente do primário, seria necessário que Ip = Is . Como não é, a corrente que circula na carga não corresponde exatamente à corrente do primário, ocasionando assim o erro do TC.

Quando o núcleo entra em saturação, exige uma corrente de magnetização muito elevada, deixando de ser transferida para a carga Z C como será visto adiante com mais detalhe, provocando assim um erro de valor considerável na medida secundária.

Para melhor se conhecer um transformador de corrente, independentemente de sua aplicação na medição e na proteção, é necessário estudar as suas principais características elétricas.

As correntes nominais primárias e as relações de transformação nominais estão discriminadas nas tabelas abaixo, para relações nominais simples e duplas, utilizadas para ligação série/paralelo no enrrolamento primário.






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