Transformadores de Corrente[1] (1)

TRANSFORMADORES DE CORRENTE

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

TC tipo barra• Enrolamento primário é constituído por uma barra fixa

montada através do núcleo do transformador

Tipos Construtivos

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

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

TC tipo núcleo dividido• TC tipo janela em que parte do núcleo é separável.• Facilita o enlaçamento do condutor primário.

Tipos Construtivos

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

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

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

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.

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.

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.

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%