Apostila Muito Boa

Universidade Federal de Itajubá - UNIFEIDisciplina EEL505 - Medidas

TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOS

T f d d P t i l (TP)T f d d P t i l (TP)Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial (TP) eee e

Transformador de Corrente (TC)Transformador de Corrente (TC)Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010


Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010


INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

CONSIDERAÇÕES INICIAISCONSIDERAÇÕES INICIAIS

52-a

52 BO

52 a

125 Vdc TP'sou TPC’s

RELÉTC's

CARGA



INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

CONSIDERAÇÕES INICIAISFunção:• Retratar as condições reais de corrente e tensão de um circuito elétrico

com a fidelidade necessária, seja em regime permanente ou durante

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

, j g pfaltas.

• Isolação galvânica.

Grandeza primária Grandeza secundária

Exatidão e IsolamentoExatidão e Isolamento

NormalizadaFácil utilizaçãoSem risco para a segurança pessoal e patrimonial


Sem risco para a segurança pessoal e patrimonial


INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO


TC

Cargaelétrica

TP

TC

Relé 21Wattímetro

outros

Três tipos básicos convencionais:

Transformadores de Potencial (TP’s)Transformadores de Corrente (TC’s)

T f d d P t i l C iti (TPC’ )


Transformadores de Potencial Capacitivos (TPC’s)




Revisão da Teoria Básica de Transformadores

• Princípio de Funcionamento– Transformação Eletromagnética. φ

2

2

β = .. . ch

EkN f S V1 V

2

E2

• Tensões e correntes primárias são transformadas para valoressecundários adequados para uso em relês, medidores e outrosinstrumentos. Em geral, 115[V] e 5[A].





• Circuito Equivalente:2 1

1 1

100 100− Δ=

( . ). .KnV V VV V

I1 I2TP ou TCTP ou TC

2 1 0

1 1

100 100−=

( . ). .Kn I I II I

L1 L2 R2R1

I1 I2

Io

IwV1 V2

Z ZcIμ

E2 Iw V1 V2 Zc

= +I I I2β = . Ek

N f STransformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010

1 0 2= +I I I 2 . . chN f S




Circuito Io

Equivalente:

E2

Iμ

E2

2 1 100 100− Δ=

( . ). .KnV V V 2 1 0100 100−=

( . ). .Kn I I I

Erro % tensão Erro % corrente


1 1

100.V V 1 1

100.I I



CONSIDERAÇÕES INICIAISNotas:

• Perdas:Devido a indução magnética não ser linear e nem biunívoca– Devido a indução magnética não ser linear e nem biunívoca ,a cada ciclo ter-se-á o laço de histerese.

β* perdas por histerese

qualidade do aço

β

Hβ* perdas por Foucault

lâminas

Hβ μ=

lâminas


H



CONSIDERAÇÕES INICIAIS• A reatância de magnetização representa a parcela que consome Iμ,

logo:

0 μ= + WI I IIw E2

I0Iμ

• Com a conexão uma carga de impedância Zc teremos:

2

2

β = .. .T

ch

Z IkN f S

ZT – Impedância total do secundário incluindo a carga;Sch – Seção da chapa;N Número de espiras do secundário


fN2 – Número de espiras do secundário.




Normas:

• NBR 6820 – TP’s Ensaios

• NBR 6821 – TC’s EnsaiosNBR 6821 TC s Ensaios

• NBR 6855 – TP’s Espec. ABNTABNT

• NBR 6856 – TC’s Espec.

• IEEE C 57.13 (ANSI)

• IEEE C 37.110

• IEC série 185 186


• IEC série 185, 186


TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSTRANSFORMADORES TRANSFORMADORES

PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS T f d dT f d d

PARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS T f d dT f d dTransformadores de Transformadores de

PotencialPotencialTransformadores de Transformadores de

PotencialPotencialPotencialPotencialPotencialPotencial



TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL



TRANSFORMADORES PARA TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSINSTRUMENTOSINSTRUMENTOS

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

a) Considerações Iniciais

b) Erros Introduzidos)

c) Classes de Exatidão

d) Características Construtivas

) E ifi õ Bá ie) Especificações Básicas





Função: Reproduzir a tensão primária no secundário, em níveisnormalizados (115 ou 115/√3 [V]) - economia e segurança.

Instalação: Externa (ao tempo) ou interna (abrigada)

Condição de funcionamento: a vazioCondição de funcionamento: a vazio– Circuitos voltimétricos (30 < Zc < 1200 Ω)– Tensão secundária praticamente constante




ERROS INTRODUZIDOS

Relação de transformação: 1 1= =TPN VKN V

Erros: Nenhum equipamento é ideal!V1 ≠ V2 em módulo e ângulo

2 2N V

V1 ≠ V2 em módulo e ângulo

2 1 100 100⎛ ⎞− Δ

= =⎜ ⎟⎝ ⎠

. Erro percentual de tensaoTPK V V VV V

Causa: Quedas de tensão no secundário (passagem da corrente

1 1⎜ ⎟⎝ ⎠

pV V

Causa: Quedas de tensão no secundário (passagem da correntede carga I2) e no primário (passagem da corrente de carga mais acorrente a vazio I0 + I2).



TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL

Ip Is


ERROS INTRODUZIDOS

Diagrama Fasorial do TPIm

Lp Ls RsRp

Ia

p

Vp Vs

Z Zc

Ie

EsIm




ERROS INTRODUZIDOS

Fatores que determinam a exatidão:Fatores que determinam a exatidão:

P j t t ãProjeto e construção;Condições do sistema elétrico, tais como a tensão e a frequência;Carga conectada no secundário do TP.




ERROS INTRODUZIDOS

+δmin

Comportamento dos erros em função da carga secundária

VA

0,8Vn1,2Vn

Vn

1 2Vn

VA

1,2Vn

-ε Vn

0,8Vn


-δ (cosφ = 0,8)



ERROS INTRODUZIDOS

• De acordo com as normas vigentes (ANSI C57.13 – ABNT NBR 6855) aclasse de precisão de um TP, expressa em %, é o erro máximo admissível quep , p %, qo TP pode introduzir na medição de uma potência;

• Três classes: 0 3; 0 6 e 1 2 ;• Três classes: 0,3; 0,6 e 1,2 ;

• A ABNT prevê ainda uma classe de precisão de 3%, a qual não tem limited â l d fde ângulo de fase;

• As normas estipulam que os limites de erros devem ser mantidos entre 90%p qe 110% da tensão nominal, entre o funcionamento a vazio e sob carga, comfp no sistema primário do TP, compreendido entre 0,6 e 1,0, uma vez que esseslimites definem o traçado dos paralelogramos.


p g



FCR


CLASSES DE EXATIDÃO

1 010

1,012

1,014Erro de tensão %

1 00

-1,20

-1,40

FCR

1,2%

1,004

1,006

1,008

1,010

-0,40

-0,60

-0,80

-1,00 0,6%

0,3%

1,000

1,002

1,004

0,998

0

-0,20

0,40

+0,20

0,994

0,996

0,992

+0,60

+0,40

+0,80

0,988

0,990

0,986

+1,20

+1,00

+1,400 10 20 30 40 50 60 7070 60 50 40 30 20 10


Ângulo de fase (δ) em minutos

0 10 20 30 40 50 60 7070 60 50 40 30 20 10+_



CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS

Os TP’s podem ser considerados como Transformadores deOs TP s podem ser considerados como Transformadores dePotência funcionando a uma carga muito reduzida, de modo que as quedascorrespondentes de tensão sejam igualmente de valor reduzido.

C t iCaracteriza-se por:

• Resistências e reatâncias de fuga do primário e secundárioResistências e reatâncias de fuga do primário e secundário com valores os menores possíveis;

• Corrente de magnetização relativamente fraca e uma indução nominal fixada a um valor moderado.




Tipos



• Relação única; relação dupla, com primário em duas seções; duas relações com derivações no primário; duas relações com derivações no secundário; dois enrolamentos secundáriosderivações no secundário; dois enrolamentos secundários.

Conexões• Conexão V; • Conexão estrela aterrada; • Conexão estrela aterrada-triângulo aberto.




CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVASTP's do tipo seco - resina epoxi ou papel impregnado em óleo –

BT - MT - AT - EAT





TP's do tipo seco - resina epoxi ou papel impregnado em óleo - BT - MT - AT - EAT





ESPECIFICAÇÕES BÁSICASTP's do tipo seco - resina epoxi ou papel

impregnado em óleo - BT - MT - AT - EAT





Prof. Clever ‐ UFMG




ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS





Tensões nominaisTabela I

(NBR 6855)









O ponto fundamental é o aterramento dos sistemas elétricos !!

Grupos de ligação

• GL 1 – fase-fase (isolamento pleno)

• GL 2 – fase-terra (isolamento reduzido)

GL 3 f (i l l )


• GL 3 – fase-terra (isolamento pleno)


Grupo de ligação


ESPECIFICAÇÕES BÁSICASGrupo de ligação

• GL 1 – fase-fase (isolamento pleno);• GL 2 – fase-terra (isolamento reduzido);GL 2 fase terra (isolamento reduzido);• GL 3 – fase-terra (isolamento pleno).

Além do grau de isolamento (testes de tensão aplicada e induzida)outras diferenças fundamentais irão aparecer entre os três grupos, tais como apotência térmica nominal e ensaios de aquecimento.



Tensões nominaisT b l I (NBR 6855)


ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS• Tabela I (NBR 6855)

Sinais padronizados• (:) relações nominais; (-) tensões nominais de enrolamentos

dif t (/) t õ l õ i i btid d i ãdiferentes; (/) tensões e relações nominais obtidas por derivação;(x) tensões primárias nominais e relações nominais deenrolamentos série paralelo.

Níveis de IsolamentoNíveis de Isolamento• NI = TA/NBI/NBS – Tabela II (NBR 6821)

_____ /_____ / _____ kVTensão aplicada Tensão de

manobra (BSL) para

tensões

Nível Básico de

Isolamento

Tensão aplicada ao dielétrico

(60Hz) - 1 min. com valores especificados superiores ou

iguais a 345 kVonda

200x2000μs

para Impulso Atmosférico (BIL) - onda

1,2X50 μs

especificados por norma.

Este ensaio só deve ser

aplicado uma


aplicado uma única vez.


Carga nominal


ESPECIFICAÇÕES BÁSICASg• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos

conectados no secundário do TP.Cl d tidã %Classe de exatidão %

• 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6; 1,2; 3• A escolha da classe de exatidão dos TP’s depende da precisão dosA escolha da classe de exatidão dos TP s depende da precisão dos

aparelhos a serem conectados devem ser compatíveisEx.: Classe : 0,3% - Laboratórios, medidas de energia

0,6% - Instrumentação geral e integradores1,2% - Instrumentação geral e relés de proteção



Carga nominal


ESPECIFICAÇÕES BÁSICASg• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos

conectados no secundário do TP.

75



C i l


ESPECIFICAÇÕES BÁSICASCarga nominal

• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos conectados no secundário do TP.

ANSI C57.13 - 2008 ABNT NBR 6855 – 1992Designação VA f.p. Designação VA f.p.Designação VA f.p. Designação VA f.p.

w 12,5 0,10 P12,5 12,5 0,10x 25 0,70 P25 25 0,70y 75 0,85 P75 75 0,85y 75 0,85 P75 75 0,85z 200 0,85 P200 200 0,85zz 400 0,85 P400 400 0,85

E 0 3P75 O f b i t t

Conectando-se até 75 VA, o

Ex. : 0,3P75 ==> O fabricante garante que:


o transformador de potencial

permanece dentro da classe de exatidão igual a 0,3%



Potência Térmica


ESPECIFICAÇÕES BÁSICASÉ a carga máxima que pode ser suportada pelo transformador de potencial

continuamente, sem exceder seus limites prescritos de elevação de temperatura(classe A).

• GL1 e GL 2 não deve ser inferior a 1,33VAn• GL3 não deve ser inferior a 3,6VAn

* A diferença entre estes grupos pode ser melhor compreendida, estudando-ç g p p p ,se o Anexo I (NBR6855).

Ambiente de utilização• Uso exterior ou interior• Posição de montagem• Vertical ou invertida

Observações complementaresObservações complementaresPolaridade e marcações

• Subtrativa – Primário (H), secundário (x) ou (x, y, z)M i d dá i


Manuseio do secundário


Obrigado pela atenção !!Obrigado pela atenção !!Obrigado pela atenção !!Obrigado pela atenção !!

FIMFIM


Documents

Apostila Muito Boa