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Seminário sobre transformadores de corrente da disciplina de conversão de energia ( transformadores )
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7/21/2019 SEMINARIO CONVERSÃO
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TRANSFORMADORES DE CORRENTE
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O que são os TCs
São transformadores que abaixam osníveis de corrente do primário para seusecundário em proporções conhecidas,
para que possam ser utilizadosinstrumentos de medição, controle esegurança de forma conveniente.
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Design
omo todo transformador, possuienrolamento primário, secundário e n!cleo.
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Uso e especificações
São usados para medições de corrente,monitoramento da operação da rede esegurança.
" primário não # afetado." secundário # padronizado para $% ou &%
' interessante separar os dispositivos demedição e proteção pra (s diferentes
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Exatidão dos TCs
% exatidão dos (s depende de in!merosfatores, incluindo )
*mped+ncia interna
ampos eletromagn#ticos externos(emperatura
ator de pot-ncia
ator de sobrecorrente
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Exatidão dos tansfo!adoes
%/0( 1roteção) $2&34
5edição )
5enor que 3,64) ( padrão, mediçõesespeciais
3,64 ) 5edidas com fins de cobrança ao
consumidor3,74 e &,84 ) %limentação usual deamperímetros, 9attimetros, fasímetros etc.
64 ) %plicações diversas, não deve ser
usado em medição de energia ou pot-ncia.
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Cagas no!inais paa TC "A
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FRE#UENC$A NOM$NA%
:epende da norma nacional do país, sendono brasil 73;z.
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Fato de so&ecoente
ator da corrente máxima com a qual o (mant#m sua precisão.
% norma brasileira não especifica um fator,
admitindo que a corrente máxima deva ser83 vezes a nominal para ( de proteção
1ara ( de medição, < = >?>n,paralelogramo pr@ximo slide
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Fato T'!ico No!ina(
' um fator que, quando multiplicado pelacorrente no enrolamento primário, indica acorrente máxima que o transformador decorrente, na frequ-ncia nominal e com as
cargas especificadas, suporta em regimepermanente sem exceder os limites danorma.% 0/<7A$7 especifica ) &,3B &,8B &,6B &,$B 8,3.
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C(assificação dos TCs de poteção
%o se especificar um ( de proteção, devese escrever da seguinte forma )
Cxemplo ) &3%&33
' um ( de &34 de classe de exatidão,classe % e &33D de tensão de secundário.
%s classes são divididas entre % e /, sendo %de alta imped+ncia interna e /, baixa
imped+ncia interna.
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)ecauções
' preciso ter cuidado para não desconectar osecundário de sua carga enquanto existircorrente no primário.
%ntes de qualquer operação com (s devese primeiro aplicar um curto circuito atrav#sde um condutor de baixa imped+ncia ou dechave apropriada.
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TCs paa Medidas e )oteções
1roteção)(Es para proteçãomenos precisos e não
devem saturarfacilmente.
Saturam cerca de 83 a8$ x *n F8333 4 *n ,8$33 4 *nG.
5edição)(Es para mediçãomais precisos e
saturam em pontosdentro do diagramade <B
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TCs paa Medidas e )oteções C(assee Ap(icações
1roteção)
•%) 1ossuem altaimped+ncia internaB•/) 1ossuem baixaimped+ncia interna.
5edição)•3,6) 5edidas de precisãoFlaborat@rio e faturamentoG.•
3,7) 5edidas de energiaFfaturamentoG.•&,8) *nstrumentos depainel.•6,3) %plicações diversas,não usar para medições deenergia e potencia.
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TCs Confo!e sua Constução
(ipo barra)primário constituídopor uma barramontadapermanentementeatrav#s do n!cleodo transformador.
(ipo enrolado)enrolamento primárioconstituído por uma oumais espiras, envolvemecanicamente on!cleo dotransformadorB
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TCs Confo!e sua Constução
(ipo bucha)tipo especial de ( Hanelainstalado
sobre a bucha de umequipamento el#tricofazendo parte dele.
(ipo Hanela)sem primáriopr@prio, construído
por uma aberturano n!cleo, poronde passará ocondutor primário,
ormando uma oumais espiras.
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TCs Confo!e sua Constução
( tipo váriosenrolamentossecundários)
' constituído de um!nico n!cleoenvolvido peloenrolamento primário
e secundário, sendoo n!cleo provido deum ou maisenrolamentos.
( n!cleo dividido)tipo especial de (
Hanela em que parte
do n!cleo # separável.
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TCs Confo!e seus Eno(a!entos
( tipo :erivação noSecundário)' constituído de um !nico
n!cleo envolvido peloenrolamento primário esecundário, sendo o n!cleoprovido de uma ou mais
derivações F&33?833?633$%G.
Dáriosenrolamentosprimários)
variação da relaçãode transformação,de acordo com asligações no primário
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TCs Confo!e seus Eno(a!entos
Cx.) ( com I enrolamentos primários quesuportam &33% cada, temse)• Jigação s#rie &33$K%L <( M 83)&•
Jigação s#rieparalelo 833$K%L <( M I3)&• Jigação paralelo I33$K%L <( M A3)
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TCs Confo!e seus Eno(a!entos
Dários enrolamentos secundários emn!cleos distintos) possuem dois tipos de enrolamentos
secundários, um para medição e outro paraproteção. 1or este fato, notase que, nestecaso, deve haver dois n!cleos diferentes eindependentes entre si devido Ns diferenças
de saturação.
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$!agens dos TCs
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Tansfo!ado de Coente tipoEno(ado
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TC tipo *ane(a
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TC tipo +uc,a
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TC tipo +aa
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TC co! -.ios eno(a!entossecund.ios
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TC tipo Dei-ação no Secund.io
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TRANSFORMADOR A O%EO
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"s líquidos isolantes são fluídos comcaracterísticas diel#tricas N base de @leosminerais, vegetais ou produtos sint#ticos. %verificação e acompanhamento de suascaracterísticas físicoquímicas, desde a
energização do transformador, # fundamentalpara a segurança e preservação da vida !tildo equipamento.
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% resist-ncia el#trica dos condutores dasbobinas causa, quando da passagem da
corrente, o seu aquecimento. " calor assimgerado, irá causar a degradação t#rmica domaterial isolante. "s líquidos isolantesdevem cumprir duas funções principais)• <efrigeraçãoB• *solamento Cl#trico.
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Os /(eos paa tansfo!adoesde-e! possui0
• /oa ondutibilidade (#rmicaB• /aixa DiscosidadeB• /oa Cstabilidade (#rmicaB• /aixa <eatividade Ouímica.
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% formulação do @leo isolante depende dotipo de petr@leo utilizado em sua composição,
assim o mesmo # composto basicamentede hidrocarbonetos podendo ser encontradocomo parafínico, naft-nico e aromático.
"s @leos usados provenientes dos
transformadores podem ter tr-s fins) orecondicionamento, a recuperação e odescarte ou utilização para outros fins.
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MANUTEN12O EM
TRANSFORMADORES A 3%EO AT4 566678A
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$NS)E19ES )ER$3D$CAS
– *nspeção (ermográficaB –%nálise cromatográfica do @leo isolanteB –<egistros "peracionaisB –
*nspeções Disuais.
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TERMO:R;F$A
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AN;%$SE CROMATO:R;F$CA DO3%EO $SO%ANTE
$NS)E19ES 8$SUA$S
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$NS)E19ES 8$SUA$S
•/uchasB•(anque e radiadoresB•(ermQmetros de @leo e?ou enrolamentoB•Sistema de ventilaçãoB•
Sistema de circulação de @leoB•Secador de arB•:ispositivo de alívio de pressãoB•<el# de pressão s!bitaB•omutadores de derivaçõesB•aixa de terminais da fiação de controle eproteçãoB•
Jigações externas.
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OCORR<NC$AS
–CR*C5 :CSJ*%5C0(" *5C:*%("• ruído interno anormalB• vazamento significativo de @leoB•
aquecimento excessivo dos conectores,observando os crit#rios estabelecidospara termovisãoB
• sobreaquecimento de @leo ou dos
enrolamentos detectados atrav#s dostermQmetros?imagens t#rmicas.
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<
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OCORR<NC$AS –CR*C5 :CSJ*%5C0(" 1<"<%5%:"
•
vazamento de @leo que não oferece riscoimediato de abaixamento perigoso do nívelB• aquecimento nos conectores, observandoos crit#rios estabelecidos pela termovisãoB
•
desnivelamento da baseB• anormalidades constatadas nos ensaios de@leoB
• irregularidades no funcionamento do
comutador de derivações em cargaB• trinca ou quebra do diafragma de válvulade segurança Ftubo de explosãoGB
• defeitos nos acess@rios de proteção e
sinalização.
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9
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ENSA$OS E 8ER$F$CA19ES)ER$OD$C$DADE
–Se!esta(!ente=• Disuais.
– Anua(!ente• Tleo.
– A cada t>s anos• .1.B•
isolamento com corrente contínua dotransformadorB• relação de transformaçãoB• resist-ncia el#trica dos enrolamentos.
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O+SER8A19ES
–:esempenho?1eriodicidadeB –1inturaB –(ransformador novo.
• %nálise cromatográfica do @leo isolante. –%ntes da energizaçãoB –8I e 67 horas ap@s energizaçãoB –
&3 e 63 dias ap@s energização.
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TRANSFORMADOR RESER8A
A%T$TUDE DE $NSTA%A12O
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Regu(adoes de Tensão
/
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?ist/ia
• % Siemens inventou o regulador de tensão
em &U68 e foi pioneira em seu uso nosCstados Vnidos.• "s reguladores de tensão são
autotransformadores elevadores?abaixadorescom comutador de tensão sob carga.
• "s reguladores de tensão são monofásicos eimersos em @leo mineral isolante.
• Cstão disponíveis em $3 ou 73 ;z, comelevação de temperatura nos enrolamentos
de $$ ou 7$ W e se aplicam a qualquersistema de distribuição el#trica de &$ a 6I,$>D, garantindo, o tempo todo, a manutençãode um determinado nível de tensão visandoa melhoria da qualidade da tensão.
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No!as
• %/0( M 0/< &&A3U M <eguladores de(ensãoB
• C5: 3&.33U <egulador de (ensão5onofásico de 5#dia (ensão FC/GB
• C(:33.38I Cspecificação de:istribuição) <egulador de (ensão FCCC:G B
• 0(: M I.3$ "peração :e <eguladores :e(ensão FC/GB
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A(gu!as Definições i!potantes da EMD @ 6B660
B Regu(ado de tensão tipotansfo!adoGCquipamento el#trico de indução que possuium ou mais enrolamentos em paralelo com ocircuito primário, sendo excitado por este, eum ou mais enrolamentos em s#rie entre ocircuito primário e o circuito reguladoB todos
convenientemente adaptados e dispostospara o controle da tensão ou do +ngulo defase, ou de ambos, do circuito regulado.
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A(gu!as Definições i!potantes da EMD @ 6B660
• B Cicuito pi!.ioircuito do lado de entrada do regulador.• B5 Cicuito egu(ado
ircuito do lado de saída do regulador ondese deseHa controlar a tensão.• BH Eno(a!ento co!u!1arte do enrolamento do autotransformador
comum entre o circuito primário e circuitoregulado. (amb#m conhecido como)enrolamento shunt, enrolamento paralelo,enrolamento de excitação.
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A(gu!as Definições i!potantes da EMD @ 6B660
• B Dispositi-o de conto(e Re(' egu(ado detensãoG
:ispositivo utilizado para realizar automaticamente al@gica da regulação.•
BI Co!pensado de queda de tensão na (in,aunção contida no dispositivo de controle do reguladorque produz na tensão de saída uma variação quecompense a queda de tensão na imped+ncia docircuito entre uma localização FNs vezes designadacomo Xcentro de cargaYG e o regulador.• B Dei-ação TapGJigação feita em qualquer ponto de um enrolamento,de modo a permitir a mudança das relações de
tensões.
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A(gu!as Definições i!potantes da EMD @ 6B660
• B Regu(ado de tensão po $ndução<egulador que possui um enrolamento primárioem paralelo e um enrolamento secundário ems#rie com um circuito para o aHuste gradual
neste, da tensão, ou do +ngulo de fase, ou deambos, pela mudança da posição relativa dosenrolamentos de excitação e s#rie.• B6 Regu(ado de tensão po degaus%utotransformador no qual a tensão do circuitoregulado # controlada atrav#s de tapesFdegrausG e sem causar a interrupção da carga.
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Tipos de Regu(ado de Tensão po Degaus
Tipo A <egulador de excitação variável cuHoenrolamento paralelo está conectado diretamenteao circuito primário. " enrolamento s#rie estáconectado ao enrolamento paralelo e, por meio dasderivações, ao circuito regulado.
Ti d R ( d d T ã
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Tipos de Regu(ado de Tensão poDegau
Tipo + <egulador de excitação constante cuHoenrolamento paralelo está conectado diretamenteao circuito regulado. " enrolamento s#rie estaconectado ao enrolamento paralelo e, que por
sua vez, está conectado ao circuito regulado. 0ãohá variação na excitação do n!cleo.
E ( NTD 5 6"
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Exe!p(o NTD@5B6"
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Exe!p(o NTD@5B6"
<eguladores detensão monofásicosem estrutura tipoplataforma com
posicionamento dasescadas
Re(' egu(ado de tensão MODE%O T+@R I66
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Re(' egu(ado de tensão MODE%O T+ R I66e Re(' egu(ado de tensão !ode(o T+@$R 66
<el# regulador de
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<el# regulador detensão modelo(/*< 733
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)oteção dos tansfo!adoes
Normas e guia1ara o desenvolvimento de proteção dos
transformadores, as seguintesnormas?guias foram consideradas)
%0S* 6Z.U&8333 *CCC Std $Z.&3U&UU6 %0S* $Z.&8.338333
0C 833$ 0/<$6$7&UU6 0/< &38U$&UAA
Ponto Inrush (CET)
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Ponto Inrush (CET)' a corrente de energização do transformador.
% corrente de magnetização de um transformadorocorre, entre outras, nas seguintes situações)[ Cnergização do transformadorB[ "corr-ncia de falta externaB
[ (ensão de restabelecimento ap@s a eliminaçãodeuma falta externaB[ 5udança no tipo de falta durante uma
conting-ncia,como de falta faseterra, para falta fasefaseterraB[ %o paralelar um transformador Há energizadocom outro.
% t d ti ã i l
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% corrente de magnetização circula apenasno enrolamento primário.
%ssim, devese tomar certas precauçõescom as proteções diferenciais e proteçãode terra do primário, pois poderá haverdesligamento indevido na energização.
% forma de onda, a duração e o valor dacorrente inrush dependem de váriosfatores.
[ (amanho do transformador) quanto menor o
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(amanho do transformador) quanto menor otransformador, maior a corrente inrush em m!ltiploscorrente nominal. Ouanto N duração, quanto maior otransformador, mais tempo irá durar a corrente inrush.
[ *mped+ncia do sistema atrás do transformador)quanto maior a pot-ncia de curtocircuito do sistemaque fica atrás do transformador maior poderá ser acorrente inrush. % duração poderá aumentar se a
pot-ncia de curtocircuito for baixa.[ :as propriedades magn#ticas do material do n!cleo)
quanto pior a qualidade da chapa utilizada para aconfecção do n!cleo, mais severa será a corrente de
magnetização do transformador. "s transformadoresatuais são proHetados com chapas de aço silício.laminado com grão orientado cuHas densidades de fluxovariam entre &.$ a &.Z$ (esla. Ouando os
transformadores são proHetados com estas densidades
Norma ANSI C57.12.00-2000
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Norma ANSI C57.12.00 2000
Csta norma define quatro categorias de transformadores a saber)
Transformadores cateor!a I
São transformadores trifásicos de &$ >D% a $33 >D% ou de $>D% a$33 >D% monofásicos.
Transformadores cateor!a II
São transformadores trifásicos de $3& >D% a $333 >D% ou de $3&>D% a
&77Z >D% monofásicos.Transformadores cateor!a III
São transformadores trifásicos de $33& >D% a 63333 >D% ou de
&77A >D% a &3333 >D% monofásicos.
Transformadores cateor!a I" São transformadores trifásicos \ 63333 >D% ou \ &3333 >D%
monofásicos.
Norma IEEE Std C57.10#-1##$ e ANSI C$7.#1-2000
Cstas normas definem as capacidades t#rmicas dos
Su%orta&!'!dade Trm!ca (ST)
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Su%orta&!'!dade Trm!ca (ST)
:efine o limite t#rmico do transformador e depende danorma em que # fabricado.
Norma N* 5$5+,1##$:evido N conexão dos transformadores, a corrente de faltaN terra no secundário vista pelo primário, em pu, pode sermenor. %ssim, a suportabilidade t#rmica do transformadordeve ser deslocada para se garantir a sua proteção.
(a) P!c-u% da un!dade tem%or!ada
7/21/2019 SEMINARIO CONVERSÃO
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(a) P!c-u% da un!dade tem%or!ada
:epende de vários fatores, tais como tipo de aterramento dosistema a montante, tipo do transformador e de conexão dotransformador a Husante, etc.
% faixa de aHuste utilizada fica entre 83 % e &83 % F834 a $34da corrente nominal do circuitoG.
(&) Tem%or!a/oom os rel#s eletromec+nicos, estes dispositivos normalmentepossuíam faixa de aHuste de 3.$ % a 8 %, eram aHustados no
mínimo, ou seHa em 3.$ %, eram instant+neos e nestes aHustesnão operavam na energização de transformadores. om oadvento dos rel#s estáticos e posteriormente os rel#snum#ricos digitais, a utilização inicial destes valores de 3.$ % etemporização instant+nea mostrouse ineficiente, pois, emmuitas vezes, atuava na energização dos transformadores.:evido ao teor de 6] harmQnica, m!ltiplas na corrente inrushFenergização do trafoG e erros de (s os rel#s podem operar. %partir destes eventos, foram adotados os seguintes crit#riospara o aHuste de transformadores com conexão delta noprimário.
2 ;
7/21/2019 SEMINARIO CONVERSÃO
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)ROTE12O DE TERRA DO SECUND;R$O
(a) P!c-u% da n!dade Tem%or!ada:epende do tipo de aterramento e da tensão secundária.Sistemas aterrados por resist-ncia são aHustados para &34 dacorrente do resistor.
Sistemas solidamente aterrados de baixa tensão são
aHustados no máximo em &833 %.(&) Tem%or!a/o
:evem coordenar com a maior saída da barra. Cm sistemasde m#dia tensão, aterrados por resist-ncia, devese protegero limite t#rmico da resist-ncia
Fpor exemplo &3 sG. Cm sistemas de baixa tensão, devemproteger o 0C
F6333 %B & sG. :evese manter os tempos sempre os maisbaixos possíveis, com seletividade e proteção.
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Cura de h!sterese re'at!a aos %ontos to a t5 da cura .
Cura de h!sterese
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*e'a/o entre f'u3o4 cura de h!sterese e corrente!nrush.
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Corrente !nrush de um transformador rea'.
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Prote/o de so&recorrente de fase t%!ca de umtransformador tr!6nu'o-estre'a.
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Austes da un!dade de terra em %r!m8r!o de transformadores
conectados em de'ta.
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TEM)ERATURA EM
TRANSFORMADORES
T J t d 3( $TOG
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Te!J!eto do 3(eo $TOG(ermQmetro com haste rígida Figura 6aG
(ermQmetro com capilar Figura 6b e 6cG
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Te!J!eto de $!age! T'!ica $TEG
Conto(adoes Micopocessados
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Conto(adoes Micopocessadosde Te!peatua
( 5&) Figura $bG, controlador,normalmente chamado de monitor detemperaturaB possui entrada para sensorde temperatura. 0ormalmente estesensor # um 1(&33 Figura $aG, mas
pode ser feito em u&3. (amb#m possuientrada para um sinal de ( , utilizadopara compensação da temperatura doenrolamento, ou seHa, entre outrasfunções, fornece a temperatura do @leo e
do enrolamento
Conto(adoes Micopocessados
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Conto(adoes Micopocessadosde Te!peatua
(58) Figura $cG, serve para indicarapenas a temperatura de doisenrolamentos e não possui entradapara sensor da temperatura do@leo. 1ortanto, deve ser usado em
conHunto com o (5&
Conto(adoes Micopocessados
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Conto(adoes Micopocessadosde Te!peatua
1(&33) Figura $aG, # construído com sensor de platinaque permite a leitura da temperatura de M 8$W at# A$3W.Ouando há variação de temperatura, sua resist-nciaQhmica muda Fráfico&G, permitindo desta forma aconversão desta resist-ncia em temperatura atrav#s do
transdutor de temperatura. :evemse observarperiodicamente os contatos e condições físicas do bulbo efiação do 1(&33.
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CUR$OS$DADES
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• TEM)ERATURA
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\6$^ M &,$ %0"S
_&8^ M $8 %0"S
5%(C<*%*S :*C<C0*%:"S• TAMAN?O % SC" M 5C0"<
% TJC" M 5%*"<
CS1%`" S*"• )OT<NC$A % SC" M 8$5D%FC%"JG
% TJC" M 88$5D%FCG
•
CUSTO % SC" M 5C0"<
% TJC" M 5%*"<
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R f i &i&(i .fi
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Refeencias &i&(iog.ficas0
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tutorials.9s?transformer?currenttransformer.htmluile, %.B 1aterson, . F&UZZG. Clectrical 1o9er
Sstems, volume um, pagina 66&C Cquipamentos Cl#tricos S?%(ransmissão
e :istribuição5anual &3333AU86&Z<ev.3& M&8?83&3
REFERENCIA CLÁUDIO MARDEGAN éengenheiro eletricista formao !ela EscolaFeeral e Engenharia e Ita"u#$ %atualmente