Transformador de corrente

4. TRANSFORMADOR DE CORRENTE

[ESTUDO DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE UTILIZADOS EM INSTRUMENTAÇÃO - TIAGO STAUDT]
Os transformadores de corrente são comumente utilizados para sensoriamento de correntes elétricas em sistemas de potência de corrente alternada. Nestes sistemas, as correntes normalmente são altas e os TC’s reduzem seus níveis para os dispositivos de proteção e medição atuarem. Estes instrumentos podem ser encontrados em réles de proteção, disjuntores eletrônicos, conversores de frequência, reguladores de tensão, ou, ainda, em qualquer lugar onde se deseje mensurar uma corrente elétrica alternada.

[Tudo sobre Transformador de Corrente - RDT RAGEMG]
Para quem não sabe um transformador de corrente ou TCs ,são muitos usados nas indústrias ou empresas de pequeno ou grande porte. Um transformador de corrente tem como objetivo de indicar o valor da corrente elétrica que está circulando em um determinado circuito através de condutores elétricos. Para que se tenham acesso ao valor de corrente elétrica indicado pelo transformador de corrente ou TCs, tem que usar o que chamamos de medidores amperímetros

4.1. SIMBOLOGIA

A simbologia padrão dos transformadores de corrente (TCs) mostra os terminais primários de alta tensão H1 e H2 e os terminais secundários X1 e X2. O ponto, para transformadores com polaridade aditiva, indica onde entra a corrente no primário e onde sai a corrente no secundário (defasamento de 180°).

Modelos industriais de TCs têm os terminais de alta tensão marcados como P1 e P2 (Primário 1 e Primário 2), sendo que em muitos casos pode haver diferentes ligações do circuito primário que permitam alterar a relação de transformação. Os terminais secundários são marcados como 1s1, 1s2, 2s2… (número, algarismo, número), indicando respectivamente o número do enrolamento, o símbolo de terminal secundário (s) e o número da derivação do terminal secundário.

4.2. DEFINIÇÃO

4.3 FUNÇÕES

[Catálogo Transformadores de Corrente - Arteche]
Os transformadores de corrente (TC) foram desenhados para reduzir a corrente para valores tratáveis e proporcionais à corrente primária original. Separam os instrumentos de medida, contadores, relés, etc. do circuito de alta tensão.

APLICAÇÕES

TERMINOLOGIA

CLASSIFICAÇÃO

Os transformadores de corrente são classificados em dois tipos:

1. Transformadores de Corrente para serviços de medição

Utilizados para medição de correntes em alta tensão, possuem características de boa precisão (ex.: 0,3%-0,6% de erro de medição) e baixa corrente de saturação (4 vezes a corrente nominal).

2. Transformadores de Corrente para serviços de proteção

Utilizados para proteção de circuitos de alta tensão, são caracterizados pela baixa precisão (ex.: 3% de erro de medição) e elevada corrente de saturação (da ordem de 20 vezes a corrente nominal).

#. Isolamento em papel-óleo
#. Isolamento a gás
#. Isolamento seco

CONSTITUIÇÃO

São classificados de acordo com o modelo do enrolamento primário, já que o enrolamento secundário é constituído por uma bobina com derivações (taps) ou múltiplas bobinas ligadas em série e/ou paralelo, para se obter diferentes relações de transformação. Quanto aos tipos construtivos, os TCs mais comuns, são:

A. Tipo Barra

Transformador de corrente cujo enrolamento primário é constituído por uma barra fixada através do núcleo do transformador, conforme mostrado abaixo.

B. Tipo Enrolado

Este tipo é usado quando são requeridas relações de transformações inferiores a 200/5. É aquele cujo enrolamento primário é constituído de uma ou mais espiras envolvendo o núcleo do transformador, conforme ilustrado abaixo.

C. Tipo Bucha

Consiste de um núcleo em forma de anel (núcleo toroidal), com enrolamentos secundários. Sua instalação é feita na bucha dos equipamentos ( transformadores, disjuntores, etc.), que funcionam como enrrolamento primário, de acordo como mostrado abaixo.

D. Tipo Janela

    Tem construção similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primário e o secundário é o ar. 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.

E. Tipo Núcleo Dividido

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.

F. Tipo com vários enrolamentos primários

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

G. Tipo com vários núcleos secundários

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.

H. Tipo com vários enrolamentos secundários (um núcleo)

É aquele constituído d
e 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.

I. Tipo derivação no secundário

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.

FUNCIONAMENTO

[Transformadores de Corrente - Siemens]
Um transformador de corrente ou simplesmente TC é um dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, uma amostra da corrente que circula no enrolamento primário. Esta corrente tem proporções definidas e conhecidas, sem alterar sua posição vetorial.

{ width=80% }

[ESTUDO DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE UTILIZADOS EM INSTRUMENTAÇÃO - TIAGO STAUDT]
Conceitualmente, do ponto de vista eletromagnético, não há diferenças entre os transformadores de tensão e os de corrente, pois os fenômenos físicos envolvidos se aplicam da mesma maneira a eles. Do ponto de vista prático, eles se diferenciam principalmente pela forma como são excitados eletricamente. Para o caso do transformador de potencial, a tensão elétrica no enrolamento secundário é imposta pela tensão de excitação no enrolamento primário de maneira proporcional à relação de espiras. A corrente elétrica é uma consequência da carga que está conectada ao transformador. Já os TC’s se caracterizam por serem excitados por uma corrente elétrica no enrolamento primário que impõe uma corrente proporcional à relação de espiras no enrolamento secundário do TC, a priori independente da carga que está conectada ao dispositivo. Eles operam normalmente em curto circuito ou então com uma baixa impedância conectada nos terminais do secundário. Na prática, o limite da faixa de operação é obtido quando a tensão induzida no secundário (em função da corrente de excitação do primário) é tal que provoque a saturação no núcleo [7]. De maneira simplificada, pode-se afirmar que o funcionamento de um transformador de corrente não é dependente da tensão nos seus terminais, mas sim limitado por ela.

ESPECIFICAÇÃO

[Transformadores de Corrente - Siemens]
As relações mais utilizadas no mercado são de xx/5A e xx/1A, ou seja, a corrente do primário é amostrada e tem como saída no secundário 5A ou 1A. Por exemplo: 1000/5A – Uma corrente no primário de 0 a 1000A é amostrada e no secundário teremos 0 a 5A. Esta aplicação é largamente utilizada em circuitos de medição, onde seria economicamente inviável medir utilizando equipamentos para altas correntes.

ENSAIOS REALIZADOS

Classe de Exatidão

[Transformador de Corrente - Punaro Bley]
Devido aos erros existentes no TC, assim como no TP, como em qualquer máquina eletromagnética, que variam com o tipo de carga que é ligada ao seu secundário , são fixadas condições de ensaio dos mesmos, de acordo com as normas técnicas existentes, para se determinar as condições de aplicação e a qualidade dos equipamentos que implica em custos maiores ou menores. Assim, também, é definida a classe de exatidão dos TC´s.

Um TC pode ser enquadrado em uma ou mais classes de exatidão abaixo, conforme a sua aplicação, conforme a tabela a seguir:

void loop()
{
	// analogWrite(6, 127); // DEBUG -- Gera PWM na freq 976Hz
	// -----------Laço 1--------------------------------------------
	unsigned long currentMillis_INT0 = micros();
	if (currentMillis_INT0 - previousMillis_INT0 >= MainPeriod)
	{
		previousMillis_INT0 = currentMillis_INT0;
		// need to bufferize to avoid glitches
		unsigned long _duration_INT0 = duration_INT0;
		unsigned long _pulsecount_INT0 = pulsecount_INT0;
		duration_INT0 = 0; // clear counters
		pulsecount_INT0 = 0;
		float Freq_INT0 = 1e6 / float(_duration_INT0);
		Freq_INT0 *= _pulsecount_INT0; // Freq_INT0 guarda o valor da Frequência sem o Filtro
		freqs_INT0 = filterValue_INT0(Freq_INT0, weightFactor_INT0); // freqs_INT0 guarda o valor da Frequência filtrada
		if (freqs_INT0 > FreqTrigger_INT0)
		{
			PORTB |= _BV(PB5); //SET PIN 13 HIGH
		}
		else
		{
			PORTB &= ~_BV(PB5); //SET PIN 13 LOW
		}
	}
	// ----END----Laço 1--------------------------------------------
}

INSTALAÇÃO

O modo de ligação é extremamente importante, pois se ligado de maneira errada o transformador irá sofrer danos irrecuperáveis.

A ligação dos terminais deve ser feita da seguinte maneira:

Primário: a bobina deve ser ligada uma fase;
Secundário: os terminais devem ser ligados em curto-circuito (impedância nula), caso contrário, terá um circuito aberto que irá saturar o TC e danificá-lo.

MANUTENÇÃO

NORMAS

ABNT NBR 6856

REFERÊNCIAS

#. Transformadores de Corrente - Siemens
#. Catálogo Transformadores de Corrente - Arteche
#. Estudo de Transformadores de Corrente utilizados em instrumentação - TIAGO STAUDT
#. Transformador de Corrente - Punaro Bley
#. Tudo sobre Transformador de Corrente - RDT RAGEMG