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Índice
- 11 – TENSÃO/CORRENTE/POTENCIA :
- 11.1 - CORRENTE CC
- 11.1.1 - Resistor Shunt
- 11.1.2 - Sensor de Efeito HALL................................................................................................
- 11.1.3 - Transformador CC.......................................................................................................
- 11.1.4 - Relê térmico - Relé de Sobrecarga de corrente..............................................................
- 11.2 - CORRENTE CA
- 11.2.1 – Tipo de TC’s................................................................................................................
- 11.3 - TENSÃO CC
- 11.4 - TENSÃO CA
- 11.5 - TRANSDUTORES DE POTÊNCIA C.A.
- 11.6 - MEDIDORES MULTI-GRANDEZAS:
- 11.7 –EXERCÍCIOS.......................................................................................................
Capítulo 11
11 – TENSÃO/CORRENTE/POTENCIA :
11.1 - CORRENTE CC
Normalmente não se encontra com facilidade no mercado sensores lineares para medição de corrente contínua (CC) de valores elevados, contudo existem soluções atuais que permitem uma boa precisão com um custo razoável. 11.1.1 - Resistor Shunt Consiste numa resistência de baixo valor colocada em série com o circuito que se pretende medir a corrente. Mede-se então a queda de tensão entre os terminais do dispositivo e amplifica-se o sinal. Pode-se utilizar tanto em circuitos com tensões contínuas como com alternadas. 11.1.2 - Sensor de Efeito HALL O efeito Hall foi descoberto em 1879 por Edward E. Hall. Os sensores de Hall são constituídos de dispositivos semicondutores e estes são influenciados por um campo magnético. Por uma placa condutora passa a corrente do circuito, e perpendicularmente tem-se um campo magnético, isto faz gerar nas laterais da placa uma diferença de potencial (Lei de Lorentz) do qual se conecta num circuito de controle. Esta diferença de potencial é o chamado de Tensão de Hall. Ver o princípio de funcionamento no capítulo sobre Sensores de Posição/Deslocamento (Sensores de Campo Magnético). Figura 11.1 Transformador CC 11.1.3 - Transformador CC O transformador CC, consiste em núcleo Ferro-Silício do tipo toroidal no qual são bobinados três enrolamentos secundários, dos quais dois com o mesmo número de espiras. Os três são ligados em série e aqueles com o mesmo n.º de espiras, são ligados em oposição de fase. No primário é aplicado uma tensão pulsante e o
Com a circulação da corrente nominal do motor (para a qual o relé está regulado), os bimetais curvam-se. Isto porque o bimetal é composto de dois materiais com coeficientes de dilatação diferentes: a curvatura do bimetal se dá para o lado do material de menor coeficiente, como mostra a figura abaixo. Figura 11.3 – Princípio do bimetal Quando a corrente que está circulando é a nominal de motor, a curvatura dos bimetais ocorre, mas não é suficiente para o desarme do relé. No caso de uma sobrecarga, os bimetais apresentarão uma curvatura maior. Com isto ocorrerá o deslocamento da alavanca de desarme. Este deslocamento é transferido ao circuito auxiliar, provocando, mecanicamente, o desarme do mesmo. Figura 11.4 - Relê térmico Aquecendo-se a mola bimetálica com um enrolamento de resistência de Níquel-Cromo , os dois metais tendo os coeficientes de dilatação muito diferentes, dilatam-se desuniformemente e se terá, durante um certo tempo (da ordem de alguns segundos), o encurvamento da mola bimetálica levando ao acionamento dos contatos. Na Figura 11.2, é indicado um relê térmico no qual o tempo (em função da temperatura) de funcionamento pode ser variado entre certos limites agindo sobre uma mola de regulação.
Figura 11.5 - Relê térmico com parafuso de regulação Os reles térmicos são usados naqueles casos em que os intervalos de tempo entre duas sucessivas excitações são relativamente longas, porque a lâmina bimetálica requer um certo tempo de resfriamento para retornar, para a posição de repouso, que pode alcançar também um minuto. O inconveniente dos reles é que são sensíveis a temperatura do ambiente; essa pode ser evitada através de um parafuso de regulação ou por meio de uma segunda lâmina bimetálica compensatória, não aquecida que vem disposta no lado inverso daquela que determina o funcionamento do relê. O princípio de funcionamento dos reles térmicos, resume-se na flexão de uma lâmina bimetálica, tendo poucos contatos (1NA e 1NF) e geralmente um só contato reversível. Figura 11.6 - Relê térmico usado no campo de proteção de motores Os reles térmicos possuem largo emprego em função da extrema facilidade de utilização e a segurança de funcionamento, no campo de proteção de motores. Na Figura 11.3, é mostrado um relê térmico fazendo parte de uma série de faixas para correntes nominais compreendidas entre 0,13A à 630A. Até uma corrente nominal de 110A o relê é inserido diretamente, para correntes superiores a inserção é feita por meio de um redutor de corrente incorporado.
Por este motivo, nunca se usa fusível no secundário dos TC’s. 11.2.1 – Tipo de TC’s Conforme a disposição dos enrolamentos e do núcleo, os TC’s podem ser classificados no seguintes tipos: 1º.) TC tipo enrolado : TC cujo enrolamento primário, constituído de uma ou mais espiras, envolve mecanicamente o núcleo do transformador. Figura 11.8 - TC tipo enrolado 2º.) TC tipo barra : TC cujo primário é constituído por uma barra, montada permanentemente através do núcleo do transformador. Figura 11.9 - TC tipo barra
3º.) TC tipo janela : TC sem primário próprio, construído com uma abertura através do núcleo, por onde passará um condutor do circuito primário, formando uma ou mais espiras. Figura 11.10 - TC tipo janela 4º.) TC tipo bucha : tipo especial de TC tipo janela, projetado para ser instalado sobre uma bucha de um equipamento elétrico, fazendo parte integrante deste. Figura 11.11 - TC tipo bucha
tensão, se utiliza pequenos transformadores de baixa potência de uso genérico (comercial) para se coletar uma baixa tensão no secundário (0 a 12V – Por exemplo) proporcional a tensão a ser monitorada/controlada e dai conectar ao circuito de controle. Figura 11.13 - Divisor de Tensão Capacitivo 11.5 - TRANSDUTORES DE POTÊNCIA C.A. Os transdutores de potência Ativa (Watt) e Reativa (VAr) convertem a potência C.A. em uma saída proporcional C.C. para serem usados com equipamentos de indicação, registradores, em controle de processos, etc. São construídos com componentes de alta exatidão, conservando a precisão de 0,25% da leitura incluindo variações de tensão, corrente, fator de potência e carga, dentro dos campos especificados.
- Entrada e saída isoladas galvânicamente.
- Atendem a rigorosos testes contra surtos. Os modelos combinados WATT/VAr indicam ambas as medições em um único aparelho, com saídas independentes, reduzindo espaços de utilização em painéis e principalmente custos.
- Aplicação: Os transdutores cada vez mais adquirem importante papel no campo da medição e controle. Usados em conjunto com instrumentos convencionais de bobina móvel ou registradores, estas unidades são convenientes para a indicação local ou remota, possibilitando reduções de custo nas instalações primárias e de operação. As modernas técnicas que empregam controle central com base em microprocessadores e funções de indicação dependem amplamente do uso de transdutores adequados.
- Ligações: Os transdutores são ligados ao circuito a ser controlado através de transformadores de medição ou diretamente, dependendo da amplitude da grandeza a ser monitorada. Os transdutores fornecem um sinal analógico de corrente ou tensão contínua proporcional à função de entrada que está sendo medida, e devem ser instalados sempre que possível próximas à fonte a medir sendo o sinal enviado ao ponto remoto para fins de indicação ou de processamento. Figura 11.14 – Esquema de ligação para compartilhamento do transdutor de corrente entre indicador de corrente e o medidor de potência.
- Quais as vantagens e desvantagens da utilização dos relés térmicos? Como a temperatura ambiente pode influenciar na precisão deles e o que pode ser feito para amenizar tal inconveniente?
- Assinale com Verdadeiro (V) ou Falso (F). Justifique as falsas: ( ) O resistor Shunt só pode ser usado para medir corrente contínua; ( ) O campo magnético no núcleo do transformador C.C. se deve apenas à passagem de corrente pelo condutor a ser medido e pelo enrolamento ligado à fonte C.A, não havendo a necessidade de um imã permanente; ( ) Os enrolamentos com mesmo número de espiras não são ligados em oposição de fase porque, nesse caso, a tensão no secundário seria constante. ( ) A diferença entre os coeficientes de dilatação dos metais que formam o par bimetálico do relé térmico define sua sensibilidade; ( ) Os relés térmicos só podem ser inseridos diretamente no circuito se a corrente do mesmo estiver compreendida entre 0,13A e 630A.
- Por que o secundário de um T.C. nunca pode ficar em aberto, e quanto ao secundário de um T.P. pode ficar?
- Marque a(s) opção(ões) abaixo de acordo com a seguinte afirmação: o uso em um sistema de controle de um T.C. com uma corrente nominal muito maior do que a que reconhecidamente passará pelo circuito pode afetar sua: a-) estabilidade; b-) precisão; c-) velocidade de resposta; d-) sensibilidade.
- Faça um rápido comentário acerca de cada tipo de T.C abordado, analisando os casos em o uso de cada um deles é mais adequado.
- Suponha que para o monitoramento de um sistema de 600kVA e 3,8kV de linha, um técnico do tenha especificado um T.P. de 2300/115V e um T.C. de 50/5A, classe de isolação de 10kV e fator térmico 2,0. Critique, com base nos dados disponíveis, a escolha de seus equipamentos. Em seguida, assuma o lugar do técnico e solucione eventuais problemas que possa ter detectado.
- O que são e como funcionam os transdutores de potência? Por que se pode afirmar que com o crescente uso de sistemas de controle microprocessados, esses dispositivos têm adquirido papel cada vez mais importante?
- Discorra acerca da necessidade de utilização de medidores multi-grandezas nas indústrias.
