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SISTEMA DE PROTEÇÃO E MEDIÇÃO
Aula 03
Transformadores de corrente
Luiz Guilherme Riva Tonini
Professor Adjunto – Estácio de Sá – Campus Vitória
Doutorando em Engenharia Elétrica - UFES - Campus Vitória
(27) 9-9977-4865 – [email protected]
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Transformadores de Corrente: Funcionamento, Aplicações e Características, Notas de aula de Máquinas Elétricas
AULA DE TRANSFORMADORES DE CORRENTE
Tipologia: Notas de aula
2021
1 / 40
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SISTEMA DE PROTEÇÃO E MEDIÇÃO
Aula 03
Transformadores de corrente
Luiz Guilherme Riva Tonini Professor Adjunto – Estácio de Sá – Campus Vitória Doutorando em Engenharia Elétrica - UFES - Campus Vitória (27) 9-9977-4865 – [email protected]
SISTEMA DE PROTEÇÃO E MEDIÇÃO
ROTEIRO
- Introdução aos sistemas de Proteção
- Transformadores de Instrumentos
- Relé de proteção
- Relé de sobrecorrente
- Relé de diferencial
- Relé de tensão
- Coordenação das proteções
- Proteção de Equipamentos
SIMBOLOGIA
A simbologia padrão dos TCs mostra os terminais primários de alta tensão H1 e H2 e os terminais secundários X1 e X2.
Modelos industriais têm os terminais de alta tensão marcados como P1 e P2 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.
CIRCUITO EQUIVALENTE
A transformação da corrente entre os circuitos primário e secundário é feita sem perdas, com a impedância de dispersão do primário ZP multiplicada pelo quadrado da relação N² quando referida ao secundário ZS.
Os componentes de perdas no núcleo por correntes parasitas e por magnetização são dados por Zm e a impedância de carga é dada por Zc.
1 /n
Zm Zc
CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
A corrente que circula no secundário provoca uma queda de tensão na sua impedância interna e na impedância da carga conectada que afeta o fluxo principal, exigindo uma corrente magnetizante diretamente proporcional. A impedância do primário não afeta a exatidão do TC, apenas adicionada à impedância do circuito de alimentação.
O erro do TC é resultado sensivelmente da corrente que circula no ramo magnetizante. A corrente secundária somada à corrente magnetizante deve ser igual a corrente que circula no primário.
Quando o núcleo entra em saturação, exige uma corrente de magnetização muito elevada, deixando de ser transferida para a carga, provocando assim um erro de valor considerável na medida secundária.
TIPOS DE TC
O tipo é definido pelo modelo do enrolamento primário, já que o 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.
- Enrolado;
- Barra;
- Bucha;
- Tipo Janela;
- Tipo Núcleo Dividido;
- Tipo com vários enrolamentos primários;
- Tipo com vários núcleos;
TIPO BARRA
Transformador cujo enrolamento primário é constituído por uma barra. Este tipo usa o cabo real ou a barra do circuito principal como o enrolamento primário, o que equivale a um único giro. Eles são totalmente isolados da alta tensão de operação do sistema e são geralmente parafusados ao dispositivo de transporte de corrente.
TIPO TOROIDAL
Consiste de um núcleo em anel, núcleo toroidal, com enrolamentos secundários. Este tipo não contêm um enrolamento primário. Em vez disso, a corrente que flui no condutor pode ser medida fazendo o condutor passar através de uma janela ou orifício no transformador toroidal.
TIPO NÚCLEO DIVIDIDO
Transformador em que parte do núcleo é separável ou basculante. A vantagem deste tipo é permitir que ele seja aberto, instalado e fechado, sem desconectar o circuito ao qual eles estão conectados. São similares ao tipo janela.
TIPO COM VÁRIOS ENROLAMENTOS PRIMÁRIOS
Transformador com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente.
CARACTERÍSTICAS – BAIXA TENSÃO
Os TCs de baixa tensão normalmente têm o núcleo fabricado em ferro-silício de grãos orientados e está, juntamente com os enrolamentos primário e secundário, encapsulado em resina epóxi, submetida a polimerização, o que lhe proporciona endurecimento permanente, formando um sistema inteiramente compacto e dando ao equipamento características elétricas e mecânicas de grande desempenho.
- Incombustibilidade do isolamento;
- Elevada capacidade de sobrecarga, dada a excepcional qualidade de condutividade térmica da resina epóxi;
- Elevada resistência dinâmica às correntes de curto-circuito;
- Elevada rigidez dielétrica.
CARACTERÍSTICAS – MÉDIA TENSÃO
Os TCs de média tensão são normalmente construídos em resina epóxi, quando destinados às instalações abrigadas. Também são encontrados transformadores de corrente para uso interno, construídos em tanque metálico cheio de óleo mineral e provido de buchas de porcelana vitrificada comum aos terminais de entrada e saída da corrente primária conforme figura a seguir.
Os transformadores de corrente fabricados em epóxi são normalmente descartados depois de um defeito interno.
Não é possível a sua recuperação. Os transformadores de corrente de alta tensão para uso ao tempo são dotados bucha de porcelana vitrificada com saias, comum aos terminais de entrada da corrente primária.
Os transformadores de corrente destinados a sistemas iguais ou superiores a 69 kV têm os seus primários envolvidos por uma blindagem eletrostática, cuja finalidade é uniformizar o campo elétrico.
CARGA NOMINAL
Os TCs devem ser especificados de acordo com a carga que será ligada no seu secundário. Dessa forma, a NBR 6856/81 padroniza as cargas secundárias de acordo com a Tabela abaixo:
FATOR DE SOBRECORRENTE
Ou fator de segurança, é o fator pelo qual se deve multiplicar corrente nominal primária do TC para se obter a máxima corrente no seu primário até o limite de sua classe de exatidão. A NBR 6856/81 especifica de sobrecorrente para serviço de proteção em 20 vezes a corrente nominal.
Quando a carga ligada a um TC for inferior à carga nominal deste equipamento, o fator de recorrente é alterado sendo inversamente proporcional à referida carga. Conseqüentemente , a proteção natural que o TC oferecia ao aparelho fica prejudicada.