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Arquivo:TC-138kV.jpg

Um Transformador de corrente ou simplesmente TC é um dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, a corrente que circula em um enrolamento primário com sua posição vetorial substancialmente mantida, em uma proporção definida, conhecida e adequada. Os transformadores de corrente, também chamados de transformadores de instrumentos, utilizados em aplicações de alta tensão (situações essas onde circulam, frequentemente, altas correntes), fornecem correntes suficientemente reduzidas e isoladas do circuito primário de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção.

Princípios BásicosEditar

Arquivo:Transformador Basico.gif

Segundo a lei de Faraday-Neumann-Lenz se uma tensão variável {v_1}\, for aplicada no enrolamento primário de {N_1}\, espiras será produzido um fluxo magnético variável \Phi_M\, induzido no núcleo que, por sua vez, irá induzir no enrolamento secundário de {N_2}\, espiras uma tensão variável (AC) {v_2}\, que, com o enrolamento secundário aberto, tentará se opor à variação de fluxo que a produziu.


{v_1} = {N_1} \frac {d \Phi_M}{dt}     e     {v_2} = {N_2} \frac {d \Phi_M}{dt}    portanto:    \frac{v_1}{v_2}=\frac{N_1}{N_2} (1)

onde:

  • v_1 e v_2 são as tensões nos enrolamentos,
  • N_1 e N_2 são o número de espiras nos enrolamentos,
  • d \Phi_M / dt é a variação de fluxo mútua em relação ao tempo comum aos dois enrolamentos

Como a potência em um transformador de corrente ideal permanece inalterada nos dois enrolamentos, pela Lei da Conservação de Energia, tem-se que:

 P_1 = P_2 \,\!     logo, tem-se que:     V_1 I_1 = V_2 I_2 (2)\,\!

De (1) e (2) obtém-se a equação fundamental do transformador de corrente ideal:

\frac {I_1}{I_2}= \frac{N_2}{N_1}

A relação das correntes primária e secundária é inversamente proporcional à relação dos enrolamentos. Isso nos leva a concluir que, para reduzir 100 vezes a corrente primária, devemos ter no enrolamento secundário 100 vezes o número de espiras do enrolamento primário. -->

Simbologia e ConvençõesEditar

Arquivo:TC Simbolo.gif

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.


Circuito EquivalenteEditar

O circuito equivalente aproximado para um transformador de corrente é mostrado na figura ao lado, onde a transformação da corrente entre os circuitos primário e secundário é feita sem perdas. A impedância de dispersão do primário Z1 é multiplicada pelo quadrado da relação quando referida ao secundário. A impedância de dispersão secundária é Z2. 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.

Arquivo:TC-Equiv-Simpl.jpg


Este circuito generalizado pode ser simplificado como mostrado no esquema ao lado. A impedância primária Z1 pode ser desprezada, uma vez que o reduzido número de espiras no primário (o que é verdadeiro para a maioria dos TCs comerciais) tem pequena resistência e pouca dispersão. A corrente através do ramo magnetizante Xm é Im, chamada corrente de excitação. A corrente de excitação é atrasada de 90° em relação a V1'.

Tipos construtivosEditar

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:

  • Tipo enrolado

Este tipo é usado quando são requeridas relações de transformações inferiores a 200/5. Possui isolação limitada e portanto, se aplica em circuitos até 15kV. Ocorre quando o enrolamento primário, constituído de uma ou mais espiras, envolve mecanicamente o núcleo do transformador.

  • Tipo barra

Transformador de corrente cujo enrolamento primário é constituído por uma barra, montada permanentemente através do núcleo do transformador.

  • Tipo bucha

Consiste de um núcleo em forma de anel (núcleo toroidal), com enrolamentos secundários. O núcleo fica situado ao redor de uma “bucha” de isolamento, através da qual passa um condutor, que substituirá o enrolamento primário. Este tipo de TC é comumente encontrado no interior das “buchas” de disjuntores, transformadores, religadores, etc..

  • Tipo janela

Tem construção similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primário e o secundário é o ar. O enrolamento primário é o próprio condutor do circuito, que passa por dentro da janela.

  • Tipo Núcleo Dividido

Transformador de corrente tipo janela em que parte do núcleo é separável ou basculante, para facilitar o enlaçamento do condutor primário.

  • Tipo com vários enrolamentos primários

Transformador de corrente com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente.

  • Tipo com vários núcleos

Transformador de corrente com vários enrolamentos secundários isolados separadamente e montados cada um em seu próprio núcleo, formando um conjunto com um único enrolamento primário, cujas espiras (ou espira) enlaçam todos os secundários.

ClassificaçãoEditar

Arquivo:TC-Curva.jpg

Os transformadores de corrente são classificados em dois tipos:

  • 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).

  • Transformadores de Corrente para serviços de proteção

Utilizados para proteção de circuitos de alta tensão, são caracterizados pela baixa precisão (ex.: 10%-20% de erro de medição) e elevada corrente de saturação (da ordem de 20 vezes a corrente nominal).

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