Medidas
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TRANSFORMADORES DE
MEDIDAS ELÉCTRICAS
Grupo I
׃
Songo, Outubro de 2014
INTRODUCÃO
TRANSFORMADORES DE MEDIDAS
ELÉCTRICAS
Os transformadores de medida são
equipamentos eléctricos projectados
especificamente para alimentarem instrumentos
eléctricos de medição controle e protecção;
Existem dois tipos de transformadores de medida:
Transformadores de corrente (TC);
Transformadores de potencial (TP).
Transformador de corrente (TC): o enrolamento
primário é ligado em série com um circuito
elétrico e o enrolamento secundário se destina a
alimentar bobinas de corrente de instrumentos
elétricos de medição, controle ou proteção;
Transformador de potencial (TP): o enrolamento
primário é ligado em paralelo com um circuito
elétrico e o enrolamento secundário se destina a
alimentar bobinas de potencial de instrumentos
elétricos de medição, controle ou proteção.
Finalidades
Fornecer alimentação elétrica a reles ou
medidores com intensidades de
corrente(TC) ou voltagem(TP) proporcionais
às existentes no circuito de potência;
Reduzir níveis de corrente e de tensão,
tornando reles e medidores de fabricação
compacta reduzindo custos.
TRANSFORMADORES DE CORRENTE (TC)
Os transformadores de
corrente são
equipamentos que
permitem aos
instrumentos de medição
e proteção funcionarem
adequadamente sem que
seja necessário
possuírem correntes
nominais de acordo com a
corrente de carga do
circuito ao qual são
ligados.
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
TC TIPO BARRA
O seu enrolamento
primário é constituído
por uma barra fixada
através do núcleo do
transformador.
TC TIPO ENROLADO
É aquele cujo
enrolamento primário é
constituído de uma ou
mais espiras
envolvendo o núcleo
do transformador
TC TIPO JANELA
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.
TC TIPO BUCHA
Semelhante ao TC do
tipo barra, porém sua
instalação é feita na
bucha dos
equipamentos
(transformadores,
disjuntores, etc.), que
funcionam como
enrolamento primário.
TC DE NÚCLEO DIVIDIDO
É aquele cujas
características são
semelhantes às do tipo
janela, em que o
núcleo pode ser
separado para permitir
envolver o condutor
que funciona como
enrolamento primário
TC COM VÁRIOS ENROLAMENTOS PRIMÁRIOS
É aquele constituído de
vários enrolamentos
primários montados
isoladamente e apenas
um enrolamento
secundário
TC COM VÁRIOS NÚCLEOS NO
SECUNDÁRIOS É aquele constituído de
dois ou mais
enrolamentos secundários
montados isoladamente,
sendo que cada um
possui individualmente o
seu núcleo, formado,
juntamente com o
enrolamento primário, um
só conjunto
TC COM VÁRIOS ENROLAMENTOS
SECUNDÁRIOS
É aquele constituído de
um único núcleo
envolvido pelo
enrolamento primário e
vários
enrolamentossecundári
os, e que podem ser
ligados em série ou
paralelo.
TC TIPO DERIVAÇÃO NO SECUNDÁRIO
É aquele constituído de
um único núcleo
envolvido pelos
enrolamentos primário e
secundário, sendo o
enrolamento do
secundario provido de
uma ou mais derivações.
CARACTERISTICAS ELÉTRICAS
Ip = Ic + Is
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
ELÉTRICAS
Correntes nominais;
Cargas nominais ;
O factor de sobre-corrente;
𝐹 =𝐶𝑛
𝐶𝑠× 𝐹𝑠
Onde:
𝐹- Fator de sobre-corrente
𝐶𝑠- Carga ligada ao secundário, em VA;
𝐹𝑠- Fator de sobre-corrente nominal ou de
segurança;
𝐶𝑛- Carga nominal, em VA.
Corrente de magnetização;
Fator térmico nominal;
Corrente térmico nominal;
Fator térmico de curto-circuito.
CLASSIFICAÇÃO
Os transformadores de corrente para medição;
Os transformadores de corrente para proteção.
TRANSFORMADORES DE
CORRENTE PARA SERVIÇO DE
MEDIÇÃO
São usados transformadores de corrente com
vários núcleos.
Nos equipamentos são especificados seus
parametros, devendo o projetista reservar uma
unidade independente para a proteção, quando
for o caso.
Factor de sobrecarga o seu núcleo é especificado para entrar em
saturação para correntes superiores à corrente
nominal vezes o fator de sobrecorrente.
𝐹𝑠 =corrente primária nominal de segurança(𝐼𝑝𝑠 )
corrente nominal primária do TC (𝐼𝑛𝑝)
ERROS DOS
TRANSFORMADORES DE
CORRENTE
Os transformadores de corrente se caracterizam, entre outros elementos essenciais, pela relação de transformação nominal e real.
Para a qual o equipamento foi projetado,
obtém realizando medidas precisas em laboratório,
os erros de relação,
os erros de ângulo de fase,
Em geral, os erros de relação e de ângulo de fase dependem do valor da corrente primária do TC, do tipo de carga ligada no seu secundário
ERRO DE RELAÇÃO DE
TRANSFORMAÇÃO
É aquele que é registrado
na medição de corrente
com TC, onde a corrente
primária não corresponde
exatamente ao produto
da corrente lida no
secundário.
Entretanto, este erro pode
ser corrigido através do
fator de correção de
relação dado pela
equação:
𝐹𝐶𝑅𝑟 = 1 +𝐼𝑒
𝐼𝑠
Relação Nominal
𝐾𝑛 =𝐼𝑝𝑛
𝐼𝑠𝑛
Relação Real
𝐾𝑟 =𝐼𝑝
𝐼𝑠
Fator de Correlação de Relação
𝐹𝐶𝑅𝑟 =𝐾𝑟
𝐾𝑛
Erro
𝜖% =𝐾𝑛𝐼𝑠−𝐼𝑝
𝐼𝑝𝑥100 ou Єc% =
100 - FCRc%
ERRO DE ÂNGULO DE FASE
É o ângulo (ß) que mede a defasagem entre a corrente vetorial primária e o inverso da corrente vetorial secundária.
ẞ = 2.600 x (FCRp –FCTp)
CLASSE DE EXATIDÃO DOS TC
Para aferição e calibração: 0,1;
Medidores de demanda e consumo : 0,3;
Medidores de custos industriais: 0,6;
Alimentação de reles de ação direta: 3,0
TRANSFORMADORES DE
CORRENTE DESTINADOS A
PROTEÇÃO
Os transformadores de corrente para serviço de proteção
apresentam um nível de saturação elevado.
EXEMPLO DE APLICAÇÃO DE
TC
Uma medição efetuada por um
amperímetro indicou que a corrente
no secundário de um transformador
de corrente suprindo uma
determinada carga é de 4,16A.
Calcular o valor real desta corrente
no circuito primário, sabendo-se que
o TC é de 400-5A e apresenta um
fator de correção igual a 100,5%.
EXEMPLO DE APLICAÇÃO
DOS TC
𝐾𝑛 =𝐼𝑝𝑛
𝐼𝑠𝑛=
400
5= 80
𝐼𝑛𝑝= 𝐾𝑛x Is = 80 x 4,16 = 332, 8 A (corrente não corrigida)
Para FCRp = 100,5%, o valor de Є% é:
Є% = (100,5 – 100) = 0,5%
Logo, o valor verdadeiro da corrente é:
𝐼𝑟𝑝 = 332,8 −332,8×0.5
100= 331.14 𝐴
TRANSFORMADORES DE
POTENCIAL (TP)
são equipamentos que
permite a medição e a
protecção dos
equipamentos de medida
Os TTs possuem um
enrolamento primário
com muitas espiras e um
secundário onde se tem
uma tensão desejada.
Desta forma os instrumentos de medição são
dimensionados em tamanhos reduzidos com
bobinas e demais componentes de baixa
isolação, promovendo economia e segurança.
Os transformadores de tensão são utilizados
em aparelhos com elevada impedância
Em geral os TT`s são instalados juntamente
com os TC`s .
TIPOS DE TRANSFORMADORES
DE POTENCIAL
Existem dois tipos de Transformadores de
potencial (TP’s), que são:
TT’s indutivos e os capacitivos.
A utilização do último é mais conveniente e
económica em circuitos de alta tensão.
As explanações a seguir versam sobre os TP’s
indutivos, os quais são amplamente utilizados
na indústria. Seu princípio de funcionamento é
idêntico ao dos transformadores de potência.
CONSTITUIÇÃO
O transformador de
potencial é constituído
por:
Núcleo ferromagnético;
Espiras do enrolamento
primário
Espiras do enrolamento
secundário
ENROLAMENTO
Os enrolamentos do primário e secundário
do transformador de potencial (TP) são
normalmente de cobre e tem uma camada
de verniz sintético como isolante.
NÚCLEO
O núcleo é constituído por um material
ferromagnético que na maioria das vezes
são ligas de ferro, carbono, silício.
Destacam-se duas formas de construção: Núcleos laminados ;
Nucleos toroidais.
Núcleos laminados
São núcleos compostos por chapas
laminadas de material ferromagnético,
isoladas, e prensadas para formar o núcleo,
com o intuito de atenuar as correntes
induzidas no núcleo.
NÚCLEOS TOROIDAIS
São núcleos que têm a forma fechada do
anel que elimina as aberturas de ar
inerentes na construção de um núcleo. As
bobinas primárias e secundárias são
enroladas de maneira concêntrica para
cobrir a superfície inteira do núcleo. Isto
minimiza o comprimento do fio
necessitado, e fornece também a selecção
para minimizar o campo magnético do
núcleo de gerar interferência
electromagnética.
PRINCÍPIO DE
FUNCIONAMENTO
Quando aplicada a tensão no primário, estamos pondo em circulacao uma corrente eléctrica. Tal corrente eléctrica irá gerar um fluxo magnético no núcleo ferromagnético do transformador,a variação de fluxo magnético sobre uma placa condutora gera uma corrente parasita ou corrente de Foucault. Esta corrente passará a fluir pelo núcleo do transformador. Pela lei da indução de Faraday, o fluxo magnético gerado pelo enrolamento primário do transformador irá então passar pelo enrolamento secundário, onde o volume de espiras é reduzido devido a aplicação do transformador de potencial. Com este fluxo magnético passando pelo núcleo do transformador temos então uma corrente induzida no enrolamento secundário do transformador. E, portanto esta corrente irá gerar uma tensão de saída V2 nos terminais do secundário.
APLICAÇÕES
Transformador a óleo;
Transformador a seco.
CARACTERÍSTICAS
A tensão no circuito secundário é normalmente
menor;
São dimensionados para suportar uma
sobretensão de 15% ou 90% de tensão primária
nominal, com frequência nominal, sem exceder
os limites de elevação de temperatura;
São utilizados para alimentar instrumentos de
alta impedância, tendo no secundário uma
corrente muito pequena;
CLASSE DE EXATIDÃO DOS TP
EXEMPLO DE
APLICAÇÃO
No ensaio de um TP de 13.800-115V, obteve-se
UPa=13.800V; USM= 113,6𝑉
𝐾𝑛 =13800
115 = 120; 𝐾𝑟 =13800
113,6= 121,47 ;
𝐹𝐶𝑅 =𝐾𝑟
𝐾𝑛=
121,47
120= 1,01225
𝐹𝐶𝑅 𝑝 =𝐾𝑟
𝐾𝑛× 100% = 1,01225 × 100% =
101,225%
Erro de relação percentual: 𝜀𝑝 = (100 −
101,225)%= − 1,225%
CONCLUSÃO
obrigado