Universidade Federal de Itajubá - UNIFEIDisciplina EEL505 - Medidas
TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOS
T f d d P t i l (TP)T f d d P t i l (TP)Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial (TP) eee e
Transformador de Corrente (TC)Transformador de Corrente (TC)Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010
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Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAISCONSIDERAÇÕES INICIAIS
52-a
52 BO
52 a
125 Vdc TP'sou TPC’s
RELÉTC's
CARGA
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAISFunção:• Retratar as condições reais de corrente e tensão de um circuito elétrico
com a fidelidade necessária, seja em regime permanente ou durante
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
, j g pfaltas.
• Isolação galvânica.
Grandeza primária Grandeza secundária
Exatidão e IsolamentoExatidão e Isolamento
NormalizadaFácil utilizaçãoSem risco para a segurança pessoal e patrimonial
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Sem risco para a segurança pessoal e patrimonial
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
TC
Cargaelétrica
TP
TC
Relé 21Wattímetro
outros
Três tipos básicos convencionais:
Transformadores de Potencial (TP’s)Transformadores de Corrente (TC’s)
T f d d P t i l C iti (TPC’ )
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Transformadores de Potencial Capacitivos (TPC’s)
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Revisão da Teoria Básica de Transformadores
• Princípio de Funcionamento– Transformação Eletromagnética. φ
2
2
β = .. . ch
EkN f S V1 V
2
E2
• Tensões e correntes primárias são transformadas para valoressecundários adequados para uso em relês, medidores e outrosinstrumentos. Em geral, 115[V] e 5[A].
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
• Circuito Equivalente:2 1
1 1
100 100− Δ=
( . ). .KnV V VV V
I1 I2TP ou TCTP ou TC
2 1 0
1 1
100 100−=
( . ). .Kn I I II I
L1 L2 R2R1
I1 I2
Io
IwV1 V2
Z ZcIμ
E2 Iw V1 V2 Zc
= +I I I2β = . Ek
N f STransformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2010
1 0 2= +I I I 2 . . chN f S
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Circuito Io
Equivalente:
E2
Iμ
E2
2 1 100 100− Δ=
( . ). .KnV V V 2 1 0100 100−=
( . ). .Kn I I I
Erro % tensão Erro % corrente
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1 1
100.V V 1 1
100.I I
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAISNotas:
• Perdas:Devido a indução magnética não ser linear e nem biunívoca– Devido a indução magnética não ser linear e nem biunívoca ,a cada ciclo ter-se-á o laço de histerese.
β* perdas por histerese
qualidade do aço
β
Hβ* perdas por Foucault
lâminas
Hβ μ=
lâminas
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H
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS• A reatância de magnetização representa a parcela que consome Iμ,
logo:
0 μ= + WI I IIw E2
I0Iμ
• Com a conexão uma carga de impedância Zc teremos:
2
2
β = .. .T
ch
Z IkN f S
ZT – Impedância total do secundário incluindo a carga;Sch – Seção da chapa;N Número de espiras do secundário
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fN2 – Número de espiras do secundário.
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INTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Normas:
• NBR 6820 – TP’s Ensaios
• NBR 6821 – TC’s EnsaiosNBR 6821 TC s Ensaios
• NBR 6855 – TP’s Espec. ABNTABNT
• NBR 6856 – TC’s Espec.
• IEEE C 57.13 (ANSI)
• IEEE C 37.110
• IEC série 185 186
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• IEC série 185, 186
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TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSTRANSFORMADORES TRANSFORMADORES
PARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOSPARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS T f d dT f d d
PARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS T f d dT f d dTransformadores de Transformadores de
PotencialPotencialTransformadores de Transformadores de
PotencialPotencialPotencialPotencialPotencialPotencial
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
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TRANSFORMADORES PARA TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSINSTRUMENTOSINSTRUMENTOSINSTRUMENTOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIAL
a) Considerações Iniciais
b) Erros Introduzidos)
c) Classes de Exatidão
d) Características Construtivas
) E ifi õ Bá ie) Especificações Básicas
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Função: Reproduzir a tensão primária no secundário, em níveisnormalizados (115 ou 115/√3 [V]) - economia e segurança.
Instalação: Externa (ao tempo) ou interna (abrigada)
Condição de funcionamento: a vazioCondição de funcionamento: a vazio– Circuitos voltimétricos (30 < Zc < 1200 Ω)– Tensão secundária praticamente constante
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ERROS INTRODUZIDOS
Relação de transformação: 1 1= =TPN VKN V
Erros: Nenhum equipamento é ideal!V1 ≠ V2 em módulo e ângulo
2 2N V
V1 ≠ V2 em módulo e ângulo
2 1 100 100⎛ ⎞− Δ
= =⎜ ⎟⎝ ⎠
. Erro percentual de tensaoTPK V V VV V
Causa: Quedas de tensão no secundário (passagem da corrente
1 1⎜ ⎟⎝ ⎠
pV V
Causa: Quedas de tensão no secundário (passagem da correntede carga I2) e no primário (passagem da corrente de carga mais acorrente a vazio I0 + I2).
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
Ip Is
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ERROS INTRODUZIDOS
Diagrama Fasorial do TPIm
Lp Ls RsRp
Ia
p
Vp Vs
Z Zc
Ie
EsIm
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ERROS INTRODUZIDOS
Fatores que determinam a exatidão:Fatores que determinam a exatidão:
P j t t ãProjeto e construção;Condições do sistema elétrico, tais como a tensão e a frequência;Carga conectada no secundário do TP.
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ERROS INTRODUZIDOS
+δmin
Comportamento dos erros em função da carga secundária
VA
0,8Vn1,2Vn
Vn
1 2Vn
VA
1,2Vn
-ε Vn
0,8Vn
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-δ (cosφ = 0,8)
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ERROS INTRODUZIDOS
• De acordo com as normas vigentes (ANSI C57.13 – ABNT NBR 6855) aclasse de precisão de um TP, expressa em %, é o erro máximo admissível quep , p %, qo TP pode introduzir na medição de uma potência;
• Três classes: 0 3; 0 6 e 1 2 ;• Três classes: 0,3; 0,6 e 1,2 ;
• A ABNT prevê ainda uma classe de precisão de 3%, a qual não tem limited â l d fde ângulo de fase;
• As normas estipulam que os limites de erros devem ser mantidos entre 90%p qe 110% da tensão nominal, entre o funcionamento a vazio e sob carga, comfp no sistema primário do TP, compreendido entre 0,6 e 1,0, uma vez que esseslimites definem o traçado dos paralelogramos.
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p g
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
FCR
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CLASSES DE EXATIDÃO
1 010
1,012
1,014Erro de tensão %
1 00
-1,20
-1,40
FCR
1,2%
1,004
1,006
1,008
1,010
-0,40
-0,60
-0,80
-1,00 0,6%
0,3%
1,000
1,002
1,004
0,998
0
-0,20
0,40
+0,20
0,994
0,996
0,992
+0,60
+0,40
+0,80
0,988
0,990
0,986
+1,20
+1,00
+1,400 10 20 30 40 50 60 7070 60 50 40 30 20 10
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Ângulo de fase (δ) em minutos
0 10 20 30 40 50 60 7070 60 50 40 30 20 10+_
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Os TP’s podem ser considerados como Transformadores deOs TP s podem ser considerados como Transformadores dePotência funcionando a uma carga muito reduzida, de modo que as quedascorrespondentes de tensão sejam igualmente de valor reduzido.
C t iCaracteriza-se por:
• Resistências e reatâncias de fuga do primário e secundárioResistências e reatâncias de fuga do primário e secundário com valores os menores possíveis;
• Corrente de magnetização relativamente fraca e uma indução nominal fixada a um valor moderado.
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
Tipos
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
• Relação única; relação dupla, com primário em duas seções; duas relações com derivações no primário; duas relações com derivações no secundário; dois enrolamentos secundáriosderivações no secundário; dois enrolamentos secundários.
Conexões• Conexão V; • Conexão estrela aterrada; • Conexão estrela aterrada-triângulo aberto.
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVASTP's do tipo seco - resina epoxi ou papel impregnado em óleo –
BT - MT - AT - EAT
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
TP's do tipo seco - resina epoxi ou papel impregnado em óleo - BT - MT - AT - EAT
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASTP's do tipo seco - resina epoxi ou papel
impregnado em óleo - BT - MT - AT - EAT
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Prof. Clever ‐ UFMG
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS
Tensões nominaisTabela I
(NBR 6855)
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS
O ponto fundamental é o aterramento dos sistemas elétricos !!
Grupos de ligação
• GL 1 – fase-fase (isolamento pleno)
• GL 2 – fase-terra (isolamento reduzido)
GL 3 f (i l l )
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• GL 3 – fase-terra (isolamento pleno)
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Grupo de ligação
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASGrupo de ligação
• GL 1 – fase-fase (isolamento pleno);• GL 2 – fase-terra (isolamento reduzido);GL 2 fase terra (isolamento reduzido);• GL 3 – fase-terra (isolamento pleno).
Além do grau de isolamento (testes de tensão aplicada e induzida)outras diferenças fundamentais irão aparecer entre os três grupos, tais como apotência térmica nominal e ensaios de aquecimento.
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Tensões nominaisT b l I (NBR 6855)
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICAS• Tabela I (NBR 6855)
Sinais padronizados• (:) relações nominais; (-) tensões nominais de enrolamentos
dif t (/) t õ l õ i i btid d i ãdiferentes; (/) tensões e relações nominais obtidas por derivação;(x) tensões primárias nominais e relações nominais deenrolamentos série paralelo.
Níveis de IsolamentoNíveis de Isolamento• NI = TA/NBI/NBS – Tabela II (NBR 6821)
_____ /_____ / _____ kVTensão aplicada Tensão de
manobra (BSL) para
tensões
Nível Básico de
Isolamento
Tensão aplicada ao dielétrico
(60Hz) - 1 min. com valores especificados superiores ou
iguais a 345 kVonda
200x2000μs
para Impulso Atmosférico (BIL) - onda
1,2X50 μs
especificados por norma.
Este ensaio só deve ser
aplicado uma
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aplicado uma única vez.
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Carga nominal
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASg• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos
conectados no secundário do TP.Cl d tidã %Classe de exatidão %
• 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,6; 1,2; 3• A escolha da classe de exatidão dos TP’s depende da precisão dosA escolha da classe de exatidão dos TP s depende da precisão dos
aparelhos a serem conectados devem ser compatíveisEx.: Classe : 0,3% - Laboratórios, medidas de energia
0,6% - Instrumentação geral e integradores1,2% - Instrumentação geral e relés de proteção
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Carga nominal
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASg• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos
conectados no secundário do TP.
75
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C i l
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASCarga nominal
• Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos conectados no secundário do TP.
ANSI C57.13 - 2008 ABNT NBR 6855 – 1992Designação VA f.p. Designação VA f.p.Designação VA f.p. Designação VA f.p.
w 12,5 0,10 P12,5 12,5 0,10x 25 0,70 P25 25 0,70y 75 0,85 P75 75 0,85y 75 0,85 P75 75 0,85z 200 0,85 P200 200 0,85zz 400 0,85 P400 400 0,85
E 0 3P75 O f b i t t
Conectando-se até 75 VA, o
Ex. : 0,3P75 ==> O fabricante garante que:
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o transformador de potencial
permanece dentro da classe de exatidão igual a 0,3%
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TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
Potência Térmica
TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL
ESPECIFICAÇÕES BÁSICASÉ a carga máxima que pode ser suportada pelo transformador de potencial
continuamente, sem exceder seus limites prescritos de elevação de temperatura(classe A).
• GL1 e GL 2 não deve ser inferior a 1,33VAn• GL3 não deve ser inferior a 3,6VAn
* A diferença entre estes grupos pode ser melhor compreendida, estudando-ç g p p p ,se o Anexo I (NBR6855).
Ambiente de utilização• Uso exterior ou interior• Posição de montagem• Vertical ou invertida
Observações complementaresObservações complementaresPolaridade e marcações
• Subtrativa – Primário (H), secundário (x) ou (x, y, z)M i d dá i
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Manuseio do secundário
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