1.2 - Transformador de Corrente

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Universidade Federal de Itajubá - UNIFEIDisciplina EEL505 - Medidas

TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS

Transformadores deTransformadores de

TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS PARA INSTRUMENTOS

Transformadores deTransformadores de

Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009

Transformadores de Transformadores de CorrenteCorrente

Transformadores de Transformadores de CorrenteCorrente


TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE


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TRANSFORMADORES PARA TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOSINSTRUMENTOS

a) Considerações Iniciais

b) Paralelogramo de Exatidão

c) Exatidão

d) Curva de Magnetização

TRANSFORMADORES DE CORRENTE


e) Enrolamentos Distribuídos

f) Principais Características

g) Características Construtivas

h) Características Básicas para Seleção de TC



CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O TC tem o primário em sériecom o circuito que se deseja fazer amedição ou a proteção.

Obedece também o mesmoprincípio da transformaçãoeletromagnética, porém com duascondições especiais de funcionamento:


1)1) AA correntecorrente primáriaprimária ééabsolutamenteabsolutamente independenteindependente dodotransformadortransformador propriamentepropriamenteditodito..

2)2) FuncionaFunciona praticamentepraticamente ememcurtocurto--circuitocircuito..

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Instalação: Externa ou interna.



Representação:

Relação de transformação:

Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/20091 2

2 1

nTC

n

I nKI n

= =

n1 n2I1

I2 Zc


L2 R2

I1 I2



Io

Circuito Equivalente

Em um TC as causas dos erros se apresentam de uma forma completamente diferente:as impedâncias primárias não exercem qualquer influência sobre a precisão do TC,

t i t d i d i dâ i é i li h l d

L2 R2

IμIwV1 V2

Z Zc

Io


somente introduzindo uma impedância em série com a linha, a qual pode serdesprezada. Assim, o erro será unicamente devido à corrente de magnetização I0.

1 2 0I I I= + 1 2 0

1 1

100 100%I I II I−

ε = ⋅ = ⋅

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Exatidão: Fatores de influência:‐ Projeto e construção;



‐ Condições do sistema elétrico (freqüência, formas de onda, camposmagnéticos intensos);

‐ Carga conectada no secundário do TC.

Para serviço de medição: É o máximo erro admissível que o TC pode introduzir na medição de uma potência.

Classes: 0 3%;


Classes: 0,3%; 0,6%; 1,2%; 3%.

Carga (ϕ)

W

V I

I’


1,010

1,012

1,014

Erro de relação %

‐1,00

‐1,20

‐1,40

FCR

1,2%

0 6%

TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DEDE

1,000

1,002

1,004

1,006

1,008

0,994

0,996

0,998

0

‐0,20

‐0,40

‐0,60

‐0,80

+0,60

+0,40

+0,20

0,6%

0,3%

PARALELOGRAMO DE EXATIDÃO

CORRENTECORRENTE


0,988

0,990

0,992

0,986

Ângulo de fase (δ) em minutos

+1,20

+1,00

+0,80

+1,400 10 20 30 40 50 60 7070 60 50 40 30 20 10

+‐

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Exatidão para serviço de proteção:É o má imo alor admissí el de erro relati o entre as correntes primária e

EXATIDÃO


É o máximo valor admissível de erro relativo entre as correntes primária e secundária, desde a corrente nominal até 20 vezes a corrente nominal do TC.

Classes: 5% e 10%Conforme descrito anteriormente, o erro de precisão nos TC’s é função da corrente demagnetização I0, que está relacionada à tensão E2, desenvolvida no secundário por umarelação não-linear, que é dada pela curva de magnetização do transformador.Concluímos também que, para uma corrente secundária I2 e um número de ampéres-


volta secundários n2I2, aparecerá nos terminais secundários (incluindo o consumointerno) uma tensão V2 = ZI2.A essa tensão corresponde uma indução β e um campo H, dos quais se deduz o númerode ampéres-volta de excitação n2I0, que se pode representar pelas suas duascomponentes: a componente ativa n2Iw e a componente reativa n2Iμ.


CURVA DE MAGNETIZAÇÃO



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Melhoria da Precisão• Para se obter a melhor precisão de um TC, deve-se reduzir I0 ao mínimo.

I é í l d d i



Isso é possível de duas maneiras:

1. Utilizando núcleos com as melhores qualidades magnéticasβ

II

I15000


H

III

5000

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2. Diminuir o valor de E2.

kEI1 I2

ENROLAMENTOS DISTRIBUÍDOS


⇒ Tornar os valores de R2 e L2 os menores possíveis.• R2 até o limite tecnicamente viável• X2 ≅ 0 !!!

2

2 ch

kEn f S

β = 2 2TE Z I=L2 R2

IμIwV1 V2

Z

Zc



ENROLAMENTOS DISTRIBUÍDOS

TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE DE

CORRENTECORRENTE


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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS


Tipos Construtivos

Isolamento : De acordo com classe de tensão- A seco (resina epoxi) –até 34,5 kV;- Papel impregnado em óleo.



Tipos Construtivos

Isolamento:



E tPara uso externo e interno InternoExterno


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Tipos Construtivos



Isolamento: Para uso externo e interno



- enrolado;- barra;

Tipos Construtivos PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS


- barra;- núcleo bipartido;- janela;- pedestal;- um ou mais secundárioOBS.:i ) cada secundário significa um

núcleo / enrolamento


núcleo / enrolamento.ii) secundário de medição‚ diferente

de secundário de proteção e um não pode ser utilizado como outro e vice-versa.

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Na maioria dos casos um TC comporta vários núcleos cada um com um

Tipos ConstrutivosPRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS


Na maioria dos casos, um TC comporta vários núcleos, cada um com umenrolamento secundário, porém o enrolamento primário e o isolamento sãocomuns. Os núcleos são destinados a diferentes funções, como, por exemplo, umnúcleo que alimenta aparelhos de medição e um ou vários outros destinados aalimentar relés de proteção.Deve-se notar que, em uma construção normal, o funcionamento de cada núcleo éindependente dos demais. Pode-se muito bem escolher relações de transformaçãodiferentes para otimizar a construção e, por exemplo, definir o núcleo de medidaa partir da máxima corrente de carga e os núcleos de proteção em função da


p d co e e de c g e os úc eos de p o eç o e u ç o dcorrente de falta.

400‐5A 2000‐5A

ProteçãoMedição


CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS



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Sinais PadronizadosPRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS


• ( - ) correntes nominais de enrolamentos diferentes• ( : ) exprimir relações nominais• ( / ) separa correntes primárias ou relações obtidas por derivações

secundárias. Ex.: 150/200 – 5A• ( x ) separa correntes primárias ou relações obtidas por bobinas

série-paralelas no primário. Ex.: 100x200 – 5A


• Ex.: 150x300x600-5A


Corrente nominal

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC


As correntes e relações normalizadas estão indicadas na norma NBR 6856 - 1992


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Corrente nominal



Notas:• Escolhe-se a corrente nominal normalizada sempre acima da corrente

de serviço e verifica-se a condição 20xIn no caso de TC’s de proteção.• Corrente de 1 A deve ser escolhida, sempre que o comprimento da

fiação entre o TC e os aparelhos for relativamente grande, causandoquedas de tensão acima de 10%.


• No caso de TC’s com várias relações, todas elas devem estar contidasnas tabelas.

• Os TC’s devem ser selecionados para serviço de medição, de tal modoque a corrente de serviço esteja compreendida entre 10% e 100% dacorrente nominal primária.


Nível de isolamento: idem TP's



Nível de isolamento: idem TP s

Fator térmico: É um fator multiplicativo da corrente nominal, para oqual o TC poderá funcionar em regime permanente sem exceder o seulimite de temperatura.

Por norma ft: 1,0 - 1,2 - 1,3 - 1,5 - 2,0


Ex. TC 1000 – 5, ft = 1.21200 – 6 A continuamente

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Classe e carga de exatidãoMedição :



ç- Classes: 0,3% ; 0,6% e 1,2%

- Carga:

ABNT – NBR 6856 IEEE ANSI C57.13 - 2008

Designação VA f.p

C2,5 2,5 0,9 B0,1C5,0 5,0 0,9 B0,2


C5,0 5,0 0,9 B0,2C12,5 12,5 0,9 B0,5C25 25 0,5 B1,0C50 50 0,5 B2,0C100 100 0,5 B4,0C200 200 0,5 B8,0

OBS.: A norma americana IEEE especifica o "BURDEN" em ohmsEx.: 0,6C50 ou 0,6B2,0


As cargas padronizadas dos TC’s são designadas pela letra “C” seguida doú d lt é d t t dá i i l

CARGA DE EXATIDÃO


número de volt-ampére correspondente a corrente secundária nominal.

0 3C25


0,3C25

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Proteção :



Proteção :É importante fazer uma comparação entre algumas normas:1 - Antiga norma americana (ASA)

A classe de exatidão ‚ designada por 2 símbolos

H - Alta impedância (High)L - Baixa impedância (Low)

Também é especificada a tensão secundária nominal: aquela que o TC fornece parauma determinada carga padrão, quando a corrente secundária for igual a 20 vezes a


corrente nominal. O erro não deve ultrapassar 10% ou 2,5% conforme especificado.Ex. : 10 H 100

100 Volts (20xIn) => Z = 1 [Ω] ou 25 [VA]

Tipo alta impedância (High)

10 % é a exatidão


2 - ANSI IEEE - C57.13 - 2008A classe de exatidão para TC de proteção‚ designada por 2 símbolos que descrevem



A classe de exatidão para TC de proteção‚ designada por 2 símbolos que descrevem efetivamente o desempenho para o estado permanente.C - (Calculated) : São os TC’s nos quais o fluxo de dispersão no núcleo não tem efeitoapreciável na relação de transformação dentro de limites de corrente (1 a 20 x In) ecarga padrão. A relação pode ser calculada através das curvas de excitação e circuitosequivalentes.T - (Tested) : São os TC’s nos quais o fluxo de dispersão no núcleo tem efeito apreciávelna relação de transformação dentro de limites de corrente (1 a 20 x In) e carga padrão.Um efeito apreciável é definido como uma diferença de 1% entre a correção de relaçãoatual e a correção de relação calculada usando se curvas de excitação Essa relação


atual e a correção de relação calculada usando-se curvas de excitação. Essa relaçãodeve ser testada.Também é especificada a tensão secundária nominal: aquela que o TC fornece parauma determinada carga padrão, quando a corrente secundária for igual a 20 vezes acorrente nominal. O erro não deve ultrapassar 10% ou 2,5% conforme especificado.

Ex. : T 100

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2 - ANSI IEEE - C57.13 - 2008



T - (Tested) :Ex. : T 100



3 - ABNT - EB-251/1972CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC


Os TC's para proteção são especificados:

A - alta impedância (a reatância secundária não pode ser desprezada)B - baixa impedância (a reatância secundária pode ser desprezada)

Classe : 2,5% ou 10%


ε20% é o erro percentual quando a corrente nominal secundária (Ins) atinge20 vezes o seu valor.

Carga nominal ‚ especificada em VA.Ex. : A 10 F20 C25

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4 - ABNT - NBR6856 - SET - 1981



Os TC's de proteção devem ser enquadrados numa das seguintes classes deexatidão: 5 ou 10%.Considera-se que um TC de proteção está dentro de classe de exatidão se o seuerro de relação percentual não ultrapassar o valor especificado, desde a correntesecundária nominal até 20 vezes a mesma, com carga igual ou inferior anominal.

B (B i tâ i ) O d l ã t l d d t i d


B - (Baixa reatância) - O erro de relação percentual pode ser determinado porcálculo uma vez que a reatância de dispersão do enrolamento secundário podeser desprezada.A - (Alta reatância) - TC de alta reatância cujo erro de relação percentual deveser determinado por ensaio de exatidão.


Tensão secundária nominal:



Tensão secundária nominal:É a tensão que aparece nos terminais da carga nominal imposta ao

TC, quando a corrente atinge 20 vezes a corrente secundária nominal, semque o erro exceda ao valor especificado (5 ou 10%).

Ex. : 10 A 100


OBS.: A classe de exatidão em TC's com derivação no secundário,refere-se somente ao funcionamento com o maior número de espiras.

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Observação final



Observação final

Nunca abrir o secundário de um TC quando o mesmo estiver energizado!




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Obrigado pela atenção !!Obrigado pela atenção !!


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