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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
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TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009
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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
Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009
e) Enrolamentos Distribuídos
f) Principais Características
g) Características Construtivas
h) Características Básicas para Seleção de TC
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TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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:
Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009
1)1) AA correntecorrente primáriaprimária ééabsolutamenteabsolutamente independenteindependente dodotransformadortransformador propriamentepropriamenteditodito..
2)2) FuncionaFunciona praticamentepraticamente ememcurtocurto--circuitocircuito..
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Instalação: Externa ou interna.
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
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
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L2 R2
I1 I2
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
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
Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009
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;
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
‐ 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%;
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Classes: 0,3%; 0,6%; 1,2%; 3%.
Carga (ϕ)
W
V I
I’
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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
Transformador de Potencial e de CorrenteProf. Fernando Belchior – Março/2009
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
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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-
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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.
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CURVA DE MAGNETIZAÇÃO
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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CURVA DE MAGNETIZAÇÃO
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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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
CURVA DE MAGNETIZAÇÃO
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
Isso é possível de duas maneiras:
1. Utilizando núcleos com as melhores qualidades magnéticasβ
II
I15000
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H
III
5000
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2. Diminuir o valor de E2.
kEI1 I2
ENROLAMENTOS DISTRIBUÍDOS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
⇒ 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
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ENROLAMENTOS DISTRIBUÍDOS
TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE DE
CORRENTECORRENTE
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PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
Tipos Construtivos
Isolamento : De acordo com classe de tensão- A seco (resina epoxi) –até 34,5 kV;- Papel impregnado em óleo.
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Tipos Construtivos
Isolamento:
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
E tPara uso externo e interno InternoExterno
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Tipos Construtivos
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
Isolamento: Para uso externo e interno
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- enrolado;- barra;
Tipos Construtivos PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
- barra;- núcleo bipartido;- janela;- pedestal;- um ou mais secundárioOBS.:i ) cada secundário significa um
núcleo / enrolamento
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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
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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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
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CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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Sinais PadronizadosPRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
• ( - ) 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
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• Ex.: 150x300x600-5A
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Corrente nominal
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
As correntes e relações normalizadas estão indicadas na norma NBR 6856 - 1992
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Corrente nominal
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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%.
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• 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.
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Nível de isolamento: idem TP's
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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Ex. TC 1000 – 5, ft = 1.21200 – 6 A continuamente
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Classe e carga de exatidãoMedição :
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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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
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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
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número de volt-ampére correspondente a corrente secundária nominal.
0 3C25
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0,3C25
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Proteção :
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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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
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2 - ANSI IEEE - C57.13 - 2008A classe de exatidão para TC de proteção‚ designada por 2 símbolos que descrevem
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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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
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
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T - (Tested) :Ex. : T 100
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3 - ABNT - EB-251/1972CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
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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%
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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
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
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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
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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.
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Tensão secundária nominal:
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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
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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
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA A SELEÇÃO DE TC
TRANSFORMADORES DE CORRENTETRANSFORMADORES DE CORRENTE
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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FIMFIM