Transformador de corrente

Transformador de corrente

Transformador de Corrente (TC), é um tipo de “transformador de instrumentação”. Ou seja, é projetado para produzir uma corrente alternada em seu enrolamento secundário que é proporcional à corrente medida em seu primário. Por exemplo, os TCs podem medir correntes de um ramal alta tensão com segurança. A saber, a passagem de corrente neste ramal induz uma corrente no TC em valor adequado a medição. O princípio de operação de um transformador de corrente básico é ligeiramente diferente daquele de um transformador de tensão comum.

Ao contrário da tensão ou do transformador de potência o transformador de corrente consiste em apenas uma ou muito poucas voltas como seu enrolamento primário. Este enrolamento pode ser de uma espira achatada, de uma bobina de alta resistência enrolada em volta de seu núcleo.

O enrolamento secundário, no entanto, pode ter um grande número de voltas. Dessa maneira a bobina é enrolada em um núcleo laminado de material magnético de baixa perda. Este núcleo tem uma grande área de seção transversal de forma que a densidade de fluxo magnético criada é baixa. Para isso se usa um fio de área transversal muito menor, dependendo de quanto a corrente deve ser reduzida.

Ao contrário de um transformador de tensão, a corrente primária de um TC não depende da corrente de carga secundária. A corrente secundária é normalmente classificada em 1 ou 5 Amperes por padrão.

Tipos de Transformador de Corrente

Existem três tipos básicos de transformadores de corrente: enroladotoroidal e barra .

  • Enrolado – O enrolamento primário do transformador é eletricamente conectado em série com o condutor onde flui a corrente a ser medida. A intensidade da corrente secundária depende da relação de voltas do transformador.
  • Toroidal – Estes não contêm um enrolamento primário. Em vez disso, o condutor que transporta a corrente a ser medida passa por uma janela ou orifício do TC. Alguns transformadores de corrente têm um “núcleo dividido” para ser aberto, instalado e fechado, sem desconectar o circuito ao qual eles estão conectados.
  • Barra – Este tipo de TC usa um condutor real ou barra no circuito principal como o enrolamento primário. Essa barra é instalada em série com o circuito principal. Dessa maneira a corrente gera uma queda de tensão na barra proporcional a corrente circulante. A tensão fornecida é isolada da alta tensão de operação do sistema.

Os transformadores de corrente podem reduzir ou reduzir os níveis de corrente de milhares de amperes para uma saída padrão de uma relação conhecida para 5 Amps ou 1 Amp para operação normal. Assim, instrumentos e dispositivos de controle pequenos e precisos podem ser usados ​​com TCs porque estão isolados de qualquer linha de alta voltagem. Há uma variedade de aplicações de medição e usos para transformadores de corrente, como medidores de Wattímetros, medidores de fator de potência, medidores de watt-hora, relés de proteção ou bobinas de trip em disjuntores magnéticos ou MCBs.

Simbologia

Geralmente transformadores de corrente e amperímetros são usados ​​juntos como um par combinado. Para isso o transformador de corrente é tal que forneça uma corrente secundária máxima correspondente a uma deflexão em escala total no amperímetro. Na maioria dos transformadores de corrente existe uma relação inversa aproximada entre as duas correntes nos enrolamentos primário e secundário. É por isso que a calibração do TC geralmente é para um tipo específico de amperímetro.

A maioria dos transformadores de corrente tem uma classificação secundária padrão de 5A com as correntes primária e secundária sendo expressas como uma razão de 100/5. Ou seja, a corrente primária é 20 vezes maior que a corrente secundária. Sendo assim, quando 100 amperes estiverem fluindo no condutor primário, isso resultará em 5 amperes fluindo no enrolamento secundário. Um transformador de corrente de, digamos, 500/5, produzirá 5A no secundário para 500A no condutor primário, 100 vezes maior.

Teoria Matemática

Um TC, como qualquer outro transformador, deve satisfazer a relação de transformação:

a partir do qual obtemos:

A relação atual irá definir a relação de voltas. Como primário geralmente possui uma ou duas voltas, o secundário pode ter várias centenas de voltas. Ou seja, a relação entre o primário e o secundário pode ser muito grande. Por exemplo, suponha que a classificação atual do enrolamento primário seja 100A. O enrolamento secundário tem a classificação padrão de 5A. Então, a razão entre as correntes primária e secundária é de 100A-para-5A ou 20: 1. Em outras palavras, a corrente primária é 20 vezes maior que a corrente secundária.

Razão de Voltas Primárias do Transformador de Corrente

Deve-se notar, no entanto, que um transformador de corrente classificado como 100/5 não é o mesmo que um classificado como 20/1. Isso ocorre porque a taxa de 100/5 expressa a “corrente nominal de entrada / saída”. Esses valores são as correntes reais e não a relação das correntes primárias para as secundárias. Observe também que o número de voltas e a corrente nos enrolamentos primário e secundário estão relacionados por uma proporção inversa.

Mudanças relativamente grandes na relação de transformadores de corrente podem ser alcançadas modificando o número de voltas primárias através da janela do TC. Em princípio uma volta primária é igual a uma passagem. Sendo assim, mais de uma passagem pela janela resulta na sua razão sendo modificada. Por exemplo, um transformador de corrente com uma relação de 300A/5A pode ser alterado para 150A/5A ou mesmo 100/5A. Para que isso ocorra, deve-se passar o condutor da linha principal através de sua janela interna duas ou três vezes como mostrado. Isso permite que um TC de valor mais alto forneça uma corrente máxima para o amperímetro, quando usado em linhas de corrente primárias menores.

Exemplo do Transformador de Corrente

Um TC do tipo barra que tem 1 volta no seu primário e 160 voltas no seu secundário. Em conjunto deve ser usado amperímetros padrões que têm uma resistência interna de 0,2Ω. O amperímetro é necessário para fornecer uma leitura total quando a corrente primária é de 800A. Calcule a tensão secundária máxima no amperímetro.

Corrente Secundária:

Tensão através do amperímetro:

Podemos ver que, como o secundário do TC está conectado em um amperímetro com resistência muito pequena, a queda de tensão no enrolamento secundário é de apenas 1,0 volts quando a corrente primária for total.

No entanto, se o amperímetro foi removido, o enrolamento secundário efetivamente se torna em circuito aberto. Portanto, o transformador atua como um transformador de elevação. Isso se deve em parte ao aumento muito grande no fluxo de magnetização no núcleo secundário.

Os resultados são uma voltagem muito alta induzida no enrolamento secundário igual à razão de: Vp (Ns / Np) sendo desenvolvida através do enrolamento secundário. Por exemplo, suponha que o TC acima seja usado em uma linha de alimentação trifásica de 480 volts à terra. Assim sendo:

A alta tensão é gerada porque a razão volts/espira é quase constante nos enrolamentos primário e secundário. Como Vs = Ns * Vp os valores de Ns e Vp são altos, então Vs é extremamente alto.

Modo de Operação

Por esta razão, um transformador de corrente nunca deve ser deixado em circuito aberto, quando operando com a corrente principal. Da mesma forma que um transformador de tensão nunca deve operar em um curto-circuito. Se a carga for removida, um curto-circuito deve ser colocado primeiro nos terminais secundários eliminando risco de choque.

Esta alta tensão ocorre quando o secundário está em circuito aberto. Como o núcleo de ferro do transformador opera em um alto grau de saturação e sem nada para pará-lo, produz uma tensão secundária anormalmente grande. Por exemplo, e em nosso TC citado acima, isso foi calculado em 76.8kV ! Esta alta tensão secundária pode danificar o isolamento ou causar choque elétrico se os terminais do TC forem acidentalmente tocados.

Transformador de Corrente Modelo Portátil

Existem muitos tipos especializados de transformadores de corrente disponíveis. Um tipo popular e portátil que pode ser usado para medir a corrente é chamado de “alicate amperímetro”.

Os alicates amperímetros abrem e fecham em torno de um condutor determinando o campo magnético em torno dele. Dessa forma, fornecem uma leitura de medição rápida em tempo real em um mostrador digital, sem desconectar ou abrir o circuito.

Assim como o amperímetro, CTs tipo braçadeira, estão disponíveis com núcleo dividido, apresentando uma extremidade removível. Desse modo, o condutor de carga ou a barra de distribuição não precisam ser desconectados. Estes estão disponíveis para medir correntes de 100 até 5000A, com tamanhos de janela quadrada de 25 a 300mm.

Aplicações

Então, para resumir, o Transformador de Corrente (CT) é um tipo de transformador. Principalmente usado para converter uma corrente primária em uma corrente secundária através de um meio magnético. Seu enrolamento secundário fornece uma corrente reduzida. Sendo assim, podendo ser usada para detectar sobrecorrente, subcorrente, corrente de pico ou condições de corrente média.

Os transformadores de corrente devem ser usados ​​como dispositivos de corrente proporcional. Portanto, um enrolamento secundário de um TC nunca deve ser operado em um circuito aberto, assim como um transformador de tensão nunca deve ser operado em um curto-circuito. Tensões muito altas serão geradas quando em operados sem carga. Isso ocorre , por exemplo, se o amperímetro for removido.

Se pretende conhecer mais sobre o autotransformador trifásico, entre em contato conosco através do telefone: (11) 4038 7080. Ou envie um e-mail para nucleoats@nucleoats.com.br pois teremos imenso prazer em te atender para otimizar a sua aquisição.

Saiba mais sobre nossos produtos :

Transformador trifásico

Autotransformador Trifásico

Trafo Transformador

Transformadores Elétricos

Transformador Isolador

Transformadores

Saiba mais sobre nossos posts :

Autotransformador

Eletromagnetismo

Transformadores isoladores

Aproveite e curta nossa página no instagram , facebook e Linkedin!

Para enviar seu comentário, preencha os campos abaixo:

Deixe uma resposta

*

Seja o primeiro a comentar!