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marcelo-c-oliveira
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01
TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS
. INTRODUCÃO :
A função dos transformadores para instrumentos é re
~ratar as condições reais de um sistema elétrico com a fidelidade
_ecessâria.
Transformam o módulo da grandeza a ser medida sem al
erar sua natureza.
Os transformadores para instrumentos possuem uma ou
ra função importante, a de isolar o circuito primârio do secundârlo.
Hâ dois tipos de TI's: os transformadores de pote~
cial (TP's) e os transformadores de corrente (TC's) que em geral
possuem secundârios 11SV e SA respectivamente.
2. O TRANSFORMADOR DE POTENCIAL:
- Finalidade: reproduzir a tensão primâria no secundâ. ...rlO em nlvelS menores.
- A sua instalação pode ser externa ou interna (ubrigada).
- Ele alimenta a instrumentação de medição, proteçãoe controle.
- A representação da relação de transformação e, porexemplo:
TP: relação 13.800 - 11SV; relação nominal 120:1
- A polaridade é representada como num transformador
02
* *
v,
Fig. 1 - Polaridade de T.P.
2.1. DIAGRAMA EQUIVALENTE E DIAGRAMA FASORIAL:
cZ
Fig, 2 - Diagrama Equivalente do T.P.
Fig. 3 - Diagrama Fasorial do T.P.
Definiremos:
03
* Fator de Correção de Relação FCR
FCR =RELAÇÃO REAL
RELAÇÃO NOMINAL RELAÇÃO DE PLACA
FCR ideal -e 1
* Ângulo de Fase y (Erro de fase)
2.2. OS PARALELOGRAMOS DE PRECISÃO E AS CLASSES DE EXATIDÃO:
Os paralelogramos definem a área onde um determinadoTP está dentro de uma classe de exatidão. Como mostra a figura aseguir.
FCR
1.012
1.00
1,003
0,997
0,994
0.988
CLASSE 12
CLASSE 0,6
CLASSE 0,3
II I-r---
I-
I III I
II
I
II
15 30 45 60 ft min.]o
Fig. 4 - Paralelogramo de Exatidão de T.P.
04
CLASSE APLICAÇÃO
0,3 Medidas de preclsao (laboratórioe faturamento)
0,6 Medidas de energia (faturamento)
1,2 Instrumentos de painel em geral.
2.3. CARGAS NOMINAIS DOS TP'S:
Normalizado: P 12,5 - - potê!.!o numero e aP 25 cia aparente VA (ou
P 75 burden)
P 200
P 400
Para especificar um TP se faz por exemplo:
0,3 P 75
\~classelpotenciall75 VA
2.4. TENSÕES NOMINAIS PRIMÁRIAS: [v] <7"""01 1:,Q.c;.Qo ~~
116
2303450 13800
23000
34500
46000
69000575
4025
4600
6900
8050
402,5
460
2300 11500
Para ligação ~T (Grupo 2 e Grupo 3)
230/13 4600//3" 46000/13
402,5/13 6900/13 69000/13
460/13 8050/13 88000/13"
575/13 11500/13 115000/13
2300/13 13800/13 138000/13
3450/13 23000/13 161000/13
4025/13 34500/13 196000//3
230000/13
Os secundários podem ser 115 ou 115/13 conforme esp~
cificação.
2.5. ORDEM DE GRANDEZA DAS PERDAS DA BOBINA DE POTENCIAL DE ~SINSTRUMENTOS ELÉTRICOS EMPREGADOS COM TP'SI 11SV1 60 Hz:
INSTRUMENTO VA W VAR Imediclor-kw. h 5 a 8 1 a 2 4,5a7,9med í de- kVAr.h 5 a 8 1,8 a 3 4,5a7,7Wattímetro 2 a 4 2 a 4 O a 0,9VarÍmetro 2 a 4 2 a 4 O a 0,9Motor do medidor de 2,6 a 3 1,6 a 2,2 1,8a2,4demandaAutotransf. defasador 9 a 13 2,3 a 3 8,5a13Voltímetro 4 a 7 4 a 7
IO a 0,9
Frequencímetro 3 a 5 3 a 5 O a 3Fasímetro 4 a 6 4 a 5 O a 3Sincronoscópio 5 a 6 4 a 6 I O a 3Relês 16 a 50 11 30 11 a 40a I,
se
06
2.6. EXEMPLO:
Especificar um TP para medição de energla el~trica p!
~ faturamento a um consumidor energizado em 69 KV, em que serao
ilizados os seguintes instrumentos:
a) medidor de KWh com medidor de demanda
b) medidor de KVArh sem medidor de demanda
Solução:
a) Classe 0,6 ou 0,3
b) Potência ?W VAr
Medidor KWh ( bobo potencial) 2,0 7,9
Motor do medidor de demanda 2,2 2,4
Medidor KVArh ( bobo potencial) ~ 7,77,2 18,0
= Isl,84 + 324 //375,84
= 19,4 VA
Especificar 0,3 ou 0,6 P 25
- Relação 69 KV/115 + 600:1
Existem outras especificações a acrescentar tais co
mo: potência t~rmica, grupo de ligação, uso exterior ou interior,
nível de isolamento, tensão máxima de operação (5% a mais), ten-
sao suportável a freqüência industrial e de impulso atmosférico.
3. O TRANSFORMADOR DE CORRENTE:
. - .- Finalidade: reproduzir a corrente prlmarla no secun
dário em níveis menores.
- Instalação: externa ou interna.
- Alimenta: proteção, medição e controle,no entanto
para proteção o núcleo é não saturável
para 20. In ou mais e para medição / contro
le ~ núcleo saturável para 2.In.
- Representação da relação.
TC relação 800 - SA, relação nominal 160:1
- A polaridade é representada da seguinte forma:
Fig. 5 - Polaridade do TC.
3.1. DIAGRAMA EQUIVALENTE E FASORIAL:
Pergunta-se:
o que aconteceria se o secundário f6sse aberto?
08
..Rm
Z'
Fig. 6 - Diagramas Equivalentes e Fasoriais do TC.
1.--
=::=" STP I
;
LDefinições:
ReI. realFCR =ReI. nom.
II/IZ(reais)=
ReI. placa
ângulo de fase: y
3.2. OS PARALELOGRAMOS E AS CLASSES DE EXATIDÃO:
Os paralelogramos a seguir definem as classes de exa
1 ao dos TC s como mostra a figura a seguir.
FCR +1,012 ~
II
1,000
CLASSE IJ!
1,006
1,003
0.997
0,994
0,988
o +15 +-30 +60 f [minl
Fig. 7 - Paralelogramo de exatidão do TC.
TC para medição:
CLASSE APLICAÇÃO0,3 Medidas de precisão (lab. e fa
turamento0,6 Medidores de energla (faturamen
to)1,2 Instr. de painel3,0 Amperímetros.
Para o TC de proteção a especificação fica:
Classe 10% ou 2,5% AIO ou A2,5BlO ou B2,5
A = Secund~rio alta impedincia
Ex.: (Se a carga dobra de 2 para 4 ~ a tensão deve diminuir para manter precisão).
Ex.: (A carga nao pode aumentar em hipótese alg~ma) .
B = Secund~rio baixa impedincia
3.3. CARGAS NOMINAIS DOS le's: ~~
Normalizado: C 2,5ABNT C 5
C 12,5C 25C 50C 100C 200
Para especificar um TC, por exemplo:
Medição: 1,2 C 50 (Classe, corr., carga)Proteção: A 2,5 F 20 C 100 (alta classe, fator de
sobrecor., carga baixa).
OBS.: ABNT prevê F5, FIO, F15 e F20.(Mas atualmente a tendência é adotar F20 somente) .
Exatidã~ ~ mantida at~ o Fator de Sobrecorrente.
3.4. CORRENTES NOMINAIS PRIMÁRIAS: [A]
ABNT 5 30 100 300 1000 3000
10 40 125 400 1200 4000
20 800
1500
2000
500015 50
60
150 500
200 6000
'25 75 250 800 2500 8000
o secundário deve ser 5A-(Em paises europeus normalmente e IA).
3.5. ORDEM DE GRANDEZA DAS PERDAS DA BOBINA DE CORRENTE DE ALGUNSINSTRUMENTOS ELÉTRICOS EMPREGADOS COM Te 5AJ 60 Hz:
INSTRUMENTO VA WATT VarMedidor de KWh O,7 - 2,0 0,5 - 1,6 0,4 - 1,5
Medidor de KVarh O,7 - 2,O 0,5 - 1,6 0,4 - 1,5
Wattímetro 1,0 - 2,5 0,5 - 0,7 0,9 - 2,4
Varímetro 1,0 - 2,5 0,5 - O, 7 0,9 - 2,4
Amperímetro 1,2 - 3,0 1,0 - 1,5 0,9 - 2,5
Fasímetro 2,5 - 3,6 2,2 - 2,6 1,O - 2,5
Relês 8,0 - 15 2,0 - 4,0 8,0 - 14,9
OBS.: 1) O cálculo de pot~ncia ê id~ntico os feito para o TP.2) Os condutores secundários devem entrar no cálculo de car
ga.
3) Os TC's fornecem isolamento tamb~m.
4) Tipos de T~5:
- e n r o l amen t o : p r irnà r i o en r o l u do
barra circo primário é uma barra
- j an eLi
- bucha
- núcleo dividido: 31icate amperímetro.
- -5) As cargas devem ser ligadas em serIe.
6) Para especificar completamente um TC precisamos:
a) I secL~dária (5A)
b) I p r rma r r a
c) Classe de exatidão
d) Carga nominal
e) Fator térmico - FT x In (Para atingir temperatura li
mite mantendo-se dentro da
precisão).
1,0; 1,2; 1,3; 1,5; 2,0
f) Nivel de Isolamento
g) Corrente Térmica nominal ~ chegar a temperatura limi
te para determinada corrente em ls.
h) Corrente din. nominal + 2,5 x Ith para nao destruir o
TC, aplicação = 12
Ciclo
i) Polaridade
j) Utilização e tipo (externo . interno/janela, bucha,
etc.)
7) Há TC' s:
- Vários núcleos
- Múltipla relação transf.(vários primários)
- Derivação no secundário
- Mixtos
8) O aumento de carga se dá pelo aumento da impedância da
carga secundária (analisar 12 = constante.).