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.).