COMO PROTEGER AS SUBSTAÇÕES

Com vigência desde janeiro de 2004, a Norma Brasileira Regulamentar (NBR) n° 14.039 trouxe algumas mudanças significativas referentes à proteção de subestações de entrada de média tensão ou cabines primárias, como são também conhecidas. Com a nova norma, fica proibida a utilização do relé primário “pica-pau” (relé eletromagnético com retardo a fluído dinâmico instalado em cima do disjuntor) para potências acima de 300kVA.

Nesse caso, a norma exige a proteção indireta da subestação, ou seja, o relé deve ser instalado fora do disjuntor. Esse tipo de proteção é usado há muito tempo como padrão de algumas concessionárias, como a Cemig e a Light Rio. O relé exigido pela norma é um dispositivo microprocessado, tecnologia que conta com determinadas programações de acordo com a pecualiaridade de cada cabine. Além disso, ele consegue atender a diversas faixas de escala.

Outro ponto abordado na nova NBR diz respeito aos transformadores de corrente (TC) a óleo. Estes não podem mais ser instalados quando a cabine estiver no mesmo invólucro da indústria ou do ambiente em questão. É obrigatória, nessa situação, a instalação de um TC a seco. No entanto, caso a cabine esteja separada do prédio, o transformador a óleo pode ser instalado. Quanto aos consumidores comerciais a norma é mais exigente: somente os TCs podem ser instalados.

Os mínimos três transformadores de corrente, presentes em qualquer cabine atuam como sensores e têm como tarefa informar a corrente que está passando na linha naquele momento ao relé microprocessado. De excelente confiabilidade, os relés então fazem a leitura da situação. Caso haja necessidade de desligar o sistema, o relé transmite a informação para a bobina de abertura que aciona o disjuntor e age como uma espécie de chave de desligamento.

Na instalação de uma cabine de entrada, todas as subestações têm primeiro um cubículo de entrada e medição, no qual ficam os TCs que podem ser colocados em quantidade determinada pelo consumidor, de acordo com as suas necessidades. O mínimo de três transformadores, evidentemente, deve ser respeitado. O segundo cubículo é o de proteção, no qual está localizado o disjuntor. Atualmente, há diversas opções de proteções técnicas e físicas para cabines convencionais, que podem ser de alvenaria, compacta, blindada ou a gás.

Nesse segundo cubículo, a escolha do tipo de proteção deve ser cuidadosa. A proteção indireta pode ser feita por meio de disjuntores off-board e on-board. A NBR n° 14.039 não faz exigências nem comentários quanto a eles. As empresas paulistas A. Cabine, indústria de materiais elétricos, e ABB, especializada em automação industrial, desenvolveram um produto para a área de proteção de subestações: o disjuntor on-board Vmax, com isolação de 17,5kV/1.250A/25kA da marca Sace ABB.

A proteção off-board, segundo o diretor-técnico da A. Cabine, Abimael Nogueira, “não é a melhor opção”, em razão de sua instalação e de seu funcionamento. Isso porque a proteção é colocada após o disjuntor da subestação e o “processo de instalação pode levar um dia todo”, afirma. Já a proteção on-board, segundo ele, “é muito mais fácil de ser instalada”, sendo colocada antes do disjuntor, na entrada da cabine, o que confere mais segurança para o equipamento e, conseqüentemente, para os usuários. “O disjuntor on-board para instalação em cubículos em alvenaria ou mesmo blindados tem muitas vantagens, pois não há necessidade de existir fi ação por dentro do cubículo. Sua instalação é muito rápida e exige pouco do instalador. Ela é mais prática e segura”, garantiu Nogueira.

CHAVES FUSÍVEIS, FUSÍVEIS (NH, DIAZED, NEOZED)

O curto-circuito é o contato direto acidental entre os condutores de uma rede. Pode ser entre fases ou entre fase e neutro. Pode ocorrer devido a algum problema na própria rede ou no interior de alguma máquina ou equipamento. A corrente atinge rapidamente valores elevados, limitados apenas pela resistência ôhmica dos condutores ou capacidade da fonte geradora. Sem uma proteção adequada, danos graves ocorrerão (componentes inutilizados,

1

equipamentos danificados, choques) e o risco de incêndio é grande. Fusíveis são uma boa proteção contra curtos-circuitos. Não são muito adequados contra sobrecargas. Para tais casos devem ser usados disjuntores. O fusível é um componente elétrico que tem a importante finalidade de interromper a passagem da corrente elétrica em um circuito quando esta assume um valor muito acima do especificado, protegendo assim os outros componentes desse circuito. O fusível, então, é classificado como um dispositivo de proteção simples e econômico e é principalmente utilizado em aplicações domésticas e na indústria leve. Os pequenos fusíveis usados em circuitos eletrônicos são geralmente simbolizados por . Em . instalações elétricas é comum o símbolo Quando o fusível atua, torna-se necessário a sua substituição. Deve-se proceder a verificação do circuito para se identificar a causa da queima do fusível, só então fazendo a substituição, tomando-se as devidas ações de segurança. Para a correta substituição de um fusível é necessária a observação fiel dos seus valores característicos (corrente, tensão, tempo de atuação, etc.). O princípio de funcionamento dos fusíveis é pela fusão parcial ou total de seu “elemento fusível”, abrindo o circuito elétrico e interrompendo a passagem de corrente. O tempo de fusão é proporcional ao quadrado da corrente aplicada e a inércia térmica do conjunto que forma o elemento fusível. Portanto, variando-se os elementos do conjunto que forma o elemento fusível, podemos ter um fusível de ação muito rápida (FF), rápida (F), média (M), lenta (T), ou muito lenta (TT), todos eles baseados em um mesmo método de ensaio. Para isso existem curvas características para cada tipo de fusível, as quais fornecem faixas para o tempo de fusão em função da corrente aplicada. Geralmente, apenas os pontos mais importantes e suficientes para definir ou ensaiar o fusível são reproduzidos nos quadros de dados técnicos dos catálogos dos fabricantes. Esta diversidade é necessária, uma vez que cargas comuns como motores têm um pico de corrente na partida que deve ser suportado e, portanto, o tipo retardado deve ser usado. Equipamentos sensíveis como os eletrônicos precisam de uma ação rápida para uma correta proteção. É importante evitar confusões. Um fusível rápido colocado no lugar de um retardado provavelmente irá abrir ao se ligar a carga. E um retardado no lugar de um rápido poderá não proteger os componentes em caso de um curto interno no equipamento. O que não se pode esquecer é que um fusível apresenta queda de tensão em seus terminais e entre terminais e contatos do suporte, quando em funcionamento. Normalmente, os fusíveis de ação retardada têm queda de tensão mais baixa em comparação com os fusíveis de ação rápida. Este detalhe é muito importante e mais perceptível quando se trabalha com tensões muito baixas, da ordem de 6 a 12 Volts e correntes elevadas. Em certos casos, podemos ter, sobre o conjunto fusível-suporte, uma queda de tensão igual ou superior a 1V. Independente da forma do fusível, considera-se em um projeto: − − − − Corrente nominal: corrente máxima que o fusível suporta em regime contínuo; Tensão nominal: tensão máxima a que o fusível pode ficar submetido em funcionamento normal; Temperatura de trabalho: referente ao ambiente a que o fusível vai trabalhar; Sobrecargas: sobrecargas a que o fusível poderá ser submetido, para não comprometer a segurança do circuito; − Capacidade de interrupção: corrente presumida (calculada) a que o circuito do fusível pode ser submetido em caso de curto-circuito (da ordem de kA);

− Transientes: variações rápidas e de curta duração dos valores de tensão ou de corrente, que podem causar atuação indevida do fusível. Com relação aos transientes, deve-se atentar principalmente quando o valor de i² t está muito próximo ao valor escolhido do fusível. Quando esse valor chegar em torno de 90% da corrente nominal, o fusível sempre se romperá; − Posição do fusível dentro do equipamento (espaço disponível, disposição, etc.); Outros detalhes a observar para cada caso.

TIPOS Há vários tipos de fusíveis, cada qual apropriado a uma ou mais aplicações.

ROLHA - Tipo de fusível, atualmente pouco usado, mas que já foi muito utilizado, geralmente em conjunto com um tipo de chave faca, também pouco usada hoje em dia.Fusível Rolha, em porcelana, contato em latão, visor, protetor transparente, 30A - 250VCA

Fusível CARTUCHO: Os fusíveis do tipo cartucho são produzidos colocando-se o elemento fusível no interior de um cilindro de vidro, papel ou material sintético. Os fusíveis de vidro são utilizados em circuitos de baixa potência e circuitos eletrônicos, onde o vidro transparente possibilita uma análise visual do estado do fusível sem a retirada do mesmo do circuito. Há ainda os fusíveis de cartucho que usam corpo cilíndrico feito em papel ou material sintético.

2

Para esses tipos de fusíveis, não há a possibilidade de visualização do elemento fusível, sendo necessário o teste elétrico para se avaliar o estado do mesmo. Esses fusíveis são usados até potências médias e, em alguns tipos, é colocada uma areia especial no interior do fusível com a finalidade de diminuir o arco elétrico e evitar danos ao invólucro do fusível.

Fusíveis DIAZED: Os fusíveis do tipo DIAZED são produzidos em material cerâmico, em formato que lembra uma garrafinha e são utilizados na proteção de curto-circuito em instalações elétricas residenciais, comerciais e industriais e que, quando normalmente instalados, permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental. O suporte do fusível é instalado no suporte apropriado, de modo que fique visível ao operador um sinalizador de queima, que é expelido quando o fusível se abre. Esse sinalizador apresenta cores indicadoras do valor de corrente do referido fusível. Alguns contêm areia especial no interior para diminuir o efeito do arco elétrico criado na abertura. Possuem categoria de utilização gL/gG em três tamanhos (DI, DII e DIII) atendem as correntes nominais de 2A a 100A e possuem elevada capacidade de interrupção: − Até 20A - 100kA − 25 a 63A - 70kA − 80 e 100A - 50kA em até 500VCA Através de parafusos de ajuste, impedem a mudança para valores superiores, preservando as especificações do projeto. Permitem fixação por engate rápido sobre trilho ou parafusos.

Base (com fixação rápida ou por parafusos); Anel de Proteção (ou alternativamente Capa de Proteção); Parafuso de Ajuste; Fusível; Tampa. No sistema 'D' (figura acima), a troca de um fusível por outro de maior valor só é possível com a substituição do parafuso de ajuste (exceção: para 2, 4 e 6A, quando o parafuso tem a mesma bitola, embora diferenciado nas cores).

Fusíveis NH: Os fusíveis NH são construídos colocando-se o elemento fusível no interior de um corpo de cerâmica em formato de paralelepípedo, com lâminas de material condutor (contatos ou “facas”) dispostas longitudinalmente, possuindo também um indicador de abertura do fusível. Esses fusíveis são usados na proteção de sobrecorrentes de curto-circuito e sobrecarga em instalações elétricas industriais. Possuem várias categorias de utilização e tamanhos e atendem correntes nominais de 6A a 1250A. Limitadores de corrente têm elevada capacidade de interrupção que chega a 120kA em até 500VCA. Os punhos garantem manuseio seguro na montagem ou substituição dos fusíveis. Os seus valores de energia de fusão e interrupção facilitam a determinação da seletividade e coordenação da proteção.

Os fusíveis NEOZED possuem tamanho reduzido e são aplicados na proteção de curto-circuito em instalações típicas residenciais, comerciais e industriais. Possui categoria de utilização gL/gG, em dois tamanhos (D01 e D02) atendendo as correntes nominais de 2A a 63A. Limitadores de corrente são aplicados para até 50kA em 400VCA. A sua forma construtiva (semelhante ao fusível cartucho), garante total proteção de toque acidental quando de sua montagem ou substituição. Possuem anéis de ajuste evitam alteração dos fusíveis para valores superiores, mantendo a adequada qualidade de proteção da instalação.

Fusíveis SITOR: Os fusíveis SITOR são fusíveis ultra-rápidos apropriados em instalações industriais para a proteção de semicondutores de potência, tiristores, GTO's e diodos. Sua construção é semelhante aos fusíveis NH, sendo necessária a utilização dos punhos para seu manuseio. Possui Categoria de utilização gR / aR, atendendo as correntes nominais de 32A a 710 A. Encontrado em dois tamanhos (1e 2), podendo ser usado em AC (até 1000 V) ou DC (até 600 V).

Fusíveis SILIZED Os fusíveis ultra-rápidos SILIZED são utilizados na proteção de curto-circuito de semi-condutores e estão adaptados às curvas de carga dos tiristores e diodos de potência, permitindo quando da sua instalação seu manuseio sem riscos de toque acidental. Sua forma de construção é semelhante à do DIAZED. Possui categoria de utilização gR, em três tamanhos atendem as correntes nominais de 16A a 100A. Limitadores de corrente possuem elevada capacidade de interrupção: 50kA em até 500VCA. Através de parafusos de ajuste, evitam alterações dos fusíveis, preservando as especificações do projeto. Permitem a fixação rápida por engate rápido sobre trilho ou parafusos.

3

Fusíveis MINIZED Compactos, mono, bi e tripolares, com os minifusíveis NEOZED são utilizados na manobra e proteção de circuitos elétricos. Podem ser encontrados em correntes nominais até 63A. A corrente presumida de curtocircuito de 50kA em até 400VCA. Com alavanca de manejo confortável, possui mecanismo de ação independente do operador, o que garante manobra sob carga. Fornecem total segurança ao toque acidental na montagem ou substituição dos fusíveis e nos terminais de ligação. Possui bloqueio mecânico que impede a manobra do seccionador sem fusíveis. Além de possuir uma durabilidade mecânica (em torno de 10.000 manobras), apresenta uma fixação rápida por engate sobre trilho.

Fusível MINIZED 1.2.9 Fusível Cartucho para chave tipo Matheus São fusíveis destinados à operação em redes de distribuição. É composto de um elemento fusível no interior de um cartucho de papelão. Esse fusível é introduzido dentro de outro cartucho Matheus. Tem, além da função de proteção, também a função de fixação da parte móvel do cartucho Matheus, que garante que a permanência na sua posição de funcionamento (vertical). Quando acontece o rompimento do elemento fusível, a parte móvel do cartucho perde sua fixação e este cai, ficando sustentado por sua parte inferior. Serve, portanto, como sinalizador, indicando aos operadores do sistema elétrico que houve um problema que causou o rompimento do fusível. Podemos ver esse conjunto montado nos postes onde existem transformadores na rede de distribuição urbana.

DISJUNTORES E RELIGADORES

Engenheiros de projeto de distribuição frequentemente se deparam com situações em que a escolha para a aplicação de religadores ou disjuntores em subestações de energia elétrica é necessária.

Embora apresentem características semelhantes, os dois equipamentos possuem normas técnicas individuais, por exemplo, no Brasil, existem a NBR IEC 62271-100, para disjuntores de alta-tensão de corrente alternada, e a NBR 8177, para religadores automáticos de circuitos monofásicos e polifásicos com tensão nominal acima de 1000 V. Nos Estados Unidos, há a ANSI/IEEE C37.20 para disjuntores e C37.60 para religadores.

4

As diferenças entre as normas existem para atender às particularidades de cada um dos equipamentos, resultando em características construtivas diferentes em função de suas aplicações nos sistemas de distribuição de energia elétrica. Os disjuntores são para uso em subestações e os religadores, originalmente, indicados para aplicações ao longo das redes de distribuição.

Os disjuntores são equipamentos geralmente fornecidos sem os circuitos de controle e proteção integrados, para uso em subestações, com requisitos de nível básico de isolamento (NBI), capacidade de interrupção e ciclo de operação diferenciado quando comparados com os religadores. Já os religadores são, normalmente, fornecidos com seus circuitos de controle e proteção completos e integrados para instalação em postes ao longo das redes de distribuição aéreas.

 

Por serem equipamentos com transformadores de corrente e relés de proteção já integrados ao equipamento de manobra e interrupção do circuito, até hoje os religadores são aplicados em subestações para controle e proteção das redes de distribuição.

Foto religador em SE

Essa aplicação é cada vez mais frequente em subestações de pequeno porte, em que o nível de curto-circuito e o estudo de coordenação de isolamento permitem sua instalação. O uso do religador tem motivado o desenvolvimento dos dispositivos de proteção, controle e medição, cada vez mais completos para os equipamentos ofertados para o mercado de energia elétrica.

Com o advento da tecnologia digital microprocessada, os religadores com acionamento hidráulico, eletromecânico ou eletrônico tornaram-se rapidamente obsoletos e limitados para uso em sistemas de supervisão, controle, automação e esquemas de proteção mais complexos. É comum em distribuidoras de energia elétrica, para atender a projetos de modernização da rede, a substituição por equipamentos com controles cada vez mais próximos aos relés de proteção aplicados em alimentadores de distribuição.

Religador hidráulico

5

Como principais vantagens da aplicação de religadores para controle e proteção de alimentadores de distribuição, usados na subestação, podem-se relacionar os seguintes itens:

o Redução de investimento em estruturas de subestações e obras civis (base de concreto, canaletas, cabos etc.);

o Possibilidade de redução de áreas de subestações, com barramentos mais compactos e de operação mais simples;

o Padronização de equipamentos comandados pelas equipes de manutenção/operação de rede, implicando redução dos riscos de operações indevidas;

o Garantia de atendimento dos requisitos de imunidade a surtos e interferências magnéticas (quando os religadores aplicados em subestações atendem a este requisito de norma);

o Economia de investimentos com aquisições de transformadores de corrente;

o Economia de investimentos com instalação de circuitos de corrente contínua, levados ao pátio da subestação. Como consequência, eliminam-se riscos de transferências de potencial entre o pátio e a sala de controle, e desligamentos indevidos por indução em cabos de controle instalados em canaletas e interferências eletromagnéticas, aumentando a confiabilidade das instalações;

o Integração em um único painel as funções de controle, proteção, medição e, mais recentemente, os automatismos e interfaces para supervisão, controle e integração em sistemas SCADA, reduzindo os homens-hora de engenharia de aplicação e integração.

O uso de controles digitais microprocessados permite ainda que todas as modernas funcionalidades obtidas com o uso de relés de proteção estejam também disponíveis na aplicação de religadores, por exemplo, para as funções de monitoramento de circuitos:

o Medição de tensão no lado Fonte e lado Carga;

o Sequência de eventos e oscilografia de faltas;

o Monitoramento do sistema interno do circuito de carga e supervisão da bateria;

o Registro de perfil de carga para orientar estudos de planejamento;

o Monitoramento de desgaste dos contatos para melhorar o planejamento dos serviços de manutenção;

o Contador de operações;

o Localizador de faltas para redução de tempo nas pesquisas de defeito;

o Registro de quedas, oscilações e interrupções de tensão, monitoramento de qualidade do suprimento;

6

o Sincronismo de tempo para facilitar as análises de ocorrência com registro de eventos em uma única base de tempo em todo o sistema;

o Programações de lógicas para permitir que os equipamentos sejam dotados de inteligência local, para executar manobras automáticas sem intervenção de operadores.

O uso de dispositivos de sincronismo de tempo, acoplados aos controles de religadores, tanto os instalados em subestação como os utilizados ao longo da rede de distribuição, permite a mesma base para registro de eventos durante as ocorrências do sistema, facilitando a análise pós-falta.

Dispositivo de Sincronismo de Tempo (GPS)

Para as funções de medição – garantindo a segurança e a confiabilidade da operação dos circuitos em tempo real, além de facilitar os estudos de planejamentos –, os equipamentos devem possuir:

o valores instantâneos de corrente, tensão, potência, demanda, energia, frequência, fator de potência;

o valores eficazes (RMS) de correntes, tensões e potências;

o harmônicos de correntes e tensões.

Normalmente, os religadores são fabricados com tensão nominal de até 38 kV, NBI (Nível Básico de Isolamento) de até 200 kV e capacidade de interrupção de até 16 kA. Sempre que o projeto da subestação permitir, a solução de alimentadores de distribuição protegidos na subestação por religadores será uma alternativa a ser avaliada técnica e economicamente. E essa poderá representar uma redução significativa de custos, tornando-se uma alternativa viável e interessante.

Respeitando as normas individuais de cada concessionária, essa solução também pode ser aplicada para proteção de entrada de consumidores ligados em alta tensão (classe 15 kV ou 38 kV), representado uma redução significativa nos investimentos com instalações, com melhoria na confiabilidade dos esquemas de proteção e facilitando a operação local das subestações de consumidores industriais.

Os controladores de religadores devem representar a melhor opção para disponibilizar todas as funções de proteção, localização de defeito, automatismos da rede de distribuição, qualidade da energia, oscilografia, entre outras. Também devem permitir a aplicação de modernas práticas de supervisão, controle e proteção nas redes de distribuição, aumentando o desempenho e a confiabilidade dos circuitos.

7

A padronização de controles para uso em religadores de distribuição contribui para a redução significativa de custos de estoque com equipamentos de diversos fabricantes e necessidade de treinamentos intensivos das equipes de operação e manutenção. Dessa forma, a melhor opção será sempre o emprego de controles que permitam maior compatibilidade com equipamentos disponíveis no mercado.

O uso de um único modelo de controle, considerando que é esta a interface do equipamento com o operador de distribuição, permite ainda a operação mais familiarizada, minimizando os riscos de operações indevidas e interrupções de fornecimento consequentes de erros de manobra.

Controle de religador de distribuição

Foto do operador na caçamba

Por questões de segurança operacional, o uso de um acessório de comunicação, que transforme a porta serial de parametrização do controle do religador em comunicação sem fio (transceiver wireless), é recomendado para reduzir os riscos de acidentes. Além do aumento da segurança do operador local, essa medida oferece a vantagem adicional de uma operação confortável, no nível do solo, sem necessidade de conexão por cabo com computadores portáteis. Neste caso, as tarefas de coleta de dados, as mudanças de ajustes e a operação local são realizadas com risco reduzido e livre dos transtornos causados pela necessidade de acesso por escada, caminhões de linha viva e de condições climáticas.

8

TRANSFORMADOR DE CORRENTE

Um transformador de corrente ou simplesmente TC é um dispositivo que reproduz no seu circuito secundário, a corrente que circula em um enrolamento primário com sua posição vetorial substancialmente mantida, em uma proporção definida, conhecida e adequada. Os transformadores de corrente, também chamados de transformadores de instrumentos, utilizados em aplicações de alta tensão (situações essas onde circulam, frequentemente, altas correntes), fornecem correntes suficientemente reduzidas e isoladas do circuito primário de forma a possibilitar o seu uso por equipamentos de medição, controle e proteção.

Simbologia e Convenções

Simbologia de dois transformadores de corrente

A simbologia padrão dos transformadores de corrente (TC´s) mostra os terminais primários de alta tensão H1 e H2 e os terminais secundários X1 e X2. O ponto, para transformadores com polaridade aditiva, indica onde entra a corrente no primário e onde sai a corrente no secundário (defasamento de 180°).

Modelos industriais de TC´s têm os terminais de alta tensão marcados como P1 e P2 (Primário 1 e Primário 2), sendo que em muitos casos pode haver diferentes ligações do circuito primário que permitam alterar a relação de transformação. Os terminais secundários são marcados como 1s1, 1s2, 2s2... (número, algarismo, número), indicando respectivamente o número do enrolamento, o símbolo de terminal secundário (s) e o número da derivação do terminal secundário.

9

Circuito Equivalente

O circuito equivalente aproximado para um transformador de corrente é mostrado na figura ao lado, onde a transformação da corrente entre os circuitos primário e secundário é feita sem perdas. A impedância de dispersão do primário Z1 é multiplicada pelo quadrado da relação N² quando referida ao secundário. A impedância de dispersão secundária é Z2. Os componentes de perdas no núcleo por correntes parasitas e por magnetização são dados por Zm e a impedância de carga é dada por Zc.

Circuito equivalente simplificado do TC

Este circuito generalizado pode ser simplificado como mostrado no esquema ao lado. A impedância primária Z1 pode ser desprezada, uma vez que o reduzido número de espiras no primário (o que é verdadeiro para a maioria dos TCs comerciais) tem pequena resistência e pouca dispersão. A corrente através do ramo magnetizante Xm é Im, chamada corrente de excitação. A corrente de excitação é atrasada de 90° em relação a V1'.

Tipos construtivos

São classificados de acordo com o modelo do enrolamento primário, já que o enrolamento secundário é constituído por uma bobina com derivações (taps) ou múltiplas bobinas ligadas em série e/ou paralelo, para se obter diferentes relações de transformação. Quanto aos tipos construtivos, os TCs mais comuns, são:

Tipo enrolado

Este tipo é usado quando são requeridas relações de transformações inferiores a 200/5. Possui isolação limitada e portanto, se aplica em circuitos até 15kV. Ocorre quando o enrolamento primário, constituído de uma ou mais espiras, envolve mecanicamente o núcleo do transformador.

Tipo barra

Transformador de corrente cujo enrolamento primário é constituído por uma barra, montada permanentemente através do núcleo do transformador.

Tipo bucha

10

Consiste de um núcleo em forma de anel (núcleo toroidal), com enrolamentos secundários. O núcleo fica situado ao redor de uma “bucha” de isolamento, através da qual passa um condutor, que substituirá o enrolamento primário. Este tipo de TC é comumente encontrado no interior das “buchas” de disjuntores, transformadores, religadores, etc..

Tipo janela

Tem construção similar ao tipo bucha, sendo que o meio isolante entre o primário e o secundário é o ar. O enrolamento primário é o próprio condutor do circuito, que passa por dentro da janela.

Tipo Núcleo Dividido

Transformador de corrente tipo janela em que parte do núcleo é separável ou basculante, para facilitar o enlaçamento do condutor primário.

Tipo com vários enrolamentos primários

Transformador de corrente com vários enrolamentos primários distintos e isolados separadamente.

Tipo com vários núcleos

Transformador de corrente com vários enrolamentos secundários isolados separadamente e montados cada um em seu próprio núcleo, formando um conjunto com um único enrolamento primário, cujas espiras (ou espira) enlaçam todos os secundários.

Classificação

Curva típica dos transformadores de corrente

Os transformadores de corrente são classificados em dois tipos:

Transformadores de Corrente para serviços de medição

11

Utilizados para medição de correntes em alta tensão, possuem características de boa precisão (ex.: 0,3%-0,6% de erro de medição) e baixa corrente de saturação (4 vezes a corrente nominal).

Transformadores de Corrente para serviços de proteção

Utilizados para proteção de circuitos de alta tensão, são caracterizados pela baixa precisão (ex.: 10%-20% de erro de medição) e elevada corrente de saturação (da ordem de 20 vezes a corrente nominal).

TRANSFORMADOR DE POTÊNCIA

O transformador é uma das máquinas mais eficientes já existiu. Ele não transforma o tipo da energia, mas muda algumas variáveis. Para tal, o transformador apenas funciona em circuitos de correntes alternadas.

O nome transformador de potência denota que a máquina transforma valores de potência. Na verdade, este transformador apenas muda o valor da tensão de entrada, e entrega uma diferente na saída.

Seu funcionamento é explicado pela lei de Faraday (indução) e lei de Lenz (variação do fluxo magnético). A espira primária, lado onde chega a energia a ser transformada, recebe a tensão primária e conduz uma corrente primária. Esta corrente, por ser alternada, gera uma variação no fluxo magnético no seu interior. Este fluxo, para um melhor rendimento, é canalizado por um núcleo ferro-magnético. No outro lado do núcleo, onde há a espira secundária (saída da energia transformada), a variação do fluxo, canalizado pelo núcleo, induz uma tensão nesta espira. Se houver um circuito fechado ligado à espira secundária, uma corrente induzirá será estabelecida.

A variável que é modificada é a tensão (e, conseqüentemente, a corrente). A tensão é diretamente proporcional à relação entre as espiras. Se a primária tiver o dobro da secundária, a tensão que colocarmos na primária induzirá uma tensão de metade do valor. Se mudarmos a ligação, ligarmos a tensão primária (a que queremos transformar) no lado do transformador que tem menos espiras (no nosso exemplo, metade), a tensão que sairá do lado com o dobro de espiras será o dobro.

Quando alimentamos um transformador, sem que haja carga (a vazio), a corrente primária fica bem reduzida. Isso porque a variação do fluxo magnético canalizado pelo núcleo é tal que limita o aumento da corrente no primário (Faraday e Lenz).

Ao ligarmos uma carga no secundário, a corrente induzida que é estabelecida gera uma nova variação do fluxo magnético de modo a interagir com o que tinha inicialmente (a vazio), e a varição resultante permite que a corrente primária aumente (para suportar a carga ligada no secundário).

A potência do circuito primário para o secundário não muda, continua constante. Se entrarmos com 10KVA no primário, sairá 10KVA no secundário (ignorando as perdas).

12

FONTES CONSULTADAS:

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAkuMAJ/dispositivos-protecao-manobra-comandos-eletricos

http://www.pextron.com.br/paginas/informacoestecnicas/artigos/materiagtd/inicial.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador_de_corrente

http://carlosmatheus.com.br/?p=39

13