Transformadores de corrente são instrumentos monofásicos constituídos por dois enrolamentos acoplados magneticamente: primário e secundário. Os TCs são utilizados em casos onde é necessário reduzir a corrente elétrica de um circuito, sem interferir em seu funcionamento. Essa transformação tem uma relação entre a corrente de entrada (primária) e de saída (secundária), por exemplo, uma relação de transformação 100/5A, sendo sua corrente primária 100A e após a transformação sua medição se torna de 5A, a corrente lida no secundário deve ser interpretada contabilizando x 20 (relação de transformação).
O TC opera com base nos princípios de indução eletromagnética, seguindo o princípio da lei de Faraday, quando uma corrente elétrica flui através do enrolamento primário, cria-se um campo magnético proporcional à corrente no núcleo magnético do transformador, o que induz uma corrente no enrolamento secundário de acordo com sua relação de transformação.
São amplamente utilizados em sistemas de medição de energia elétrica, sistemas de proteção de relés, dispositivos de monitoramento de qualidade de energia, e em outras aplicações onde há necessidade de precisão na medição e garantia de segurança. Segundo a ABNT, na norma NBR 6856 – transformadores de corrente, são classificados em duas categorias: TC para medição, e TC para proteção, e o que deve se levar em conta entre eles, seria a aplicação de cada modelo, onde a principal diferença está na faixa de corrente de operação e na capacidade de suportar correntes de pico sem saturar.
Os TCs de proteção são robustos, projetados para lidar com condições extremas de curto-circuito, enquanto TCs de medição são mais sensíveis e precisos em operações normais de medição de corrente. Outra grande diferença entre os transformadores se difere ao tempo de resposta, nesse caso o transformador de proteção tem um tempo de resposta mais rápido em comparação ao de medição, pois sua necessidade de atuação é instantânea em caso de curto-circuito. Já o TC de medição conta com medições mais precisas para o monitoramento e análise do sistema elétrico.
Mas afinal, o que é corrente de saturação?
Saturação se refere ao limite de medição em que o instrumento consegue alcançar sem perder suas características elétricas, caso ocorra a saturação, a corrente que circula no enrolamento secundário não terá mais a precisão inicial e não mais reproduzirá fielmente a corrente primária, tendo assim a necessidade de realizar a troca do instrumento.
ATENÇÃO!
Após realizar a instalação de um transformador de corrente, nunca se deve deixar o secundário aberto por várias razões fundamentais relacionadas ao funcionamento e à segurança do transformador, sendo elas:
Risco de Tensão Elevada: Quando o secundário de um transformador de corrente é deixado aberto, não há carga conectada para consumir a energia induzida pelo fluxo magnético no núcleo. Isso pode resultar em uma elevação significativa da tensão no secundário, podendo atingir valores muito altos e potencialmente perigosos. A tensão induzida no secundário sem carga pode causar arcos elétricos internos no transformador, levando ao superaquecimento, falhas no isolamento. Isso não apenas compromete a integridade do transformador, mas também pode resultar em custos significativos de reparo ou substituição.
Perda de Precisão na Medição: Transformadores de corrente são projetados para fornecer uma corrente secundária proporcional à corrente primária (corrente que está sendo medida). Quando o secundário está aberto, a corrente secundária não pode ser medida ou monitorada corretamente, comprometendo a função de medição do transformador. Isso pode levar a erros nos sistemas de proteção e controle que dependem das medições precisas de corrente.
Segurança Pessoal: Tensões elevadas e falhas estruturais em transformadores representam riscos significativos para a segurança dos operadores e técnicos que trabalham com esses equipamentos, pois podem causar choques elétricos graves e potencialmente fatais.
Portanto, é crucial sempre garantir que o secundário de um transformador de corrente esteja adequadamente conectado a uma carga nominal apropriada. Isso não apenas preserva a integridade do transformador, mas também garante a segurança operacional e a precisão das medições elétricas realizadas pelo equipamento.
JANELA
Consiste em um núcleo toroidal de material ferromagnético, onde a corrente flui pelo condutor, gerando um campo magnético no núcleo do transformador. Esse campo magnético é então convertido em um sinal de corrente secundário proporcional, que é isolado galvanicamente e pode ser usado para medição por dispositivos de monitoramento ou proteção.
As aplicações do transformador de corrente tipo janela são diversas e cruciais em indústrias, sistemas de distribuição de energia, instalações comerciais e até mesmo em sistemas de energia renovável, onde a precisão na medição de corrente é essencial para a segurança e a eficiência operacional.
Sua principal vantagem para utilização, se refere a precisão, tendo em vista que o núcleo não possui GAP (nenhum corte), o que resulta em um menor erro de medição. Porém para realizar sua instalação, é necessária uma intervenção no sistema para inserção do transformador.
BIPARTIDO
Um TC bipartido consiste em duas partes principais: o núcleo e o enrolamento secundário. Esse modelo possuí duas partes separadas, o que permite uma flexibilidade maior na instalação e manutenção do transformador. Sua instalação é de maneira menos invasiva devido sua abertura para fixação, contudo se perde precisão devido aos 2 GAPs (cortes) no núcleo dividindo o transformador. Seu princípio de funcionamento é similar ao tipo janela, operando com base nos princípios da indução eletromagnética.
BARRA
No contexto dos sistemas elétricos de potência, a medição precisa e segura da corrente elétrica é essencial para operações confiáveis e eficientes. O transformador de corrente tipo barra emerge como um componente fundamental nesse cenário, proporcionando uma maneira robusta e confiável de medir correntes elevadas em circuitos de alta tensão.
O transformador de corrente tipo barra é projetado com um enrolamento primário e um secundário. O enrolamento primário consiste em uma barra condutora que é colocada em torno do condutor pelo qual a corrente deve ser medida. Essa barra condutora pode ser feita de material condutor altamente condutivo e de baixa resistividade para minimizar perdas. O enrolamento secundário, por outro lado, é projetado para gerar um sinal proporcional à corrente que está fluindo através da barra primária. Geralmente, o secundário é projetado para ter uma tensão muito menor que o primário para que ele seja mais seguro para usar em aplicações de medição.
Entre os diferentes tipos de transformadores de corrente, o tipo bucha se destaca por sua aplicação específica em equipamentos de alta tensão, como transformadores, disjuntores e outros dispositivos. Esses transformadores são encapsulados em resinas especiais ou materiais isolantes robustos para resistir às condições severas encontradas em sistemas de alta tensão. Além disso, a bucha (a parte isolante que conecta o transformador ao equipamento) é projetada para suportar altas tensões e garantir a integridade elétrica do sistema.
As aplicações dos transformadores de corrente tipo bucha são vastas e essenciais em sistemas de distribuição de energia elétrica, subestações e equipamentos industriais. Eles são utilizados para medição de corrente em transformadores de potência, disjuntores e outros dispositivos críticos de proteção e controle. A precisão na medição de corrente proporcionada por esses transformadores é crucial para monitorar o desempenho do sistema elétrico, detectar falhas e garantir a segurança operacional.
ENROLADO
O transformador de corrente tipo enrolado, tem um princípio um pouco diferente, tendo em vista que nesse caso é bobinado o primário e o secundário do TC, tendo a necessidade de abertura do circuito para sua inserção no sistema em serie a corrente em que deseja realizar a leitura, se tornando mais invasiva em sua instalação. Geralmente sua aplicação é para correntes menores, onde é possível abertura do circuito.
Em resumo, o transformador de corrente é fundamental para a medição segura e eficiente de correntes elétricas em sistemas de potência e eletrônicos, desempenhando um papel crucial na proteção de equipamentos e na operação confiável de redes elétricas.
