Para começar, você sabia que existem diversos tipos de transformadores, com características e aspectos construtivos específicos para diversas aplicações? Interessante, concorda? Assim, neste artigo, você perceberá que todos partem do mesmo conceito: compostos por circuito primário, circuito secundário e núcleo. A transferência de energia ocorre de um circuito para o outro por meio do campo magnético. Neste texto, vamos explicar o que é um transformador de corrente, seu funcionamento e suas características. Popularmente conhecido como TC, sua utilização é muito grande em instrumentação para medição de corrente e em circuitos de proteção.
Introdução
Em primeiro lugar, é necessário esclarecer que o TC é um transformador de instrumentação, assim como o transformador de potencial (TP). Por conseguinte, ele atua isolando e reduzindo ou multiplicando uma corrente alternada. Deste modo, fornece, em seu circuito secundário, uma corrente proporcional à corrente no circuito primário. Além do mais, os TCs representam uma carga mínima, praticamente desprezível, ao circuito primário, que é o circuito que está sendo medido, para não interferir na sua corrente.
Em síntese, o papel do TC é, sobretudo, reduzir de forma precisa valores de correntes elevadas, tornando-os menores e padronizados. Isso torna a leitura mais fácil e segura por equipamentos de medição e relés de proteção. Sua utilização é ampla para a medição em usinas de geração de energia, subestações de energia e na distribuição de energia para indústria e comércio.
Aspectos construtivos do transformador de corrente
Analogamente a um transformador comum, o TC compõe-se de enrolamento primário, núcleo e enrolamento secundário. A diferença é que, em um TC, geralmente, o condutor primário passa através de um núcleo em formato de anel e, nesse núcleo, há um fio de cobre enrolado com muitas espiras, que é o circuito secundário. À vista disso, o primário do TC tem apenas uma espira, que pode ser um componente fixo dele, como uma barra de cobre passando pelo centro do núcleo, por onde a corrente irá fluir.
Funcionamento de um transformador de corrente
A fim de entender melhor o seu funcionamento, pode-se observar na ilustração a seguir: a corrente I, que está sendo medida, passa pelo centro do núcleo; e o seu campo magnético B, no núcleo, induz uma corrente N vezes menor no secundário, onde N é o número de espiras do circuito secundário.
Igualmente, os TCs do tipo janela também são comuns. Isso porque eles permitem que o cabo passe pelo centro do núcleo sem a necessidade de abrir o circuito durante a sua instalação. Para melhorar a precisão da medição, o cabo deve ficar centralizado na abertura do núcleo.
Especificação dos transformadores de corrente
Sinteticamente, os TCs são especificados pela relação entre as correntes do primário e do secundário, frequência de tensão máxima, classe de exatidão e classe de temperatura. Destarte, é preciso considerar seu uso em ambiente interno ou externo, e também o nível de isolamento, o fator térmico, o número de núcleos, a corrente de curto-circuito térmica, além do tipo de isolamento. Outrossim, também é interessante saber que a corrente no secundário é padronizada em valores entre 1 e 5 ampères. A mais comum é a de 5 ampères, e seu secundário pode ter taps para fornecer uma variedade de relações de transformação.
Símbolo
Em geral, o símbolo usado para representá-lo em esquemas elétricos consiste em uma linha que representa o circuito primário. Então, nesse circuito, naturalmente a corrente Ip passa por dentro de um enrolamento que representa o circuito secundário pelo qual passa a corrente Is .
Segurança
Obviamente, um transformador de corrente nunca deve ter corrente passando em seu circuito primário sem nada conectado em seu secundário. Tal fato representaria uma resistência infinita no secundário, levando a corrente no primário a induzir tensões elevadas no secundário. Consequentemente, isso poderia criar arcos elétricos que degradariam a precisão do equipamento e poderiam até mesmo danificá-lo.
Diferença entre TCs de proteção e medição
Em geral, os TCs de medição têm sua classe de exatidão entre 0,3% e 1,2%. Por isso, é necessário, certamente, evitar que um curto-circuito no primário gere altas tensões no secundário, pois elas poderiam danificar o isolamento dos equipamentos de medição. Com esse propósito, os TCs sempre seguem projetos com um fator de sobrecorrente de até 4 vezes a corrente nominal.
Por outro lado, os TCs de proteção costumam ter classe de exatidão entre 5% e 10%. Em vista disso, seu fator de sobrecorrente pode ser até 20 vezes a corrente nominal.
Frequentemente, instalam-se os dois tipos de TC em conjunto para prover isolamento entre a medição e os circuitos de proteção. Dessa maneira, permite-se a instalação de TCs específicos para cada aplicação.
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