Transformador de corrente

TC de 138kV em operação

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(TCs) 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 TCs 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.

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 Z_m e a impedância de carga é dada por Z_c.

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 X_m é I_m, 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

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

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).