Transformador atual

Transformador atual

Geralmente transformadores de corrente e amperímetros são usados juntos como um par combinado no qual o projeto do transformador de corrente é tal que forneça uma corrente secundária máxima correspondente a uma deflexão em escala total no amperímetro. Na maioria dos transformadores de corrente, existe uma relação inversa aproximada entre as duas correntes nos enrolamentos primário e secundário. É por isso que a calibração do TC geralmente é para um tipo específico de amperímetro.

A maioria dos transformadores de corrente tem uma classificação secundária padrão de 5 amps com as correntes primária e secundária sendo expressas como uma razão de 100/5. Isso significa que a corrente primária é 20 vezes maior que a corrente secundária, de modo que, quando 100 amperes estiverem fluindo no condutor primário, isso resultará em 5 amperes fluindo no enrolamento secundário. Um transformador de corrente de, digamos, 500/5, produzirá 5 amps no secundário para 500 amps no condutor primário, 100 vezes maior.

Aumentando o número de enrolamentos secundários, Ns, a corrente secundária pode ser feita muito menor do que a corrente no circuito primário que está sendo medida porque, à medida que Ns aumenta, Is diminui em uma quantidade proporcional. Em outras palavras, o número de voltas e a corrente nos enrolamentos primário e secundário estão relacionados por uma proporção inversa.

Um transformador de corrente, como qualquer outro transformador, deve satisfazer a equação de amp-turn e sabemos de nosso tutorial sobre transformadores de tensão de enrolamento duplo que essa relação de voltagem é igual a: da qual obtemos:

A relação atual irá definir a relação de voltas e como o primário geralmente consiste em uma ou duas voltas, enquanto o secundário pode ter várias centenas de voltas, a relação entre o primário e o secundário pode ser bastante grande. Por exemplo, suponha que a classificação atual do enrolamento primário seja 100A. O enrolamento secundário tem a classificação padrão de 5A. Então, a razão entre as correntes primária e secundária é de 100A-para-5A ou 20: 1. Em outras palavras, a corrente primária é 20 vezes maior que a corrente secundária.

Deve-se notar, no entanto, que um transformador de corrente classificado como 100/5 não é o mesmo que um classificado como 20/1 ou subdivisões de 100/5. Isso ocorre porque a taxa de 100/5 expressa a “corrente nominal de entrada / saída” e não a relação real das correntes primárias para as secundárias. Observe também que o número de voltas e a corrente nos enrolamentos primário e secundário estão relacionados por uma proporção inversa.

Mas mudanças relativamente grandes em uma relação de voltas de transformadores de corrente podem ser alcançadas modificando as voltas primárias através da janela do TC onde uma curva primária é igual a uma passagem e mais de uma passagem pela janela resulta na razão elétrica sendo modificada.

Assim, por exemplo, um transformador de corrente com uma relação de, digamos, 300 / 5A pode ser convertido para outro de 150 / 5A ou mesmo 100 / 5A passando o condutor principal principal através de sua janela interna duas ou três vezes como mostrado. Isso permite que um transformador de corrente de valor mais alto forneça a corrente de saída máxima para o amperímetro quando usado em linhas de corrente primárias menores.

Razão de Voltas Primárias do Transformador de Corrente

Exemplo No1 do Transformador de Corrente

Um transformador de corrente do tipo barra que tem 1 volta no seu primário e 160 voltas no seu secundário deve ser usado com uma gama padrão de amperímetros que têm uma resistência interna de 0,2Ω. O amperímetro é necessário para fornecer uma deflexão total quando a corrente primária é de 800 Amps. Calcule a tensão secundária máxima e secundária no amperímetro.

Corrente Secundária:

Tensão através do amperímetro:

Podemos ver acima que, como o secundário do transformador de corrente está conectado através do amperímetro, que tem uma resistência muito pequena, a queda de tensão no enrolamento secundário é de apenas 1,0 volts na corrente primária total.

No entanto, se o amperímetro foi removido, o enrolamento secundário efetivamente se torna em circuito aberto e, portanto, o transformador atua como um transformador de elevação. Isso se deve em parte ao aumento muito grande no fluxo de magnetização no núcleo secundário, já que a reatância de vazamento secundária influencia a tensão induzida secundária porque não há corrente oposta no enrolamento secundário para evitar isso.

Os resultados são uma voltagem muito alta induzida no enrolamento secundário igual à razão de: Vp (Ns / Np) sendo desenvolvida através do enrolamento secundário. Por exemplo, suponha que nosso transformador de corrente acima seja usado em uma linha de alimentação trifásica de 480 volts à terra. Assim sendo:

Esta alta tensão é porque a razão volts por voltas é quase constante nos enrolamentos primário e secundário e como Vs = Ns * Vp os valores de Ns e Vp são altos, então Vs é extremamente alto.

Por esta razão, um transformador de corrente nunca deve ser deixado em circuito aberto ou operado sem carga quando a corrente principal principal estiver fluindo através dele, assim como um transformador de tensão nunca deve operar em um curto-circuito. Se o amperímetro (ou carga) tiver que ser removido, um curto-circuito deve ser colocado primeiro nos terminais secundários para eliminar o risco de choque.

Esta alta tensão é porque quando o secundário está em circuito aberto, o núcleo de ferro do transformador opera em um alto grau de saturação e sem nada para pará-lo, produz uma tensão secundária anormalmente grande, e em nosso exemplo simples acima, isso foi calculado em 76.8kV !. Esta alta tensão secundária pode danificar o isolamento ou causar choque elétrico se os terminais do TC forem acidentalmente tocados.

Transformadores de corrente portáteis

Existem muitos tipos especializados de transformadores de corrente agora disponíveis. Um tipo popular e portátil que pode ser usado para medir o carregamento do circuito é chamado de “alicates amperimétricos” como mostrado.

Os alicates amperimétricos abrem e fecham em torno de um condutor de corrente e medem sua corrente determinando o campo magnético em torno dele, fornecendo uma leitura de medição rápida, geralmente em um mostrador digital, sem desconectar ou abrir o circuito.

Assim como o CT tipo braçadeira de mão, estão disponíveis transformadores de corrente de núcleo dividido com uma extremidade removível para que o condutor de carga ou a barra de distribuição não precisem ser desconectados para a instalação. Estes estão disponíveis para medir correntes de 100 até 5000 amperes, com tamanhos de janela quadrada de 1 "a mais de 12" (25 a 300mm).

Então, para resumir, o Transformador de Corrente (CT) é um tipo de transformador de instrumento usado para converter uma corrente primária em uma corrente secundária através de um meio magnético. Seu enrolamento secundário fornece então uma corrente muito reduzida que pode ser usada para detectar sobrecorrente, subcorrente, corrente de pico ou condições de corrente média.

Uma bobina primária de transformadores de corrente é sempre conectada em série com o condutor principal, dando origem a ela também sendo referida como um transformador em série. A corrente nominal secundária é classificada em 1A ou 5A para facilitar a medição. A construção pode ser uma única volta primária como nos tipos Toroidal, Donut ou Bar, ou algumas voltas primárias enroladas, geralmente para baixas relações de corrente.

Os transformadores de corrente devem ser usados como dispositivos de corrente proporcional. Portanto, um enrolamento secundário de transformadores de corrente nunca deve ser operado em um circuito aberto, assim como um transformador de tensão nunca deve ser operado em um curto-circuito.

Tensões muito altas resultarão do circuito aberto do circuito secundário de um transformador de corrente energizado, de modo que seus terminais devem entrar em curto-circuito se o amperímetro for removido ou quando um TC não estiver em uso antes de energizar o sistema.

No próximo tutorial sobre Transformadores, veremos o que acontece quando conectamos três transformadores individuais em uma configuração estrela ou delta para produzir um transformador de potência maior chamado Transformador Trifásico usado para fornecer suprimentos trifásicos.

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