Qual é a diferença entre um transformador de tensão e um transformador de corrente?

No mundo dos sistemas de energia elétrica, a medição precisa e a operação segura são fundamentais. Não é prático nem seguro conectar diretamente circuitos primários de alta-tensão e alta-corrente a instrumentos de medição ou relés de proteção. É aqui queTransformadores de instrumentosentre em jogo. Os dois tipos mais críticos são osTransformador de Tensão (VT), também comumente conhecido comoTransformador Potencial (PT), e oTransformador de Corrente (TC). Embora ambos sirvam ao propósito fundamental de reduzir os parâmetros do sistema a níveis gerenciáveis ​​e seguros, seus princípios de operação, projeto e aplicação são fundamentalmente diferentes.

Este artigo fornece uma comparação detalhada de VTs e CTs, aderindo aos padrões e práticas do setor.

1. Função e Propósito Primário

• Transformador de Tensão (VT/PT):Sua principal função édescera alta tensão do sistema (por exemplo, 132 kV, 33 kV) para uma tensão secundária padronizada e segura. A tensão secundária padrão é normalmente110Vou100Vou120V, dependendo do padrão regional. Essa tensão-reduzida é proporcional à tensão primária e é usada para alimentar voltímetros, bobinas de tensão de wattímetros e relés de proteção.
• Transformador de Corrente (TC):Sua principal função édescera alta corrente do sistema (por exemplo, 1.000 A, 2.000 A) para uma corrente secundária padronizada e segura. A corrente secundária padrão é universalmente1Aou5A. Essa corrente-reduzida é proporcional à corrente primária e é usada para alimentar amperímetros, bobinas de corrente de wattímetros, medidores de energia e relés de proteção.

2. Conexão no Circuito

Esta é uma das distinções mais críticas com sérias implicações de segurança.

• VT/PT:Um transformador de tensão está conectadoem paraleloentre as fases (fase-a-fase ou fase-a-neutro) do circuito cuja tensão será medida. É tratado como uma fonte de tensão.
• Analogia:Ele está conectado como um voltímetro.
• TC:Um transformador de corrente está conectadoem sériecom a linha que transporta a corrente a ser medida. O condutor primário (que pode ser uma única barra pesada) passa pelo centro do núcleo do TC.
• Analogia:Ele está conectado como um amperímetro.

3. Construção e Design

A diferença na conexão dita a construção.

• VT/PT:O enrolamento primário de um TP temgrande número de voltas (Np >>Ns) porque deve ser conectado em toda a tensão da linha. Seu núcleo é feito de aço-de alta qualidade, operando com baixa densidade de fluxo para manter a precisão. O isolamento entre os enrolamentos primário e secundário foi projetado para suportar a tensão total do sistema, tornando-o um dispositivo relativamente volumoso e caro para aplicações de alta-tensão.
• TC:O enrolamento primário de um TC temmuito poucas voltas, often just a single straight conductor or a single turn (a bar primary). The secondary winding has a large number of turns (Ns >>Np). O núcleo magnético foi projetado para baixa relutância. O requisito de isolamento baseia-se principalmente na tensão induzida no secundário, e não na tensão total do sistema (embora o invólucro ainda deva isolar o TC do potencial de terra).

4. Princípio Operacional e Comportamento Central

Esta é uma diferença técnica crucial que define seus protocolos de segurança.

• VT/PT:Ele opera sob condições semelhantes a umtransformador de potência padrão. A tensão primária é imposta e a tensão secundária é induzida. O fluxo no núcleo é determinado pela tensão aplicada (V ≈ 4,44fNφm). A carga (ou carga) no secundário tem uma impedância relativamente alta. Se o secundário for aberto acidentalmente, não é perigoso.
• TC:Funciona como umtransformador de "corrente constante". A corrente primária é a variável independente, determinada pela carga no circuito de alimentação principal. A corrente primária produz um fluxo magnético alternado no núcleo, que induz uma corrente secundária. Esta corrente secundária produz um contra{3}}fluxo que quase cancela o fluxo primário. O fluxo central é mantido em um nível baixo sob operação normal.

Aviso crítico de segurança:O circuito secundário de um CTNUNCA DEVE estar em circuito-abertoenquanto a corrente primária está fluindo. Se o secundário for aberto, o contrafluxo-se tornará zero. Toda a corrente primária (que pode ser enorme) torna-se uma corrente magnetizante, levando o núcleo a uma saturação profunda. Isso resulta em:

1. Uma tensão muito alta (vários kV) sendo induzida no enrolamento secundário, representando um graveperigo de choque elétricoe arriscando a quebra do isolamento.

2. Aquecimento extremodo núcleo devido às altas perdas de ferro, que podem danificar o isolamento e destruir o transformador.

5. Carga (Carga)

A “carga” refere-se à impedância de carga conectada ao secundário.

• VT/PT:Está conectado a umalta-carga de impedância(por exemplo, bobinas de tensão de instrumentos). A carga normalmente é classificada em Volt-Amperes (VA) em uma tensão padrão.
• TC:Está conectado a umcarga de baixa{0}}impedância(por exemplo, bobinas de corrente de instrumentos). A carga também é classificada em VA, mas com uma corrente padrão (por exemplo, 15 VA a 5A).

Tabela de comparação resumida

Conclusão

Em resumo, os transformadores de tensão e os transformadores de corrente são componentes indispensáveis ​​em sistemas de energia elétrica, mas são projetados para grandezas físicas fundamentalmente diferentes. O TP é um dispositivo conectado-em paralelo que transforma a tensão, enquanto o TC é um dispositivo conectado-em série que transforma a corrente. A diferença operacional mais crítica é a proibição absoluta de circuito aberto-de um TC energizado, uma regra que é aplicada a todos os engenheiros e técnicos elétricos devido aos graves riscos envolvidos. Compreender essas distinções é essencial para o monitoramento, controle e proteção seguros e precisos de qualquer instalação elétrica.

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