Por que o transformador de potencial não pode ser curto-circuitado e o transformador de corrente não pode ser aberto?

Todos nós sabemos que os transformadores de potencial não podem entrar em curto-circuito e os transformadores de corrente não podem funcionar em circuito aberto. Uma vez que o transformador de potencial esteja em curto-circuito ou o transformador de corrente esteja com o circuito aberto, isso irá danificar o transformador ou causar perigo.

Em princípio, todos nós sabemos que os transformadores de potencial e de corrente são transformadores, mas os parâmetros de interesse são diferentes. Então, por que o mesmo transformador não pode funcionar em curto-circuito e em circuito aberto?

Esquemático do transformador

Em operação normal, a bobina secundária do transformador de potencial é equivalente a um circuito aberto e a impedância ZL é muito grande. Se o circuito secundário estiver em curto, a impedância ZL diminuirá rapidamente para quase zero. Neste momento, o circuito secundário irá gerar uma grande corrente de curto-circuito, o que irá danificar o equipamento secundário ou mesmo colocar em risco a segurança pessoal. O transformador de potencial pode ser equipado com um fusível no lado secundário para evitar que seja danificado por um curto-circuito no lado secundário. Sempre que possível, um fusível também deve ser instalado no lado primário para proteger a rede elétrica de alta tensão de colocar em risco a segurança do sistema primário devido ao enrolamento de alta tensão do transformador ou falha do cabo.

Quando o transformador de corrente está em operação normal, a impedância ZL é muito pequena, o que equivale à operação da bobina secundária em estado de curto-circuito. A força magnetomotriz gerada pela corrente secundária desmagnetiza o potencial magnético gerado pela corrente primária. A corrente de excitação é muito pequena, o fluxo magnético total no núcleo de ferro é muito pequeno e a força eletromotriz induzida do enrolamento secundário não excede dezenas de volts. Se o lado secundário estiver aberto, a corrente secundária é igual a zero e o efeito de desmagnetização desaparece, mas o ε1 da bobina primária permanece inalterado, e sua corrente primária torna-se completamente a corrente de excitação, causando o fluxo magnético Φ no núcleo de ferro para aumentar drasticamente, e o núcleo de ferro fica em um estado altamente saturado. Além disso, o número de voltas do enrolamento secundário é grande, e uma tensão muito alta (mesmo milhares de volts) será gerada em ambas as extremidades do enrolamento secundário, o que pode não só danificar o isolamento do enrolamento secundário, mas também colocar seriamente em risco a segurança pessoal. Portanto, um circuito aberto no lado secundário do transformador de corrente não é absolutamente permitido.

Transformadores de tensão e transformadores de corrente são, em princípio, ambos transformadores. Os transformadores de tensão prestam atenção às mudanças na tensão e os transformadores de corrente prestam atenção às mudanças na corrente. Então, por que o mesmo é o transformador, o transformador de corrente não pode operar em circuito aberto e o transformador de potencial não pode operar em curto-circuito?

Em operação normal, ε1 e ε2 permanecem inalterados. O lado primário do transformador de potencial é conectado em paralelo no circuito, a tensão é relativamente alta, a corrente é muito pequena e a corrente no lado secundário também é muito pequena e quase zero durante a operação normal, formando um equilíbrio relativo com a impedância infinita de circuito aberto no loop secundário. Quando a impedância do lado secundário diminui rapidamente para um curto-circuito, porque ε2 permanece inalterado, a corrente secundária inevitavelmente aumentará rapidamente e queimará a bobina secundária.

O mesmo princípio, em operação normal, ε1 e ε2 permanecem inalterados. O lado primário do transformador de corrente é conectado em série no loop. A corrente é relativamente alta e a tensão é muito pequena. Durante a operação normal, a tensão no lado secundário também é muito pequena e quase zero, formando um equilíbrio com a impedância de curto-circuito infinita no loop secundário. Quando a impedância do circuito secundário aumenta rapidamente para um circuito aberto, a corrente secundária cai rapidamente para zero, e toda a corrente primária é convertida em corrente de excitação, fazendo com que o fluxo magnético aumente rapidamente para a saturação e queime o transformador.

Então o mesmo transformador, a aplicação é diferente, o resultado será diferente.

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