TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

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1 TRANSFORMADORES DE POTENCIA 1 - Introdução: Tio de TP TP Eletromagnético (TP) TP Caacitivo (TPC) Até 138 k Acima de 138 k Funçõe Báica - Iolamento contra alta tenõe. - Fornecimento no ecundário de uma tenão roorcional à tenão rimária, com um certo grau de recião, dentro de uma faixa eecificada ara a tenão rimária. Clae TP de Medição Faixa de oeração: ( 0 1,1 ) n TP de Proteção Faixa de oeração: ( 0,05 1,9 ) n TP de roteção ouem maiore erro normalizado e maiore faixa de oeração que o TP de medição 1

2 2 - Definiçõe: (a) Tenão Primária Nominal ( n ) Acima de 115 (ASA-ABNT) ou 110 (IEC). (b) Tenão Secundária Nominal ( n ) / 3 (ASA-ABNT) / 3 (IEC) (c) Relação de Tranformação Nominal (k n ) k n n n (d) Relação de Tranformação Real (k) k (e) Fator de Correção de Relação (FCR) FCR k k n (f) Erro de Relação ou de Corrente [ξ i (%)] k (%) n k ξ v x100 k (g) Erro de Ângulo de Fae (γ) γ arg( / (h) Carga ou Burden ) Z b, coφ ou S, coφ ( ara n ) 2

3 3 Tranformadore de Potencial Eletromagnético 3.1. Caracterítica Gerai 1. Projeto: imilare ao trafo de otência e funcionamento bem abaixo do limite térmico. Tio - Trifáico com 5 erna - Monofáico imite de Tenão n 138 k Em geral: n 15 k Exemlo A 5 cm x 5 cm 25 cm 2 TP B m 1,6 Wb/m 2 f 50 Hz Burden: 110 (65 fae/neutro); S 150 A E 4, 44 S I B m A f N E N 4,44 Bm S 150 I 63,5 2,36 A E 4,44 1, A f 50 1,126 E 3

4 Deta forma, ode er contruída uma tabela motrando o número de eira do rimário e a corrente rimária nominal ara divera clae de tenão nominal. Aim rocedendo: Tenão de inha E [k] N (eira) I (ma) [k] , , , , , , Pode-e notar que à medida que a tenão nominal vai aumentando, o número de eira neceário ara e etabelecer a denidade de camo magnético deejada de 1,6 Wb/m 2 também aumenta. Por outro lado, a corrente rimária nominal diminui. Ito ignifica contruir, ara nívei de tenõe elevada, TP com enrolamento rimário dotado de um número muito grande de eira de um fio muito fino (caaz de uortar uma corrente rimária nominal cada vez menor). Do onto de vita contrutivo ito ignifica maiore cuto ela dificuldade de execução da tarefa (a chance de romer o fio fica muito grande), em equecer a natural neceidade de maiore quantidade de iolamento, ara tenõe maiore. Deta forma é raticamente imoível bon rojeto de TP com tenão rimária nominai acima de 138 k. Deta forma, é uual contruir-e TP eletromagnético até a clae de tenão de 138 k e ara alicaçõe em itema com tenõe ueriore a 138 k utilizam-e TP de 13,8 k acolado a um divior de otencial caacitivo, denominado TPC (tranformadore de otencial caacitivo). Forma de igação A ligação uual em TP é a ligação etrela aterrada-etrela aterrada. 4

5 3.2. Circuito Equivalente (referido ao ecundário) I R R I I e / k n E R a I a I m m R b b Z b R b + j b Z b! Z b! Φ b 3.3. Diagrama Faorial Contrução do Diagrama I m I a I e Φ I γ R I E j I R I j I Φ arg(e / I ) E + R I + j I I a em fae com E I m atraada 90 de E I e I a + I m I I + I e E +R I +j I I 3.4. Erro em Regime Permanente Senoidal (a) Erro de relação ou de tenão (ε v ) ε v(%) 100% k n 100% (a) Erro de ângulo de fae ou de fae (γ) γ arg( / ) 5

6 3.5 alore de Norma (a) Normalização IEC Clae de Exatidão TP de Medição ξ v (%) (0,9 1,1) n γ (min) A + 0,5 + 2 B + 1, C + 2, Clae de Exatidão S (0,25 1,0) coφ 1 S n TP de Proteção (0,25 0,9) n (1,1 k) n ξ v (%) γ (min) ξ v (%) γ (min) E F Condiçõe de Aterramento k Duração Enrolamento Primário Aterramento do Sitema efetivamente ou 1,1 - não aterrado não efetivamente 1,5 30 eg aterrado efetivamente 1, hora aterrado não efetivamente 6

7 (b) Normalização ASA (ABNT) Clae de Exatidão (0,9 1,1) n ξ v (%) γ (min) Enaio 0,3 + 0,3-0,9 n 0,6 + 0,6 - n 1,2 + 1,2-1,1 n CARGAS NOMINAIS PADRONIZADAS PARA ENSAIOS EM TP S Deignação Potência Aarente (A) Fator de Potência Z (Ω) 60 Hz Z (Ω) 60 Hz - 69,3 W 12,5 0, , Y 75 0, Z 200 0, ZZ 400 0, Exemlo: TP 0,3WY;0,6Z TP enaiado com carga adronizada W, e Y ε v 0.3% Z ε v 0.6% 7

8 4 Tranformadore de Potencial Caacitivo TPC 4.1. Introdução Circuito Báico inha C 1 TP T ga R b b Obervaçõe: (a) Caacitore C 1 e funcionam como diviore de tenão circuito de acolamento ara itema Carrier (b) Tenão no onto T é ajutada róxima de 15 k (na tenão nominal do TP) (c) Reator variável utilizado ara intonizar com o caacitore de maneira que a corrente de carga não afete a tenão de aída 8

9 4.2. Circuito equivalente do TPC (referido ao rimário) + - T R R R a m I R b b Derezando-e o circuito de excitação e a reitência R e R,e tomando-e o circuito equivalente de Thevenin vito do terminai do ecundário do TP obtem-e o circuito abaixo. + Th - Th T Z 0 I Z b + + Th Th + + Para que a tenão indeenda da corrente de carga I, o reator deve er ajutado de tal forma que + + Th + ou eja ( ) + + 9

10 Deta forma Z j e a tenão no ecundário não erá influenciada ela corrente de carga I endo dada or Th Diagrama Faorial T Contrução do Diagrama I C2 j I. Z b é conhecido (burden) é conhecida também Determina-e I / k (em fae) C2 + j I C2 + então - C2 Z b Nota: 1. Na rática não e ode deconiderar o circuito de excitação ( R a em aralelo com m ) e a reitência do enrolamento ( R e R ). Nete cao, vão aarecer equeno erro que odem er mantido dentro de nívei aceitávei em razão da baixa corrente de carga. 2. Para que a reença do ga de ar? Se a corrente no ecundário I crecer muito, como or exemlo num curto-circuito no ecundário do TP, a tenão no onto T ode atingir nívei erigoo. O ga vai ter então a função de limitar eta tenão a nívei eguro (em geral a máxima tenão uortável elo caacitor ). 10