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1 VIII.3 - TRANFORMADOR DE OTENCIAL (T) VIII GENERALIDADE A Figura VIII.7 representa, esquematicamente, o transformador de potencial. - ITEMA + ITEMA I + - RT + - I Z Figura VIII.7 - Transformador de otencial O enrolamento primário dos T s é constituído de várias espiras sendo o secundário dimensionado para uma tensão nominal padronizada de 115 V (de uma maneira geral, n1 > n e o equipamento é um redutor de potencial). A Relação de Transformação de um T (RT) é o quociente entre a tensão primária nominal,, e a tensão secundária nominal, : RT = = 115 Assim, quando o primário é energizado com a tensão nominal, surge no secundário uma tensão de 115 V. Quando o primário é energizado com uma tensão menor que a nominal, por exemplo, no secundário existirá uma tensão menor que 115 V, na mesma proporção das tensões nominais do T. Exemplo: m T de 30 V para 115 V, quando energizado com uma tensão primária de 115 V (50 % do valor nominal de 30 V) reproduzirá no secundário a tensão de 57,5 V (50 % do valor nominal de 115 V). Como o enrolamento primário é ligado em derivação deve atender a um dos seguintes grupos de ligação: Grupo 1: conectado entre fases Grupo : conectado entre fase e neutro em um sistema solidamente aterrado Grupo 3: conectado entre fase e neutro Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 10 de 19

2 A tensão primária do T é função do circuito primário e do grupo de ligação sendo a tensão secundária dependente da relação de transformação: = RT O fasor corrente secundária I depende da impedância conectada ao secundário Z : I RT = = Z Z É conveniente analisar dois casos particulares para valores de Z : Z (circuito aberto): Neste caso, a corrente secundária é nula: I = 0 Z 0 (curto-circuito): Neste caso, a corrente secundária é elevada e encontra-se, usualmente, na seguinte faixa: I CC = A 3 a A 3 = 4 36 kv = kv VIII.3. - CARACTERÍTICA EECÍFICA EGNDO NBR 6855/1981 a) TENÃO RIMÁRIA ( ) e RELAÇÃO DE TRANFORMAÇÃO (RT) A tensão primária nominal é escolhida em função da tensão nominal do circuito principal e do grupo de ligação: ITEMA de linha (grupo 1) de fase (grupos e 3) A tensão secundária nominal é padronizada em 115 V ( s = 115 V) embora, em 115 alguns casos, possa existir uma derivação para 3 V 115 s = V. A relação de 3 transformação é: RT = Exemplos: Grupo 1: = 30 V RT = : 1 = 115 V RT V = V = 1, : 1 = Grupos e 3: = V 115 RT = = V 3 : 1 3 Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 11 de 19

3 Grupo 1: = V RT = 101 : = 115 V RT V = V = 701 : = Grupos e 3: = V 115 RT = = V : 3 Os T s são projetados e construídos para suportarem, em regime permanente, uma sobretensão de até 10% sem que ocorra nenhum dano. b) NÍVEL DE IOLAMENTO O Nível de Isolamento (NI) depende da tensão de linha do circuito ao qual o T será ligado: NI L (fase-fase) c) FREQÜÊNCIA A freqüência nominal do sistema interligado brasileiro é de 60 Hz. Nos demais países da América Latina e algumas regiões do Brasil a freqüência nominal é de 50 Hz. d) CARGA A carga nominal de um T é a máxima carga, em VA, que pode ser ligada ao secundário do T. Os valores padronizados para as cargas nominais dos ensaios encontram-se na Tabela VIII.. Tabela VIII. - Cargas nominais padronizadas para ensaios de T s Cargas Nominais Características a 60 Hz e 10 V Características a 60 Hz e 69,3 V Designação Fator de T R s L s Z s R s L s Z s [VA] otência [Ω] [mh] [Ω] [Ω] [mh] [Ω] 1,5 1,5 0,10 115, , ,70 403, , ,85 163, ,4 89, ,85 61, ,4 33, ,85 30,6 50, , 16,8 1 ara o bom funcionamento do T deve-se utilizar impedâncias secundárias superiores ao mínimo admitido, indicado na Tabela VIII., que corresponde ao valor nominal: Z s Z pois = Z (observar que Z inclui instrumentos e a impedância dos condutores). Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 1 de 19

4 e) CLAE DE EXATIDÃO (CE) Existem dois tipos principais de erros introduzidos pelos T s, ilustrados na Figura VIII.8: Erro de relação: Determina o quanto a relação de transformação real não concorda com a relação de transformação nominal. ara tanto define-se o Fator de Correção da Relação (FCR) dado por: FCR = K r RT onde Kr = é a relação de transformação real e RTC = nominal. é a relação de transformação Erro de fase: É o ângulo de fase entre os fasores tensão primária e secundária sendo assim definido: β = RT β K r Figura VIII.8 - Diagrama fasorial simplificado do TC Considera-se que um T para serviço de medição está dentro de sua classe de exatidão em condições específicas quando, nestas condições, o ponto determinado pelo fator de correção de relação (FCR) e pelo ângulo de fase β estiver dentro dos aralelogramo de Exatidão especificado Figura VIII.9 correspondentes à sua classe de exatidão. Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 13 de 19

5 FCR [%] 101, 100,8 100,4 Classe 1, Classe 0,6 Classe 0,6 100,0 99,6 99, 98, β [minutos] Figura VIII.9 - aralelogramos de exatidão dos T s Deve-se levar em conta que o erro de relação interfere em qualquer tipo de medida (tensão, potência, etc.). or outro lado, o erro de fase só é importante quando o ângulo do fasor tensão for necessáio como é o caso das medidas de cosϕ, potência e energia (ativa e reativa). A definição da classe de exatidão do T depende da sua finalidade e geralmente segue a seguinte regra: 0,3 % para medição de faturamento 0,6 ou 1, para medição de controle Além destas três classes ainda existem T s de classe 3 % sem limite para o erro de fase β. f) OTÊNCIA TÉRMICA (TN) A otência Térmica Nominal (TN) é a maior potência aparente que um T pode fornecer, em regime permanente, sob tensão e freqüência nominais, sem exceder os limites de elevação de temperatura especificados. A ABNT define que, para os T's pertencentes aos grupos de ligação 1 e, a TN não deve ser inferior a 1,33 vezes a carga mais alta em VA, referente a exatidão do T: TN 1 33, Grupos 1 e Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 14 de 19

6 ara os T's pertencentes ao grupo de ligação 3, a TN não deve ser inferior a 3,6 vezes a carga mais alta em VA: TN 3 6, Grupo 3 ara ilustrar a obtenção do coeficiente que multiplica a potência nominal do T, para obtenção da TN (grupo 3), apresenta-se na Figura VII.10 um sistema elétrico de força suprido por um transformador estrela-triângulo, e medido por três T s ligados em estrela-estrela. ~ A B C Carga Transformador de força Transformador de otencial com relação de transformação RT Carga secundária Figura VIII.10 - istema elétrico medido por três T s Y-Y. uponha-se que inicialmente o sistema opere em condições normais, ou seja, a tensão de linha que alimentação da carga (secundário do transformador de força) é de L. No primário do T ter-se-á a tensão de L 3 e no secundário uma tensão de L ( ) L 3 RT pelo T a sua carga secundária será de Z 3 RT L = 3 RT Z. Consequentemente, a potência suprida uponha-se agora que tenha ocorrido uma falta (curto-circuito) entre a fase A e a terra. Verifica-se que devido ao transformador de força ser triângulo no secundário, não existe caminho para retorno da corrente de curto-circuito (equivalente de seqüência zero infinito), sendo esta inexistente. Duas questões se colocam: Como detectar esta falta? e Como se comportam as tensões primárias e secundárias do T? ara responder estas questões devem ser analisadas duas situações:. Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 15 de 19

7 Comportamento das tensões na fase A do T: Como a falta é na fase A contra a terra, a tensão fase-terra no T, seja no primário, seja no secundário é nula. Este valor pode ser empregado para detectar a falta. Comportamento das tensões nas fases B e C do T: Como a falta é na fase A contra a terra, a tensão fase-terra nas fases B e C do T, serão no primário iguais a L, e no secundário L RT. A potência no secundário do T será portanto três (3,0) vezes maior nesta situação do que na ( ) L RT situação de regime normal L =. O valor normalizado de 3,6 vezes a potência Z RT Z secundária nominal do T, para definir a TN, contempla a possibilidade do sistema supridor estar operando com tensão superior a nominal. VIII MARCAÇÃO DO TERMINAI Alguns exemplos de como os terminais dos T s são marcados encontram-se na Figura VIII.11. Relação única H3 H3 Relação dupla, com primário em duas seções destinadas a ligação série-paralelo Várias relações, com derivações no secundário X3 X4 Figura VIII.11 - Marcação dos terminais dos TC s Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 16 de 19

8 VIII LIGAÇÕE AI Os enrolamentos primário e secundários dos T s podem ser conectados entre fase e neutro (ou entre fase e o centro de uma ligação estrela equilibrada) ou entre fases. As duas formas de ligação empregadas nos circuitos usuais de medição, ilustradas nas Figura VIII.1 e VIII.13, são estrela-estrela aterrada ( - ) e Vê-Vê aterrado ( ). A B ITEMA C a b c C c a A b B Figura VIII.1 - Esquema de ligação Estrela-Estrela Aterrada ( - ) Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 17 de 19

9 A B ITEMA C + AB - + BC - + ab - + bc - C bc A AB ab BC B Figura VIII.13 - Esquema de ligação Vê-Vê aterrado ( ) Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 18 de 19

10 EC VIII.1 - ara o circuito abaixo sabe-se que a tensão de linha é de 380 V ( L = 380 V), seqüência ABC. ede-se: A B A W1 cosϕ VAr1 50 kva F=0,7 indutivo C W VAr V W1 VAr1 W VAr cosϕ Consumo dos Instrumentos [VA] Instrumento Circuito de Corrente (5 A, 60 Hz) Circuito de otencial (115 V, 60 Hz) A 1,0 + j,0 -- V -- 6,0 + j0,5 W 1,4 + j0,8 4,0 + j0,5 VAr 1,4 + j0,8 4,0 + j0,5 cosϕ,6 + j,0 4,0 + j3,0 a) Especificar os TC s b) Especificar os T s c) Determinar o valor das leituras referidas ao primário e ao secundário. Leitura dos Instrumentos Instrumento Referida ao rimário Referida ao ecundário A [A] V [V] W1 [W] W [W] VAr1 VAr cosϕ Medidas Elétricas: VIII - Transformadores para Instrumentos 19 de 19

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