Transformador de Potencial

Transformador de Potencial

Transformador de Potencial e de Corrente

Universidade Federal de Itajubá-UNIFEI Disciplina EEL505 -Medidas

Prof. Fernando Belchior –Março/2009

Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial (TP) e e Transformador de Corrente (TC)Transformador de Corrente (TC)

Transformador de Potencial e de Corrente

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Prof. Fernando Belchior –Março/2009 CARGA

52 BO 52-a 125 VdcTP's

TC's ou TPC’s

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Função:

•Retratar as condições reais de corrente e tensão de um circuito elétrico com a fidelidade necessária, seja em regime permanente ou durante faltas.

• Isolação galvânica.

Exatidão e IsolamentoExatidão e Isolamento

Normalizada Fácil utilização Sem risco para a segurança pessoal e patrimonial

Grandeza primáriaGrandeza secundária

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Três tipos básicos convencionais:

Transformadores de Potencial (TP’s) Transformadores de Corrente (TC’s) Transformadores de Potencial Capacitivos (TPC’s)

Carga elétrica

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Revisão da Teoria Básica de Transformadores

•Princípio de Funcionamento – Transformação Eletromagnética.

•Tensões e correntes primárias são transformadas para valores secundários adequados para uso em relês, medidores e outros instrumentos. Em geral 115[V] e 5[A].

N f S V V E

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• Circuito Equivalente:

Ek N f S

KnV V V V

Kn I I I I

L1 L2 R2R1 Iw

I1 I2

V1 V2 ZcIμ

TP ou TCTP ou TC

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Circuito Equivalente:

Erro % tensãoErro % corrente

E2 Iμ

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Notas:

–Devido a indução magnética não ser linear e nem biunívoca , a cada ciclo ter-se-áo laço de histerese.

* perdas por histerese Öqualidade do aço

* perdas por Foucault Ö lâminas

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•A reatância de magnetização representa a parcela que consome Iμ, logo:

•Com a conexão uma carga de impedância Zcteremos: 0 μ=+ WII I

β=T ch

ZIk N f S

Iw Iμ

ZT–Impedância total do secundário incluindo a carga Sch–Seção da chapa N2–Número de espiras do secundário

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•NBR6820 –TPs Ensaios

Normas : •NBR6821 –TCs Ensaios

•NBR6855 –TPs Espec.

•IEC série 185, 186

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Transformadores de Potencial

Transformadores de Transformadores de PotencialPotencial

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Prof. Fernando Belchior –Março/2009 TRANSFORMADORES DE POTENCIALTRANSFORMADORES DE POTENCIAL

Transformador de Potencial e de Corrente

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Prof. Fernando Belchior –Março/2009 a) Considerações Iniciais b) Erros Introduzidos c)Classes de Exatidão d) Características Construtivas e) Especificações Básicas

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Função:Reproduzir a tensão primária no secundário, em níveis normalizados (115 ou 115/√3 [V]) -economia e segurança.

Instalação:Externa (ao tempo) ou interna (abrigada)

Condição de funcionamento:a vazio –Circuitos voltimétricos (30 < Zc < 1200 Ω)

–Tensão secundária praticamente constante

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Relação de transformação:

Erros:Nenhum equipamento éideal! V1≠V2em módulo e ângulo

Causa: Quedas de tensão no secundário(passagem da corrente de carga ÆI2) e no primário(passagem da corrente de carga mais a corrente a vazio ÆI0+ I2).

.Erro percentual de tensaoTPKVVV V

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Diagrama Fasorial do TP

Es Im

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Fatores que determinam a exatidão:

9Projeto e construção;

9Condições do sistema elétrico, tais como a tensão e a freqüência;

9Carga conectada no secundário do TP.

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0,8Vn Vn

1,2Vn

-ε 1,2Vn Vn

0,8Vn

-δ(cosφ= 0,8)

+δmin Comportamento dos erros em função da carga secundária

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•De acordo com as normas vigentes (ANSI C57.13 –ABNT NBR 6855) a classe de precisão de um TP, expressa em %, éo erro máximo admissível que o TP pode introduzir na medição de uma potência;

•A ABNT prevê ainda uma classe de precisão de 3%, a qual não tem limite de ângulo de fase;

•As normas estipulam que os limites de erros devem ser mantidos entre 90% e 110% da tensão nominal, entre o funcionamento a vazio e sob carga, com fp no sistema primário do TP, compreendido entre 0,6 e 1,0, uma vez que esses limites definem o traçado dos paralelogramos.

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Prof. Fernando Belchior –Março/2009Ângulo de fase (δ) em minutos

1,014 Erro de tensão %

-1,40 FCR

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Os TP’s podem ser considerados como Transformadores de

Potência funcionando a uma carga muito reduzida, de modo que as quedas correspondentes de tensão sejam igualmente de valor reduzido.

Caracteriza-se por:

•Resistências e reatâncias de fuga do primário e secundário com valores os menores possíveis;

•Corrente de magnetização relativamente fraca e uma indução nominal fixada a um valor moderado.

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Tipos

•Relação única; relação dupla, com primário em duas seções; duas relações com derivações no primário; duas relações com derivações no secundário; dois enrolamentos secundários.

Conexões •Conexão V;

•Conexão estrela aterrada;

•Conexão estrela aterrada-triângulo aberto.

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TP's do tipo seco -resina epoxi ou papel impregnado em óleo – BT -MT -AT -EAT

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TP's do tipo seco -resina epoxi ou papel impregnado em óleo -BT -MT -AT -EAT

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TP's do tipo seco -resina epoxi ou papel impregnado em óleo -BT -MT -AT -EAT

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Prof. Fernando Belchior –Março/2009 Clever ‐UFMG

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Tensões nominais

Tabela I (NBR 6855)

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O ponto fundamental éo aterramento dos sistemas elétricos !! •GL 1 –fase-fase (isolamento pleno)

•GL 2 –fase-terra (isolamento reduzido) •GL 3 –fase-terra (isolamento pleno)

Grupos de ligação

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Grupo de ligação

•GL 1 –fase-fase (isolamento pleno); •GL 2 –fase-terra (isolamento reduzido);

•GL 3 –fase-terra (isolamento pleno).

Além do grau de isolamento (testes de tensão aplicada e induzida) outras diferenças fundamentais irão aparecer entre os três grupos, tais como a potência térmica nominale ensaios de aquecimento.

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Grupo de ligação •GL 1 –fase-fase (isolamento pleno)

•GL 2 –fase-terra (isolamento reduzido)

•GL 3 –fase-terra (isolamento pleno)

Além do grau de isolamento (testes de tensão aplicada e induzida) outras diferenças fundamentais irão aparecer entre os três grupos, tais como a potência térmica nominal e ensaios de aquecimento.

Freqüência •Éimportante especificar a freqüência nominal!!

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Tensões nominais •Tabela I (NBR 6855)

Sinais padronizados

•(:) relações nominais; (-) tensões nominais de enrolamentos diferentes; (/) tensões e relações nominais obtidas por derivação; (x) tensões primárias nominais e relações nominais de enrolamentos série paralelo.

Níveis de Isolamento

•NI = TA/NBI/NBS –Tabela I (NBR 6821) _ /_ / _ kV

Tensão de manobra (BSL) para tensões superiores ou iguais a 345 kV onda 200x2000μs

Nível Básico de

Isolamento para Impulso

Atmosférico (BIL) -onda 1,2X50 μs

Tensão aplicada ao dielétrico (60Hz) -1 min. com valores especificados por norma. Este ensaio só deve ser aplicado uma única vez.

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Carga nominal

•Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos conectados no secundário do TP.

•A escolha da classe de exatidão dos TP’s depende da precisão dos aparelhos a serem conectados Ödevem ser compatíveis

Ex.: Classe : 0,3% -Laboratórios, medidas de energia 0,6% -Instrumentação geral e integradores 1,2% -Instrumentação geral e relés de proteção

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Carga nominal

•Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos conectados no secundário do TP.

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Carga nominal

•Soma das cargas nominais (consumo) de todos os instrumentos conectados no secundário do TP.

DesignaçãoVA f.p.Designação VA f.p.
w12,5 0,10P12,5 12,5 0,10
x25 0,70 P25 25 0,70
y75 0,85P75 75 0,85
z200 0,85P200 200 0,85
z400 0,85P400 400 0,85

ANSI C57.13 -2008ABNT NBR 6855 –1992

Conectando-se até75 VA, o o transformador de potencial permanece dentro da classe de exatidão igual a 0,3%

Ex. : 0,3P75 ==> O fabricante garante que:

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Potência Térmica

Éa carga máxima que pode ser suportada pelo transformador de potencial continuamente, sem exceder seus limites prescritos de elevação de temperatura (classe A).

•GL1 e GL 2 Önão deve ser inferior a 1,33VAn •GL3 Önão deve ser inferior a 3,6VAn

* A diferença entre estes grupos pode ser melhor compreendida, estudandose o Anexo I (NBR6855).

Ambiente de utilização •Uso exterior ou interior

•Posição de montagem

•Vertical ou invertida

Observações complementares Polaridade e marcações

•Subtrativa –Primário (H), secundário (x) ou (x, y, z)

Manuseio do secundário Ensaios : vide norma NBR6820

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Obrigado pela atenObrigado pela atençção !!ão !! FIMFIM

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