Transformadores de potencia e corrente

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29 de novembro de 2011

Circuitos Elétricos 2
APS - Transformadores de Corrente, Transformadores de Tensão e Motores Assíncronos

Turma: S25



-História

O tranformador, inventado por Goulard-Gibbs, só foi possível graças a grandes cientistas que trabalharam na descoberta dos princípios do eletromagnetismo. O físico Hans Christian Örsted observou que um fio de corrente elétrica agesobre a agulha de uma bússola, iniciando assim os estudos da relação entre eletricidade e magnetismo. A partir disso , André-Marie Ampère e Joseph Henry (ao mesmo tempo que Faraday) descobriram que o campo magnético induz corrente elétrica, fenômeno conhecido como indução eletromagnética, e a indução mutua.
A partir desses princípios, como já comentado, Gibbs cria o transformador. Em 1885, GeorgeWestinghouse Jr., defensor da corrente alternada, compra os direitos de patente para poder produzir o transformador de corrente alternada e encarrega William Stanley para produzir o primeiro modelo comercial de transformador.

Imagem (1) - Transformador de Stanley

O transformador permitiu a transmissão em corrente alternada por longas distâncias sem perdas energéticas, revolucionando aindustria de eletricidade, que agora podia atuar em qualquer área

Transformadores de Corrente


Transformador de corrente é um equipamento muito utilizado aonde tem de se lidar com correntes muito altas. Basicamente um TC é composto de dois circuitos, que podem ser chamados de primário e secundário.
O primário é o circuito que será acoplado a carga, geralmente com corrente elevada. Ele terá emsua composição um número pequeno de espiras por onde circulará essa corrente. Já o secundário terá um numero maior de espiras, de modo que a corrente do primário gerará uma corrente proporcionalmente em seus segmentos. Conhecida essa proporção, ao se medir a corrente no secundário, pode-se definir qual é a corrente do primário.

A essa redução damos o nome de fenômeno de conversãoeletromagnética, que no resumo da obra nos diz que os TC’s transformam correntes elevadas em pequenas correntes, segundo uma relação de transformação. As vantagens disso são inúmeras, como por exemplo para trabalhar com equipamentos de baixa resistência elétrica e também ao fazer medições.
O custo de uma instrumento que mede altas correntes é bem superior ao custo de TC ajustado a um amperímetro que sósuporta correntes mais baixas. Além disso os TC’s são eficientes ferramentas de isolamento de dois circuitos, e por isso são utilizados amplamente quando se fala em proteção de equipamentos.

-Analise Elétrica

Os TC’s podem ser representados pelo circuito abaixo:

Imagem (2) - Circuito Equivalente de um Transformador de Corrente

* Funcionamento:

A corrente absorvida da rede por umacarga é Ip, tal corrente então circula pelo primário de impedância Z1 (que pode ser dezprezada devido ao pequeno numero de espiras no primário). A corrente Is percorrendo o circuito secundário acarreta em uma queda de tensão em Z2 e no equipamento acoplado (Xc). Como Ip = Ie + Is, de Ie é exigida uma corrente magnetizante diretamente proporcional. Assim, Ie é responsável pelo erro do TC, queimpede que Is seja igual a Ip, e sim uma corrente proporcional a ela.
Resume-se assim o funcionamento de um transformador de corrente básico, mais a frente veremos TC’s com utilidades especificas e suas variações.

* Circuito equivalente:

Imagem (3) - Circuito Equivalente II

* Diagrama Fasorial:

Imagem (4) - Diagrama Fasorial do Circuito Equivalente

-Tipo de TC’s de acordocom suas características construtivas

De acordo como é construído, o TC tem propriedades e características especificas para algumas funções:

* TC tipo Barra:

Constituído por uma barra permanente fixada através do núcleo do transformador que funciona como enrolamento primário, conforme mostra a figura abaixo:

Imagem (5) - Transformador de Corrente tipo Barra
* TC tipo...
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