AULA04_-_ELE505_-_Medidas_Eltricas

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ELE505 -
Medidas 
Elétricas
Aula 04 – Medição de Corrente. Transformadores 
de Corrente. 
Prof. Frederico Oliveira Passos
Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI
fredericopassos@unifei.edu.br
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- Pode ser Analógico ou Digital
- Pode medir sinais AC e/ou DC 
dependendo do sistema de 
medição projetado
- Deve ter baixa impedância ou 
resistência entre os terminais
- Pode utilizar diversas faixas de 
grandeza utilizando mudança de 
escala
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Medição da grandeza de
corrente [A] é realizada
pelo Amperímetro
Deve ser conectado em série 
utilizando dois terminais entre os 
pontos de interesse.
- Ao conecta-lo, deve influenciar o 
mínimo possível o circuito original
- O ideal seria impedância ou 
resistência zero entre os 
terminais 
- Se eletromecânico, projeto básico 
é composto de um galvanômetro
em paralelo com resistor de baixo
valor
- Se eletrônico digital, sinal de 
corrente medida é transduzida
para sinal de tensão proporcional. 
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Amperímetro Eletromecânico– O projeto deve
garantir a circulação no galvanômetro da menor
parcela possível da corrente medida que seja capaz
de permitir o deslocamento do ponteiro dentro das
escalas do projeto (corrente medida ->
deslocamento do ponteiro).
Amperímetro Eletrônico– O projeto deve permitir
a transdução proporcional da corrente medida para
valores de tensão limites do conversor A/D, através
de divisores de corrente, amplificadores
operacionais, sensores hall entre outros.
- No eletromecânico, mudar 
o divisor de corrente
- No Eletrônico, mudar o 
condicionamento para nova 
relação entre os limites do 
sinal medido e os limites do 
conversor A/D
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A chave seletora de um 
amperímetro permite:
-Conhecer a máxima corrente de 
indicação do galvanômetro 
(ex:Igmax=10mA)
- Conhecer a resistência (quando 
DC) ou a impedância (quando AC) 
do galvanômetro (ex: Rg=1Ω)
- Definir a escala a ser medida 
pelo instrumento (ex: 0A – 5A)
- Calcular a resistência de baixo 
valor (Rs ) em paralelo com o 
galvanômetro
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Projeto básico de um 
amperímetro eletromecânico
,
=2,004mΩ
-Utilizando resistor calculado (Rs) 
em paralelo com o amperímetro
- O artifício funciona, mas 
adiciona as incertezas do novo 
resistor na medida
- Mesmo principio do divisor de 
corrente
-Fator de redução “n”
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É possível medir correntes maiores 
que a faixa do instrumento!
- Cabos de conexão em série 
diretos nos terminais
- Pontas de Prova de corrente 
diversas a serem conectadas ao 
instrumentos ou já fazendo parte 
do seu corpo
- Os princípios de funcionamento 
das pontas de provas são diversos
- Amperímetros DC indicam os 
terminais + (vermelho) e – (preto)
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O amperímetro é conectado
no circuito para medição
através de:
- Amperímetros conectados 
diretamente ao circuito, em geral, 
trabalham com sinais de baixa 
corrente (0-5A)
- Para valores maiores de corrente 
utiliza-se janelas de medição ou 
transformadores de corrente (TC)
- A maioria dos amperímetros 
com conexão direta estão ligados 
aos secundários de TC´s.
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A transformação e/ou 
transdução dos sinais de 
corrente para valores 
compatíveis é um desafio!
Níveis de corrente elevados para o 
instrumento devem ser reduzidos numa 
proporção constante na amplitude 
garantindo também a forma, frequência 
e fase do sinal original.
- Resistores Shunt
- Sensores de efeito Hall
- Bobina de Rogowski
- Transformadores de Corrente 
Ópticos 
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Das diversas formas de 
transformar e transdução de 
sinais de corrente destacam-
se:
Transformadores de Corrente 
Indutivos (TCs) são atualmente os 
mais aplicados nos sistemas elétricos 
- Transformadores de Corrente 
Indutivos
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Resistor Shunt • Empregado para medições de correntes
elevadas.
• Ele consiste em uma resistência de
manganina calibrada que é conectada em
série ao circuito através de parafusos de
latão com cabeça sextavada.
• Desta forma, ao circular por ele a corrente
que se quer medir, pela lei de Ohm,
resultará uma tensão em seus terminais.
• As tensões de saída nominais, geralmente,
se encontram na faixa de 30 a 300 mV.
Manganina é uma liga de Cu (Cobre) utilizada na produção de fios para
fabricação de resistências elétricas.
- Excelente capacidade de 
reproduzir a forma de onda, 
portanto funciona para sinais DC 
ou AC
- Linearidade para amplo espectro 
de frequência
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Sensor Hall para 
transformação de Corrente 
-Excelente exatidão na 
transformação
- Boa imunidade à ruídos 
- Precisa de alimentação DC externa e as 
entradas e saídas são sinais de corrente.
- A corrente de saída reproduz a corrente 
na relação do datasheet
- A transdução para um sinal de tensão 
dependem do valor de resistores no 
terminal de saída.
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Sensor Hall para 
transformação de Corrente
- Escolher Rm (resistência e 
potência) para que tenha a tensão 
máxima (ex: 3V) quando 50mA
𝑅 =
3
0,05
= 60Ω (𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎çã𝑜 𝑒𝑚 15𝑉)
- Utilizar um conversor A/D e 
algoritmo que corresponda a 
amplitude de 3V para 100A
- A Bobina de Rogowski é um 
dispositivo eletrônico para 
medição de corrente alternada 
(AC);
- Mede a corrente elétrica 
independentemente da 
geometria do condutor;
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Bobina de Rogowski
- Baseado na Lei de Ampère, e na 
Lei da Indução de Faraday-Lenz
- Fornece um sinal de saída em 
tensão
- É constituída de um toróide com 
enrolamento uniformemente distribuído 
em um núcleo de material não magnético.
- Boa linearidade e grande espectro de 
frequência
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Bobina de Rogowski
- No secundário, tem-se um 
amperímetro conectado 
internamente, cuja indicação é 
proporcional à corrente do primário.
- Se princípio de transformação 
magnética, mede apenas AC.
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Amperímetro Alicate
- Se sensor Hall no circuito 
secundário, mede AC e DC.
-TC com núcleo magnético separável ou
basculante (garras), para facilitar o
enlaçamento do condutor (primário) por
onde circula a corrente que se quer medir.
- Se houver mais que uma fase, o 
núcleo deve abraçar apenas os 
condutores da fase cuja corrente se 
quer medir.
- Caso contrário, as leituras 
apresentarão resultados falsos 
devido aos fluxos produzidos 
pelas correntes que circulam em 
cada fase.
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Amperímetro Alicate
- As pontas de prova têm 
princípios similares aos alicates, 
entretanto entregam sinais de 
tensão a serem medidos.
0 A
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Transformadores de Corrente 
para Sistema de Potência 
Níveis de tensão muito maiores!
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Instrumentos Eletrônicos 
Digitais
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Instrumentos Eletrônicos 
Digitais
Devem ter estrutura capaz de 
suportar os elevados campos 
elétricos (isoladores)
Garantir isolamento entre o 
circuito primário e secundário
Reproduzir bem as formas de 
onda de corrente senoidal 
(AC)
Instrumentos Eletrônicos 
Digitais
Instrumentos Eletrônicos 
Digitais
Menor erro de exatidão 
possível
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Transformadores de 
Corrente - TC
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
O circuito secundário alimenta as 
bobinas de corrente dos aparelhos 
destinados para tal fim, ou seja, 
medição de corrente.
Transformador convencional com 
saída (secundário) padronizada em 
I2=5A.
O circuito primário de um TC é ligado 
em série com a alimentação de uma 
instalação ou equipamento onde se 
deseja medições.
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Transformadores de 
Corrente - TC
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Ao utilizar TC janela a influência é 
menor ainda.
Em TC´s a corrente primária que 
define a secundária, independente do 
instrumento que esteja alimentando.
Baixa impedância de primário para 
não influenciar o circuito de alta 
corrente.
I1 – Corrente no primário
I2 – Corrente no secundário
N1 – Número de espiras
N2 – Número de espiras
Quanto menor a impedância da 
carga no secundário,melhor para o 
desempenho do TC.
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Transformadores de 
Corrente - TC
- “ Antes de qualquer operação com TC´s
deve-se primeiro aplicar um curto circuito 
no secundário através de um condutor de 
baixa impedância ou de chave apropriada. 
”
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Transformadores de 
Corrente - TC
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
O erro será unicamente devido à 
corrente de magnetização Io. Quanto 
maior Io, maior o erro do TC.
Num TC as causas dos erros se 
apresentam de maneira 
completamente diferente do TP
as impedâncias primárias não 
exercem qualquer influência sobre a 
precisão do TC, portanto pode ser 
desprezada.
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Transformadores de 
Corrente - TC
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
O erro será unicamente devido à 
corrente de magnetização Io. Quanto 
maior Io, maior o erro do TC.
I0 está relacionada à tensão E2, 
desenvolvida no secundário
A tensão E2 define o fluxo magnético 
no núcleo por uma relação não linear, 
que é dada pela curva de magnetização 
(B x H) do transformador.
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Transformadores de 
Corrente - TC
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Tecnologias Empregadas
Instrumentos Eletromecânicos
Para melhor precisão de um TC deve-
se reduzir I0 ao mínimo. Isso é 
possível através de algumas ações no 
projeto e utilização (Zc menor)!
1- Núcleos com melhor qualidade 
magnética, reduzindo I0.
2- Diminuir o valor de E2 tornando os 
valores de R2 e L2 os menores 
possíveis.
R2 até o limite tecnicamente viável
X2 0 !!!
1- I0 menor!
2.2- toroide reduz dispersão
2.1- condutores do secundário com baixa 
resistividade e bitola maior
2- queda de tensão no 
secundário menor
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Fenômenos do funcionamento Transformadores de 
Corrente - TC
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Fenômeno se abrir o circuito 
secundário Transformadores de Corrente - TC
Hl proporcional à densidade de fluxo 
B e, consequentemente, ao fluxo no 
núcleo do TC
se não ocorrer oposição ao fluxo no 
secundário do TC (N2I2), fluxos 
elevados acontecerão
Consequentemente, I0 e tensões nos 
terminais secundários elevados.
Portanto, nunca interromper a 
corrente secundária de um TC.
Fluxo elevado, 
tensão nos 
terminais 
secundários 
elevadas!
Zero
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TCs para Medição e Proteção Transformadores de 
Corrente - TC
Construção diferente para medição e 
proteção
TC´s para medição mais precisos e 
saturam em 150% da corrente 
nominal;
TC´s para proteção menos precisos e 
não devem saturar facilmente. 
Saturam cerca de 20 a 25 x In (2000 
% In , 2500 % In).
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TCs conforme construção Transformadores de 
Corrente - TC
Tipo enrolado: enrolamento primário 
constituído por uma ou mais espiras, envolve 
mecanicamente o núcleo do transformador;
Tipo barra: primário constituído por uma 
barra montada permanentemente através do 
núcleo do transformador;
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TCs conforme construção Transformadores de 
Corrente - TC
Tipo janela: sem primário próprio, construído 
por uma abertura no núcleo, por onde 
passará o condutor primário, formando uma 
ou mais espiras.
Tipo bucha: tipo especial de TC janela, 
instalado sobre a bucha de um equipamento 
elétrico fazendo parte dele.
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TCs conforme construção Transformadores de 
Corrente - TC
Tipo núcleo dividido: tipo especial de TC 
janela em que parte do núcleo é separável.
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Transformadores de 
Corrente - TCVários enrolamentos primários:
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Transformadores de 
Corrente - TCVários enrolamentos secundários:
Pode ser construído com vários enrolamentos secundários.
Os TC’s podem possuir dois tipos de enrolamentos secundários, um 
para medição e outro para proteção. 
Por este fato, nota-se que, neste caso, 
deve haver dois núcleos diferentes e 
independentes entre si devido às 
diferenças de saturação. 
Corrente primária nominal e 
relação nominal; 
Nível de isolamento
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Parâmetros que caracterizam 
um TC, de acordo com a NBR 
6856
Frequência nominal
Transformadores de Corrente
Classe de Exatidão
Carga Nominal
Fator térmico nominal
Corrente térmica nominal
Fator de sobrecorrente nominal 
(somente em TC´s para proteção)
Corrente dinâmica nominal
Transformador 
Corrente - TC
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Normalmente considera a
tensão como sendo a
imediatamente superior à
nominal de linha do
circuito em que o TC será
utilizado.
Nível de Isolamento
Transformador 
Corrente - TC
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Carga em [VA] em 60 [HZ],
que garante a exatidão
informada.
Carga Nominal
Transformador 
Corrente - TC
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Conforme NBR6856, para TC´s de
medição;
TC´s e os instrumentos (destinados a
serem ligados ao mesmo) devem
apresentar a mesma classe de exatidão.
Classe de Exatidão
Transformador 
Corrente - TC
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Conforme NBR6856, TC´s de proteção;
padronizou-se a classe de exatidão 5 ou
10% , para qualquer corrente
secundária, desde 1 a 20 vezes a
corrente nominal, e qualquer carga igual
ou inferior a nominal.
Classe de Exatidão
Transformador 
Corrente - TC
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Exprime a relação entre a corrente
máxima, com a qual o TC para proteção
mantém a sua classe de exatidão
nominal e a corrente nominal;
A NBR 6856/81 admite que a corrente
máxima deva ser 20 vezes a nominal,
não citando o fator de sobrecorrente.
Fator de Sobrecorrente 
Nominal
Ex: Não aparece na placa, mas pelo código,
um dos núcleos é para proteção e garante
erro menor que 10% mesmo quando 20xIn
e carga igual ou menor que a nominal
Transformador 
Corrente - TC
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É o fator que multiplicado pela corrente
primária indica a corrente primária
máxima que o TC pode suporta em
regime permanente.
Os fatores térmicos são : 1,0; 1,2; 1,3;
1,5; 2.
Fator Térmico Nominal
Transformador 
Corrente - TC
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É a maior corrente primária que um TC é
capaz de suportar durante 1seg., com o
secundário curto-circuitado, sem exceder
os limites de elevação de temperatura
correspondente a sua classe de
isolamento.
Comumente 80 vezes a corrente nominal.
Corrente Térmica Nominal Ith
Transformador 
Corrente - TC
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É o valor da crista da corrente primária
que um TC é capaz de suportar, durante
o primeiro ciclo com o secundário curto-
circuitado. A NBR 6856 cita que o valor
da crista é normalmente 2,5 o valor da
corrente térmica.
Corrente Dinâmica Nominal
Transformador 
Corrente - TC
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Se TC Medição: Verificar a aplicação do
TC, para se determinar a classe de
exatidão.
Depois determina-se as cargas em 
termos de suas potências consumidas 
Representação da NBR: 
X é a classe de exatidão e VA a 
potência. Ex: 0,6C50
Especificação de TCs
Transformador 
Corrente - TC
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Se TC Medição: Verificar a aplicação do
TC, para se determinar a classe de
exatidão.
Representação ANSI:
X é a classe de exatidão e Z a
impedância.
Para o TC do ex. anterior, com I2n=5A,
S=Z.I2 -> Z=2Ω -> 0,6B2
Especificação de TCs
Transformador 
Corrente - TC
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Se TC Proteção: Maneira Antiga ANSI
A ANSI utilizava os seguintes termos:
Onde:
H – impedância secundária interna elevada
(TC do tipo enrolado)
L – impedância secundária interna baixa (TC
do tipo bucha ou janela)
X representa o máximo erro de relação especificado
em porcentagem (valor 10 ou 2,5)
V significa a máxima tensão terminal secundária.
Especificação de TCs
Transformador 
Corrente - TC
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Se TC Proteção: Maneira Antiga
ABNT
A ABNT utilizava os seguintes
termos:
(A – 10 ou 2.5) ALTA IMPEDÂNCIA ou
(B – 10 ou 2.5) BAIXA IMPEDÂNCIA
F – 5, 10 ou 20 FATOR DE
SOBRECORRENTE (n x In)
C – 25, 50 ou 100 CARGA EM [VA]
Por exemplo, B10F20C50
Especificação de TCs
Se TC Proteção: Maneira Atual ABNT
A ABNT utilizava os seguintes termos:
-Deve saturar apenas para 20xIn
-Classe de exatidão 5 ou 10
-(A Alta Impedância) ou (B Baixa Impedância)
-Tensão secundária nominal, quando corrente
igual a 20 x In na carga nominal
Por exemplo, 10B200Transformador 
Corrente - TC
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Polaridade e Marcação dos 
Terminais de TCs
Polaridade: Sentido das tensões
induzidas no primário e secundário.
As diversas normas internacionais
especificam que os TC’s devem ser
subtrativos e os terminais marcados
como mostrado na figura.
Transformador de 
Corrente
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Polaridade e Marcação dos 
Terminais
Transformador de 
Corrente
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Polaridade e Marcação dos 
Terminais
Transformador de 
Corrente
Símbolos e formas de 
representação das informações
a) Sinal de dois pontos (:) deve ser usado para representar relações nominais. 
Por exemplo: 120:1 
b) Hífen (-) deve ser usado para separar as correntes nominais. 
Por exemplo: 100-5 [A]
c) Sinal (x) deve ser usado para separar as correntes primárias ou relações 
obtidas e enrolamentos cujas bobinas devem ser ligadas em série ou paralelo. 
Por exemplo: 100x200 – 5 [A] 
d) A barra (/) deve ser usada para separar correntes primárias ou relações 
obtidas por meio de derivações.
Por exemplo: 150/200-5 [A] 
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Transformador de 
Corrente
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Instrumentos elétricos empregados 
com TC´s 5A, 60Hz.
Transformador de 
Corrente
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50
Exemplo de catálogo
Próxima aula
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51
Vamos entender os conceitos básicos de
filtros digitais;
Condicionamento de sinais;
Conversores A/D
Algoritmos de medição;
Obrigado!
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52
Prof. Frederico Oliveira Passos
 fredericopassos@unifei.edu.br
35 99804-9377