transformadores conversion gate01

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Universidade Federal do Ceará - UFC
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica - DEEDepartamento de Engenharia Elétrica DEE
PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS PROTEÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
E 
ÉSISTEMAS ELÉTRICOS
Prof. Raimundo Furtado Sampaiop
Tópico Vp
T f d d I t tTransformadores de Instrumentos
Tópico V – Transformadores de Instrumentos
1. Transformadores de Instrumentos
2. Transformador de Corrente
3. Transformador de Potencial
T f d d I t tTransformadores de Instrumentos
Transformadores de Instrumentos
 Transformadores de Instrumentos
 São equipamentos elétricos, projetados e fabricados 
especificamente para alimentar instrumentos elétricos de medição, 
controle ou proteção.
 Transformadores de Instrumentos
 Transformador de Corrente (TC)
 Transformador de Potencial (TP) Transformador de Potencial (TP)
 Transformador de Potencial ‘Indutivo (TPI).
 Transformador de Potencial Capacitivo (TPC).
Transformadores de Instrumentos
 Finalidade
 Reduzir a magnitude das grandezas elétricas, tensão e corrente, 
da rede elétrica para níveis padronizados, 
 Fornecer no secundário uma grandeza elétrica proporcional à 
grandeza primária;
 Isolar os dispositivos de medição, controle e proteção da Alta 
Tensão
 Reduzir a exposição dos profissionais aos riscos de choque elétrico 
na Alta Tensão;
 Padronizar as grandezas de tensão e corrente das entradas dos 
equipamentos de medição controle e proteção, evitando a 
fabricação destes dispositivos com isolação para Alta Tensão;fabricação destes dispositivos com isolação para Alta Tensão;
Transformadores de Instrumentos
 Classificação:
 Quanto ao Serviço:
 Medição;
 Proteção.
 Quanto ao uso:
 Uso Interior (Indoor Service):
 Média tensão;
 Baixa tensão Baixa tensão.
 Uso Exterior (Outdoor Service): 
 Média tensão;
 Alta tensão;
 Unidades combinadas (TC e TP);
T f d d t i l iti Transformadores de potencial capacitivos;
 etc.
Transformadores de Instrumentos
 Ligação
T f d d C tTransformadores de Corrente
Transformadores de Corrente
 Definição:
 TC é um transformador para instrumento, cujo enrolamento 
primário é ligado em série com o circuito elétrico e o enrolamento 
secundário se destina a alimentar bobinas ou entradas analógicas 
de corrente de instrumentos elétricos de medição, controle ou 
proteção.
 Finalidade:
 Reproduzir no circuito secundário uma corrente padronizada com valor p p
reduzido e proporcional a corrente do circuito primário, com sua 
posição fasorial mantida, de forma adequada para o uso em 
instrumentos de proteção, medição e controle.
Transformadores de Corrente
 Características Construtivas:
 Enrolamento Primário:
 Constituído de poucas espirasConstituído de poucas espiras
 Condutor de grande seção. 
 Enrolamento Secundário: Enrolamento Secundário:
 Constituído por muitas espiras de condutor fino. 
O dá i ã d fi b t à i I t i ifi  O secundário não pode ficar em aberto à vazio. Isto significa 
que sempre que for retirado o dispositivo do seu secundário o 
mesmo deve ficar curto circuitadomesmo deve ficar curto-circuitado.
Transformadores de Corrente
 Esquema de Ligação do TC:
A Corrente primária (I1) é 
proporcional a corrente 
secundária (I2).
Transformadores de Corrente
 Circuito Equivalente do TC:
Transformadores de Corrente
 Especificação de um TC:
 Relações Nominais (Correntes primárias e secundária);
 Tensão nominal;
 Nível Básico de Isolamento (NBI);
 Freqüência Nominal;
 Carga Nominal;
 Exatidão;  Exatidão; 
 Serviço Medição e/ou Proteção;
 Número de Núcleos e finalidade (Medição e/ou Proteção);
é l Fator Térmico nominal;
 Fator de Sobrecorrente (Padrão FS=20);
 Corrente suportável nominal de curta duração;
 Valor de crista nominal da corrente suportável de curta duração;
 Tipo de aterramento do sistema;
 Uso Interno ou Externo; Uso Interno ou Externo;
 Polaridade Aditiva ou Subtrativa (O padrão normatizado é polaridade subtrativa). 
Transformadores de Corrente
 Correntes Primárias:
A t i á i i i d TC ã ifi d d  As correntes primárias nominais dos TC são especificadas em normas da 
ABNT. Embora padronizado, o fabricante fornece TC com correntes 
primárias de acordo com a necessidade do cliente.primárias de acordo com a necessidade do cliente.
 Corrente Secundária:
 Padrão ABNT: 5 APadrão ABNT: 5 A
 Normas Internacionais: 5 A ou 1 A.
Transformadores de Corrente
 Relação nominal: 
 As relações nominais dos TC são especificadas em normas.
 Exemplos:Exemplos:
— 600-5 A
1200-5-5 A— 1200-5-5 A
— 300x600-1A
100/200/300 5 5 5A— 100/200/300-5-5-5A
— 2000(RM)-1-1A (400/1200/1500/2000A)
— 200x400x800-5-5A
— 200/300/500x400/600/1000-5-5-5A
Transformadores de Corrente
 Exemplo de Relação nominal (Fonte ABNT):
DESIGNAÇÃO DERIVAÇÕES
CORRENTE
PRIMÁRIA RELAÇÃODESIGNAÇÃO
GENÉRICA
DERIVAÇÕES
PRINCIPAIS
PRIMÁRIA
NOMINAL
(A)
RELAÇÃO
NOMINAL
50
100
150
10:1
20:1
30:1
RM 600 - 5A 100/150/400/600 - 5A
200
250
300
400
40:1
50:1
60:1
80 1400
450
500
600
80:1
90:1
100:1
120 1600 120:1
Transformadores de Corrente
 Freqüência Nominal: 
 Depende da freqüência do sistema.
 50 Hz (Argentina, Colômbia, Peru, Chile, ....);
 60 Hz (Brasil, ....).
 Fator Térmico:
 Corrente máxima que o TC deve suportar em regime permanente, 
operando em condições normais, sem exceder os limites de 
elevação de temperatura correspondentes à sua classe de 
isolamento, impostos pela norma pela qual foi especificado.
 Fator Térmico (ft) padronizados pela ABNT: 1,0 ; 1,2 ; 1,5 ; 2,0.
 Ft = 1,2 é o mais adotado pelas empresas brasileiras.
 Grupo ENDESA mudou o ft da ET de 1,2 para 1,5.
Transformadores de Corrente
 Tensão Nominal Primária: 
 Corresponde a tensão máxima de operação do sistema. 
 Por exemplo:
 Sistema de 13,8 kV: 
 Tensão máxima de operação é igual 15 kV. 
 Vn do TC 15 kV Vn do TC = 15 kV
 Sistema de 69 kV:
 Tensão máxima de operação é igual 72,5 kV. 
 Vn do TC = 72,5 kV
Transformadores de Corrente
 Tensão Nominal Secundária:
 Valor máximo de tensão garantido nos terminais da carga do TC 
para uma condição de corrente de 20 vezes a corrente nominal, 
sem que a o erro de relação exceda o valor especificado.
 Tensões secundárias padronizadas pela ABNT para TC com 
corrente secundária de 5 A:
 10 V, 20 V, 50 V, 90 V, 100 V, 180 V, 200 V, 360 V, 400 V e 800 V 
Transformadores de Corrente
 Nível Básico de Isolamento (NBI ou NI): 
 Padronizado de acordo com o nível da tensão primária do sistema. 
 Por exemplo:Por exemplo:
 Sistema de 13,8 kV: 
 TC para Subestação: NBI = 110 kV TC para Subestação: NBI = 110 kV.
 TC para sistema de distribuição: NBI = 95 kV.
Si t d 69 kV NBI 350 kV 325 kV Sistema de 69 kV: NBI 350 kV e 325 kV.
Transformadores de Corrente
 Nível de Isolamento:É a tensão máxima suportável pela isolação dentro 
dos limites especificados.
Transformadores de Corrente
 Corrente Térmica Nominal:
 Maior corrente primária que um TC é capaz de suportar durante 1 
segundo, sem sofrer avarias e sem exceder os limites de 
temperatura especificados para sua classe de isolamento.
 A temperatura máxima admissível no TC é de 105ºC para p p
isolamento classe A. 
 Corrente Dinâmica Nominal:
 Valor de crista da corrente primária que um TC é capaz de 
suportar durante o primeiro meio ciclo, sem danos elétricos ou suportar durante o primeiro meio ciclo, sem danos elétricos ou 
mecânicos. (Id=2,5xIt).
Transformadores de Corrente
 Enrolamentos: Um TC pode ser especificado com núcleos para serviços de 
medição e proteção. 
Transformadores de Corrente
 Classificação dos TCs de Proteção quanto a Impedância:
 TC classe A:
 Possui alta impedância internaPossui alta impedância interna
 Quando o TC alimenta uma carga, a reatância de dispersão do 
enrolamento secundário possui valor apreciável em relação a enrolamento secundário possui valor apreciável em relação a 
impedância total do circuito secundário. 
 TC classe B:  TC classe B: 
 TC possui baixa impedância interna
 Quando o TC alimenta uma carga a reatância de dispersão do  Quando o TC alimenta uma carga, a reatância de dispersão do 
enrolamento secundário possui valor desprezível em relação a 
impedância total do circuito secundário impedância total do circuito secundário. 
Transformadores de Corrente
 Carga Nominal:
 São valores de impedâncias, padronizadas em normas, que 
poderão ser conectadas ao secundário do TC, mantendo-se a 
classe de exatidão.classe de exatidão.
 Cargas nominais padronizadas pela ABNT para TC 5 A.
C A R G A S N O M IN A I S C O M F A T O R D E P O T Ê N C I A 0 9C A R G A S N O M IN A I S C O M F A T O R D E P O T Ê N C I A 0 ,9
D E S I G N A Ç Ã O
P O T Ê N C I A
A P A R E N T E
R
( ) X ( ) Z ( )
T e n s ã o a
2 0 A x 5 A x Z
(V A ) (V )
C 2 , 5 2 , 5 0 , 0 9 0 ,0 4 4 0 , 1 1 0
C 5 5 0 1 8 0 0 8 7 0 2 2 0C 5 5 0 , 1 8 0 ,0 8 7 0 , 2 2 0
C 1 2 , 5 1 2 , 5 0 , 4 5 0 ,2 1 8 0 , 5 5 0
C 2 2 , 5 2 2 , 5 0 , 8 1 0 ,3 9 2 0 , 9 9 0
C 4 5 4 5 1 , 6 2 0 ,7 8 5 1 , 8 1 8 0
C 9 0 9 0 3 , 2 4 1 ,5 6 9 3 , 6 3 6 0
Transformadores de Corrente
 Carga Nominal
CARGAS NOMINAIS COM FATOR DE POTÊNCIA 0,5
POTÊNCIA R Tensão a
DESIGNAÇÃO APARENTE
(VA)
() X() Z () 20Ax5AxZ
(V)
C 25 25 0 5 0 866 1 0 100C 25 25 0,5 0,866 1,0 100
C 50 50 1,0 1,732 2,0 200
C 100 100 2,0 3,464 4,0 400
 TC diferente de 5A: R X e Z são obtidos multiplicado-se os valores das 
C 200 200 4,0 6,928 8,0 800
 TC diferente de 5A: R, X e Z são obtidos multiplicado-se os valores das 
tabelas pelo quadrado da relação entre 5 e a corrente secundária 
nominal.
 Exemplo: TC de 1A: Z= 1x(5/1)2 = 25 
Transformadores de Corrente
 Classe de Exatidão:
 Especifica o valor máximo de erro, expresso em percentagem, que 
poderá ser introduzido pelo TC. 
 Classe de exatidão de TC para serviços de medição: 
 0,3 % – 0,6 % – 1,2 % – 3 %.  0,3 % 0,6 % 1,2 % 3 %. 
 Classe de exatidão de TC para serviços de proteção.
 2 5 % ou 10 % 2,5 % ou 10 %
Transformadores de Corrente
 TC para serviços de proteção. 
 Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão: Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão:
 ABNT (cos  =0,9 ou 0,5)
 Antes: A10F20C50
 Hoje: 10A200 ou 10B200 (Fator de sobrecorrente implicíto 20xIn) 
 Significa que o TC garante um erro de corrente inferior à 
10%, para corrente variando de In à 20In, desde que a , p , q
carga não exceda 200V
 ANSI (cos  =0,9 ou 0,5)
 Antes: 10H100 = 10A100 e 10L100 = 10B100
 Hoje: C100 e T100 (C = Calculed e T = Tested)
 IEC (cos  = 0 8) IEC (cos  = 0,8)
 50VA 5P10 e 30VA 10P20
 50VA e 30VA= Potência da carga nominalg
 5P = Garante 5% de erro à 10In, e 1% na In
 10P = Garante 10% de erro à 20In, e 3% na In
Transformadores de Corrente
 TC para serviços de Medição. 
 Representação da Carga Nominal e Classe de Exatidão:
 ABNT: 0,3C25
 C25 = Potência da carga nominal em VA
 0,3 = Classe de exatidão garantida com carga nominal à 100%In.Ft, e 
a 10%In garante classe de exatidão 0,6. 
 ANSI: 0 6B1 0 ANSI: 0,6B1,0
 B1,0 = Impedância da carga nominal em 
 0,6 = Classe de exatidão garantida com carga nominal à 100%In.Ft, e à 10%In garante 
classe de exatidão 1 2 classe de exatidão 1,2. 
IZ ncVAP 22*)( 
 IEC: 30VA- Classe 0,2
 30VA = Potência da carga nominal
 0,2 = Classe de exatidão garantida com 100% e 25% da carga 
nominal. 
Transformadores de Corrente
 Condições de Funcionamento - TC de Medição:
 Condições de Funcionamento - TC de Medição:
 O TC está dentro da classe de exatidão quando: O TC está dentro da classe de exatidão quando: 
 Os pontos determinados pelos fatores de correlação da relação 
(FCR) e pelos ângulos de fase () estiverem dentro do (FCR) e pelos ângulos de fase () estiverem dentro do 
paralelograma de exatidão.
 Atender nos testes a todas a condições de carga e fator de  Atender nos testes a todas a condições de carga e fator de 
potência especificadas pelo comprador conforme requerido na 
norma.norma.
 O clientedeve solicitar do fabricante as curvas do fator de 
correlação da relação (FCR) e do ângulo de fase ().correlação da relação (FCR) e do ângulo de fase ().
Transformadores de Corrente
 TC para serviços de medição: Classe de exatidão 0,3 
Transformadores de Corrente
 TC para serviços de medição: Classe de exatidão 0,6 
Transformadores de Corrente
 TC para serviços de medição: Classe de exatidão 1,2 
Transformadores de Corrente
 Aplicação quanto a Exatidão
Transformadores de Corrente
 Condições para funcionamento:
 TC para serviços de medição: 
 Fator de segurança (FS): 
 FS é um fator que multiplica a corrente primária nominal para se obter uma corrente 
primária na qual o erro de corrente composto menor ou igual a 10%. O fator de 
segurança está cumprido quando:
 Ie/(IsxFS)x100  10%
 Ie - Corrente de excitação
 Is - Corrente secundária.
 FS = Icc/In FS Icc/In
 Icc - Corrente de curto-circuito da rede.
 In - corrente secundária do TC
 FS protege os instrumentos de medição quando ocorre um curto-
circuito na rede. 
 A norma ABNT não padroniza valor. p
 A empresas normalmente adota FS=4
Transformadores de Corrente
 Condições de Funcionamento - TC de Proteção:
 A classe de exatidão leva em conta: 
 As cargas secundárias especificadas pelo cliente conforme As cargas secundárias especificadas pelo cliente conforme 
especificado na norma.
 O erro de corrente que limitada ao valor especificado para  O erro de corrente que limitada ao valor especificado para 
qualquer valor de corrente secundária desde 1 a 20 vezes a 
corrente nominal e qualquer carga inferior a nominal. q q g
 Exemplo: 
 TC 10B200. Significa que o TC é de baixa reatância e que o erro de corrente g q q
não excede a 10%, para qualquer corrente variando de 1 a 20 vezes a 
corrente nominal, desde que a carga não exceda a 2  (2x5x20=200 V).
Transformadores de Corrente
 Fator de Sobrecorrente:
 Significa o valor múltiplo da corrente nominal para o qual a classe 
de exatidão deve ser mantido.
 Fatores de Sobrecorrente normalmente adotados:
 TC para proteção: FS = 20. TC para proteção: FS 20.
 TC para Proteção: 
 A relação do TC para proteção deve ser especificada de tal  A relação do TC para proteção deve ser especificada de tal 
forma que a corrente de curto-circuito máxima, seja menor ou 
igual ao produto da corrente nominal do primário por uma igual ao produto da corrente nominal do primário por uma 
constante denominada fator de sobrecorrente.
Transformadores de Corrente
 Fator de Sobrecorrente:
 Construtivamente, o F.S. produz uma limitação no TC quanto ao 
seu erro produzido pela não linearidade da curva de magnetização 
do núcleo, dada por:
 ICURTO-CIRCUITO  FS • IpNOMINAL DO TC
 Exemplo: 
 Um TC com relação de Transformação de 600-5, só pode ser usado em um 
sistema elétrico, se a máxima corrente de curto-circuito no local da ,
instalação do TC não ultrapassar o valor de: 
 IpCURTO-CIRCUITO = 20 x 600 = 12kA
 Isto significa que para corrente de curto-circuito menor que 
12 kA o erro que o TCenvia ao seu secundário é menor ou 
igual que 10%.
Transformadores de Corrente
 Curva de Saturação do TC:
 A curva de excitação secundária permite determinar a tensão 
secundária a partir do qual o TC começa a saturar – Ponto do 
Joelho.
Transformadores de Corrente
 Curva de Saturação do TC:
 O TC de proteção admite uma corrente máxima de curto-circuito, 
de modo que o fluxo magnético fique 5 ou 10 % dentro da região 
não-linear da curva de magnetização do TC.
Transformadores de Corrente
 TC de Medição x TC de Proteção:
 TC's de medição 
 Classes de Exatidão: 0,3% - 0,6% - 1,2% (Carga nominal).Classes de Exatidão: 0,3% 0,6% 1,2% (Carga nominal).
 Núcleo Fino: O núcleo magnético é de menor seção, saturando 
durante o curto-circuito, limitando o valor da sobretensãodurante o curto circuito, limitando o valor da sobretensão
aplicada nos medidores.
 TC's de proteção  TC s de proteção 
 Classe de Exatidão: 2,5% - 10 % (Até 20xIn).
 Núcleo Grosso: Núcleo magnético de seção transversal grande  Núcleo Grosso: Núcleo magnético de seção transversal grande, 
para evitar saturação durante o curto-circuito.
Transformadores de Corrente
 TC de Medição x TC de Proteção:
TC de Medição TC de Proteção
Transformadores de Corrente
 Polaridade do TC : 
 A polaridade é definida no momento da fabricação do TC e 
especifica o modo como as bobinas primárias e secundárias do TC 
estão enroladas no núcleo magnético.
 A polaridade é uma questão referencial, pois trata-se da p q , p
verificação instantânea das tensões aplicadas e induzidas, que 
podem ter sentidos concordantes ou discordantes. 
Transformadores de Corrente
 Polaridade do TC : 
 Existem duas possibilidades, para as tensões induzidas em relação 
à aplicada:
 A tensão induzida e a tensão aplicada, ambas em fase. 
 A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes.  A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes. 
 O TC pode ter polaridade:
 Polaridade subtrativa padronizado pelas normas Polaridade subtrativa – padronizado pelas normas.
 Polaridade aditiva – não aplicada. 
Transformadores de Corrente
 Polaridade do TC : 
 A corrente primária Ip entra pela marca da polaridade e a Corrente 
secundária sai pela marca da polaridade. Desta forma Ip e Is 
estão em fase.
 A marcação da polaridade nos terminais do TC, é de grande ç p , g
importância para corretas instalação dispositivos ao seu 
secundário, principalmente quando a polaridade dos TC’s é 
utilizada para aplicação de defasamento angular.
Transformadores de Corrente
 Polaridade do TC : 
 Existem duas possibilidades, para as tensões induzidas em relação 
à aplicada:
 A tensão induzida e a tensão aplicada, ambas em fase. 
 A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes.  A tensão induzida e a tensão aplicada com sentidos diferentes. 
Transformadores de Corrente
 Polaridade do TC :
 Inversão de Polaridade:
 A inversão de polaridade ocorre de acordo com a escolha dos A inversão de polaridade ocorre de acordo com a escolha dos 
terminais de referência (o fluxo que corta o enrolamento 
primário também cortará da mesma forma o enrolamento p
secundário). 
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal - Depende do Projeto do TC
Sinais utilizados na representação das
relações nominais dos TCrelações nominais dos TC
Sinal Função
: Representar relações nominais
- Separar correntes nominais e relações
nominais de enrolamentos diferentes
X Separar correntes nominais obtidas
por ligação série ou paralela
/ Separar correntes nominais e relaçõesp ç
nominais obtidas por derivações
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal (RM): P1 P2
 Ex1: TC com um único núcleo um enrolamento 
primário e um enrolamento secundário:
S1 S2
 Representação da RM: 20:1 ou 100-5 A
S1 S2
Figura 1: TC de relação única
 Ex2: TC com dois núcleos um enrolamento primário e 
dois enrolamentos secundário:
R t ã d RM 20 1 1 100 5 5 A Representação da RM: 20:1-1 ou 100-5-5 A.
 Ex3: TC com um único núcleo, um enrolamento 
P1 P4P3P2
Ex3: TC com um único núcleo, um enrolamento 
primário com ligação série paralela e um enrolamento 
secundário:
 Representação da RM: 20x40:1 ou 100x200 -5 A
S1 S2
Figura 2: TC de relação dupla 
destinado a ligações série-paralelo
Transformadores de Corrente
 TC com Múltiplas relações: 25x50x100x200-5
25-5A
100 5A100-5A
50-5A
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal x Ligação:
 TC com 1 Núcleo e ligação Série Paralela TC com 1 Núcleo e ligação Série-Paralela
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal (RM): 
P2P1 P3
 Ex4: TC com um núcleo com 
derivação no enrolamento 
S1 S2
Figura 4: TC de 2 relações e derivação primário
primário ou no secundário:
 Representação da RM: 
P1 P3
p ç
 20/40-1 ou 100/200-5 A
S1 S3
Figura 4: TC de 2 relações e derivação no secundário
S2
 Ex5: TC com dois núcleos um enrolamento primário e dois 
enrolamentos secundário:
 Representação da RM: 
 20:1-1 ou 100-5-5 A.
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal (RM): 
 Ex6: TC com dois núcleos com um enrolamento primário e dois 
enrolamento secundário:
 Representação da RM:
 20:1 e 60:1
 100-5 A e 300-5 A
 Ex7: TC com 3 núcleos, um enrolamento primário para conexão série, 
serie-paralelo e paralelo e 2 enrolamentos secundários sem derivação:
 Representação da RM:  Representação da RM: 
 5/20 x 10/40 x 20x80 : 1-1 e 10x20x40 : 1 
 25/100 x 50/200 x 100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A  25/100 x 50/200 x 100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A 
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal:
 Ex8: TC com três núcleos com duas derivações no enrolamento primário  Ex8: TC com três núcleos, com duas derivações no enrolamento primário, 
dois enrolamentos secundários:
 Representação da RM:Representação da RM:
 5/20/10/40/20/80 : 1-1 e 10/20/40 : 1
 25/100/50/200/100/400 – 5 - 5 A e 50x100x200 – 5 A 
 Outros esquemas:
P1 P4P3P2 P1 P4P3P2
1P1 2P22P11P2
S1 S2
Figura 3: TC de relação múltipla com primário em
várias seções destinado a ligações série-paralelo
S1 S2
Figura 6: TC de dois enrolamentos primários
P1 P2 1P1 P2
S1 S4S2 S3
Figura 5: TC de várias relações com derivações no secundário
1S1
Figura 6: TC de dois enrolamentos secundários
1S2 2S1 2S1
Transformadores de Corrente
 Relação Nominal x Ligação:
 TCs com 2 secundários independentes TCs com 2 secundários independentes
Transformadores de Corrente
 Ligação do Carga do TC: 
 Os dispositivos medição, proteção, controle e supervisão devem ser ligados em série 
no secundário do TC.
á é O secundário do TC quando a carga é retirada devem ficar curto-circuitados.
Transformadores de Corrente
 Ligação do TC com 2 Enrolamentos
Transformadores de Corrente
 Conexão em Estrela com neutro aterrado
 Ligação típica dos Relés de Sobrecorrente de Fase e Neutro
A
B
C
Ia
Ib
IcC
51A51A 51A
Ic Ic Ic
50A 50A 50A
Ia + Ib + Ic = 
3I0
51N
50N
3I0
Transformadores de Corrente
 Conexão em Triângulo
 Utilizado quando se requer correntes compostas ou a eliminação da 
corrente de seqüência zero. 
 Conexão envolvendo as três fases
 TC toroidal envolvendo as fases. 
 A proteção detecta o desequilíbrio de corrente. 
A
B
Ia
Ib
B
C
Ic
Ia Ib Ic
51NI IIa Ib
50N
51N
I I +Ib+I
51A51A 51A
Ic-Ia
Ib-IcIa-Ib
Ic = Ia+Ib+Ic50A 50A 50A
Transformadores de Corrente
 Tipos de TCs:
 Tipo Enrolado
 Tipo BarraTipo Barra
 Tipo Janela
 Tipo Bucha Tipo Bucha
Tipo Núcleo dividido
TC á i ú l TC com vários núcleos
Transformadores de Corrente
 Tipo Enrolado: TC cujo 
enrolamento primário é 
constituído por uma ou mais 
espiras que envolve 
mecanicamente o núcleo do TC.
 Tipo Barra: TC cujo primário é 
constituído de uma barra, 
montada permanentemente 
através do núcleo do TC.
Transformadores de Corrente
 Tipo Janela: TC sem primário 
próprio constituído com uma 
abertura através do núcleo, por 
onde passará um condutor do 
circuito primário, formando 
uma ou mais espiras.
 Tipo Bucha: Tipo especial do  Tipo Bucha: Tipo especial do 
TC tipo janela, projetado para 
ser instalado sobre uma bucha ser instalado sobre uma bucha 
de um equipamento elétrico, 
fazendo parte integrante deste.a e do pa te teg a te deste
Transformadores de Corrente
 Tipo Núcleo dividido: Tipo 
especial de TC tipo janela, em 
que parte do núcleo é separável 
ou basculante, para facilitar o ou basculante, para facilitar o 
enlaçamento do condutor 
primário. 
 TC com vários núcleos:
Possui vários enrolamentos Possui vários enrolamentos 
secundários isolados 
separadamente e montados separadamente e montados 
cada um em seu próprio 
núcleo. 
Transformadores de Corrente
 Ligação do TC
 Relé Diferencial: As ligações dos TCs devem ser de tal forma que 
proporcione a compensação do deslocamento angular do transformador 
 it t dif i i lé t ã i d idpara evitar correntes diferenciais no relé e atuação indevida
Transformadores de Corrente
Transformadores de Corrente
Transformadores de Corrente
 Placa Diagramática e Placa de Identificação
Transformadores de Corrente
 Critérios para escolha da relação de nominal do TC de 
proteção:
 As correntes primárias nominais dos TC são especificadas em 
normas é especificada de acordo com:
 Corrente de carga do circuito ao qual o TC será conectado.g q
 Nível de Curto-circuito no ponto em que o TC será conectado 
(TC de Proteção).( ç )
Transformadores de Corrente
 Escolha da Relação nominal de TC para AT e EAT:
 Adequar, quando possível, com:
 Curto-circuito.
 O circuito de maior corrente de emergência; O circuito de maior corrente de emergência;
 LTs (capacidade de emergência);
 Trafos (1,5 In);
 Banco de capacitores: 1,25 In (aterrados) e 1,35 In (bancos 
aterrados)
 A configuração de barras da Subestaçãog ç ç
 Os outros equipamentos do mesmo vão e da mesma SE.
T f d d P t i lTransformadores de Potencial
Transformadores de Potencial
 Definição
 TP é um transformador para instrumento, cujo enrolamento primário é 
ligado em derivação (paralelo) com o circuito elétrico e cujo enrolamento 
secundário se destina a alimentar bobinas ou entradas analógicas de 
corrente de instrumentos elétricos de medição, controle ou proteção.
 Finalidade:
 Reproduzir no circuito secundário uma tensão padronizada com valor 
reduzido e proporcional a corrente do circuito primário, com sua posição 
fasorial mantida de forma adequada para o uso em instrumentos de fasorial mantida, de forma adequada para o uso em instrumentos de 
proteção, medição e controle.
 Redutor de tensão. Redutor de tensão.
Transformadores de Potencial
 Características para Especificação:
 Níveis de tensão entre 600 V e 69 kV:
 Predomina o uso de Transformadores de Potencial Indutivo (TPI). 
 Níveis de tensão entre 69 kV e 138 kV 
 Transformador de Potencial Indutivo;
 Transformador de Potencial Capacitivo (TPC).
 Acima de 138 kV
 Predomina o uso de TPC.
f d d l dTPI – Transformador de Potencial Indutivo
Transformadores de Potencial
 Esquema de Ligação:
neutrofasealnopp VNRTP  _min_
neutrofasealnoss VN
RTP


_min_
Transformadores de Potencial
 Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial
Transformadores de Potencial
 Dados Necessários para Especificação:
1) Tipo de instalação;
2) Tensão Nominal e relação de transformação ;
3) Fator de Sobre Tensão / Grupo de ligação ;3) Fator de Sobre Tensão / Grupo de ligação ;
4) Tensão máxima (U.máx.) ;
5) Nível de Isolamento (N.I.) ;
6) Freqüência nominal ;
7) Classe e potência de exatidão;
8) Potência térmica ;8) Potência térmica ;
9) Polaridade ;
10) Normas ;
11) Ensaios de rotina e tipo.
Transformadores de Potencial
 Tipo de instalação:
 Uso interior ou exterior ;
 Condições ambientais ;
 Posição de montagem .Posição de montagem .
 Tensão Nominal Primária : Corresponde a tensão fase-fase ou fase-terra 
do circuito ao qual o TP será ligado. Exemplo: 69.000 V, 69.000/√ e 13.800 V.
 Tensão Nominal Secundária: Corresponde a valores padronizados 
em normas: 115 V e/ou 115/√3 V.
Transformadores de Potencial
 Relação Nominal: Corresponde a valores padronizados em normas: 
 69.000-115/115/√3 V;13.800-115 V
Transformadores de Potencial
 Relação Nominal: 
Transformadores de Potencial
 Fator de Sobretensão: É a máxima sobre tensão que o TPI pode 
sofrer sem danos sofrer sem danos .
 Grupos de ligação: Grupos de ligação, segundo ABNT . Estes são 
definidos de acordo com o tipo de conexão do primário do TPI e o 
aterramento do sistema.
Transformadores de Potencial
 Fator de Sobretensão:
 ABNT:
 Grupo 1 => Primário fase-fase, Fst=1.15Un cont.p ,
 Grupo 2 =>Primário fase-terra com neutro eficazmente aterrado. 
Fst=1,15Un cont./1,5-30s Um
 Grupo 3 => Primário fase-terra com neutro não eficazmente  Grupo 3 => Primário fase terra com neutro não eficazmente 
aterrado. Fst.=1.9 Un cont.
 IEC:
 Fase-fase => Fst.=1,2Un cont.
 Fase-terra=> Fst =1 2Un cont /1 5-30s Um Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,5-30s Um
 Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,9-30s Un
 Fase-terra=> Fst.=1,2Un cont./1,9-8 h Un
Transformadores de Potencial 
 Grupo 1: TP’s projetados para 
ligação entre fases.
 Grupo 2: TP’s projetados para  Grupo 2: TP s projetados para 
ligação entre fase e terra de 
sistemas diretamente 
aterrados ou não
Transformadores de Potencial
 Classe e Potência de Exatidão:
 A classe de exatidão é definida conforme sua aplicação:
 Proteção ; Proteção ;
 Medição operacional ;
 Faturamento ; Faturamento ;
 Laboratório de aferição .
 Exemplo: 
 ABNT => 0,3P75 -1,2P200
 ANSI => 0,3WXY-1,2Z
 IEC => 75VA-CL0,2
Transformadores de Potencial
 Classe de Exatidão: Considera-se que o TP está dentro de sua de exatidão 
em condições especificadas quando, nestas condições o ponto determinado 
pelo erro de relação ou pelo fator de correção de relação e pelo ângulo 
de fase estiver dentro do paralelogramo especificado.
Transformadores de Potencial
 Classe de Exatidão:
 Valor máximo de erro, expresso em percentagem, que poderá ser 
introduzido pelo TP na indicação de um instrumento. 
 Valores padronizados: 0,3; 0,6 e 1,6.
Transformadores de Potencial
 Carga Nominal: 
 É a carga, estabelecida em norma, aplicada no secundário do TP sem que o 
erro percentual ultrapasse os valores estipulados para a sua classe de 
exatidão.
 Valores definidos em norma baseado nas cargas dos instrumentos de 
medição, proteção e controle, usado nos ensaios dos TPs.
Transformadores de Potencial
 Potência Térmica: 
 Maior potência aparente que um TP pode fornecer em regime permanente, 
sob tensão e frequencia nominais, sem exceder os limites de temperatura 
especificados.
É É a máxima carga fornecida sem exceder os limites de temperatura.
 É pré-estabelecida a partir da potência de exatidão e Fst. Exemplo:
 Pn = V² / Z ; Pn = potência nominal da carga de exatidão. 
 Fst = 1,15 => Pt = 1,33 x Pn
 Fst = 1,90 => Pt = 3,60 x Pn.
Transformadores de Potencial
 Nível de Isolamento:Éa tensão máxima suportável pela isolação dentro 
dos limites especificados.
Transformadores de Potencial
 Polaridade:
 Aditiva ou Subtrativa
 Relaciona o sentido dos enrolamentos primário e secundário.
 A marcação dos terminais identifica o sentido de crescimento das  A marcação dos terminais identifica o sentido de crescimento das 
ondas de tensão (primário e secundário)
 É essencial na aplicação de sincronismo de fases.
Transformadores de Potencial
 Ligações:
B
A
C
b
A A
b a
estrela-estrela
c
C
B B
C
delta-delta
ab
c b a
c
delta aberto
Transformadores de Corrente
 Ligação TP e TC
êTPC – Transformador de Potêncial Capacitivo
P i i i E i NPrincipais Ensaios e Normas
Transformadores de Potencial Capacitivo
 TP Eletromagnético que é acoplado ao circuito por meio de um 
p
dispositivo auxiliar denominado de Divisor Capacitivo de Potencial 
(DCP'S).
 Os transformadores capacitivos utiliza dois conjuntos de capacitores 
que servem para fornecer um divisor de tensão e permitir a 
comunicação através do sistema carrier. 
Transformadores de Potencial Capacitivo
 Circuito Equivalente:
p
 Primário constituído por um conjunto de elementos capacitivos C1 
e C2 em série. É ligado entre fase e terra
 Secundário: Derivação intermediária com tensão V da ordem de 5 
kV a 15 kV, para alimentar o enrolamento primário de um TP tipo , p p p
indução intermediário, o qual fornecerá a tensão V2 aos 
dispositivos de medição e proteção. 
Função do gap de ar: Se a corrente 
no secundário Is aumentar muito, 
(I ) dá i d TP (Icc) no secundário do TP, a 
sobretensão no ponto T pode 
causar danos. O gap limitar esta 
tensão a níveis seguros (em geral a tensão a níveis seguros (em geral a 
máxima tensão suportável pelo 
capacitor C2).
Transformadores de Potencial Capacitivo
 Grupos de ligação
p
 Circuito Equivalente:
Transformadores de Corrente
 Ensaios:
 Ensaios de rotina
 Tensão induzida;Tensão induzida;
 Tensão suportável à frequência industrial a seco;
 Descargas parciais; Descargas parciais;
 Polaridade;
E tidã Exatidão;
 Fator de perdas dielétricas do isolamento;
 Estanqueidade a frio.
Transformadores de Corrente
 Ensaios:
 Ensaios de Tipo
 1-Resistência dos enrolamentos;1 Resistência dos enrolamentos;
 2-Tensão suportável de impulso atmosférico;
 3-Tensão suportável de impulso de manobra a seco e sob  3-Tensão suportável de impulso de manobra, a seco e sob 
chuva;
 4 Elevação de temperatura; 4-Elevação de temperatura;
 5-Corrente térmica nominal;
d â l 6-Corrente dinâmica nominal;
 7-Tensão suportável à frequência industrial sob chuva;
 2-Tensão de radiointerferência;
 3-Estanqueidade a quente;
Transformadores de Corrente
 Normas Aplicadas:
 Normas Brasileiras - ABNT:
 NBR-6856/92 - TC – EspecificaçãoNBR 6856/92 TC Especificação
 NBR-6821/92 - TC - Método ensaio
 NBR-6855/92 - TPI – Especificação NBR-6855/92 - TPI – Especificação
 NBR-6820/92 - TPI - Método ensaio 
IEC I t ti l El t t h i l C i i IEC-International Electrotechnical Comission
 IEC-185/87 - Especificação e Ensaios em TC‘s
 IEC-44.1/96 - Especificação e Ensaios em TC‘s 
 ANSI-American National Standards Institute
 C 57.13/93 - Especificação e Ensaios em TC‘s e TP‘s
Transformadores de Corrente
 Normas Aplicadas:
N B il i ABNT Normas Brasileiras - ABNT:
 NBR-6856/92 - TC – Especificação
 NBR-6821/92 - TC - Método ensaio
 NBR-6855/92 - TPI – Especificação
 NBR-6820/92 - TPI - Método ensaio 
 IEC-International Electrotechnical Comission
 IEC-185/87 - Especificação e Ensaios em TC‘s
 IEC-44.1/96 - Especificação e Ensaios em TC‘s 
 ANSI-American National Standards Institute
O S ÉC C S ’ NORMAS TÉCNICAS PARA TP’s
 ABNT:
 NBR 6546 – Transformadores para Instrumentos – Terminologia.
 NBR 6820 – Transformador de Potencial – Método de Ensaio.
 NBR 6856 – Transformador de Potencial – Especificação.p ç
 ANSI:
 C57.13 – Requirements for Instrument Transformers.
 C93.2 – Requirements for power-Line Coupling Capacitor Voltage Transformers.
 IEC:
 Publicação 186 – Voltage Transformers.Publicação 186 Voltage Transformers.
 C 57.13/93 - Especificação e Ensaios em TC‘s e TP‘s