Alguém perguntou um dia: como é que um transformador de corrente trabalho? É uma pergunta justa. O dispositivo parece simples. Um núcleo em forma de donut. Alguns fios. Mas o que acontece no interior nem sempre é óbvio.
Um transformador de corrente é um daqueles dispositivos que as pessoas utilizam todos os dias sem pensar no seu verdadeiro funcionamento. Os contadores dependem dele. Os relés de proteção dependem dele. Os sistemas de monitorização de energia seriam inúteis sem ele.
Este artigo explica como funciona um transformador de corrente. Não apenas a resposta dos manuais. O lado prático também.
Índice
Princípios básicos do funcionamento de um transformador de corrente
Para compreender o funcionamento de um transformador de corrente, comece com as noções básicas de eletromagnetismo.
A Lei de Faraday e o Transformador de Corrente
Um transformador de corrente funciona segundo a lei de Faraday da indução electromagnética. Quando a corrente flui através de um condutor, cria um campo magnético. Se esse campo magnético passar por uma bobina de fio, induz uma tensão nessa bobina.
Num transformador de corrente, o condutor primário transporta a corrente a ser medida. Esse condutor passa pelo centro de um núcleo magnético. O enrolamento secundário é enrolado à volta desse mesmo núcleo. Quando a corrente primária flui, o campo magnético induz uma corrente secundária.
Porque é que um transformador de corrente funciona de forma diferente
Um transformador de tensão funciona com tensão constante. Um transformador de corrente funciona com corrente constante. Esta diferença é importante. A corrente secundária de um cO valor da corrente do transformador atual é diretamente proporcional à corrente primária.
É por isso que um transformador de corrente deve ter sempre uma carga ligada ao seu secundário. Se o secundário estiver aberto, a tensão pode subir para níveis perigosos.
Componentes principais de um transformador de corrente
Para compreender o funcionamento de um transformador de corrente, observe as suas partes.
Núcleo magnético de um transformador de corrente
O núcleo é o coração de um transformador de corrente. É feito de material magnético de alta permeabilidade, geralmente aço silício. O núcleo concentra o campo magnético criado pela corrente primária.
Um núcleo toroidal (em forma de donut) é comum porque não tem espaços de ar. Isto permite que o transformador de corrente funcione com precisão numa vasta gama de correntes.
Bobinagem primária de um transformador de corrente
Em muitos transformadores de corrente, o enrolamento primário é simplesmente o condutor que passa através do núcleo. Uma passagem equivale a uma volta.
Para um Transformador de corrente de baixa tensão, O primário é normalmente o condutor que atravessa o núcleo. Para um Transformador de corrente de alta tensão, O primário é muitas vezes uma única volta incorporada no isolamento.
Bobinagem secundária de um transformador de corrente
O enrolamento secundário é uma bobina de fio enrolada à volta do núcleo. O número de voltas determina o rácio do transformador de corrente. Um rácio típico é 1000:5, o que significa que 1000 amperes primários produzem 5 amperes secundários.
Como funciona um transformador de corrente: Passo a passo
Eis o que acontece no interior de um transformador de corrente durante o funcionamento normal.
Passo 1: Fluxos de corrente primária
A corrente flui através do condutor primário. Este condutor passa pelo centro do núcleo do transformador de corrente.
Etapa 2: Formação de um campo magnético
A corrente primária cria um campo magnético à volta do condutor. Como o núcleo é feito de material de alta permeabilidade, o campo magnético concentra-se no núcleo.
Passo 3: O campo magnético liga o enrolamento secundário
O campo magnético no núcleo liga-se ao enrolamento secundário. Este é o momento chave no funcionamento de um transformador de corrente. O campo magnético variável induz uma tensão no enrolamento secundário.
Passo 4: Fluxos de corrente secundários
Como o enrolamento secundário está ligado a uma carga (um contador ou relé), a corrente flui. A corrente secundária é diretamente proporcional à corrente primária. O rácio é determinado pelo número de voltas do secundário.
Etapa 5: Os encargos afectam a precisão
A carga é a carga ligada ao secundário de um transformador de corrente. Se a carga exceder o valor nominal, o núcleo pode saturar. A saturação causa leituras imprecisas.
Tipos de transformadores de corrente e como funcionam
Os diferentes tipos de transformadores de corrente funcionam de formas ligeiramente diferentes.
Como funciona um transformador de corrente bobinado
Um transformador de corrente bobinado tem um enrolamento primário incorporado no dispositivo. Esta conceção é utilizada quando a corrente primária é relativamente baixa, normalmente inferior a 100A.
Como funciona um transformador de corrente de barra
Um transformador de corrente de barra tem uma barra primária sólida que passa através do núcleo. Este tipo é comum em aplicações de alta corrente, frequentemente acima de 1000A.
Como funciona um transformador de corrente de núcleo dividido
Um transformador de corrente de núcleo dividido abre-se como uma dobradiça. Isto permite-lhe ser instalado à volta de um condutor existente sem desligar o cabo.
Como funciona um Transformador de Corrente de Sequência Zero
A Transformador de corrente de sequência zero funciona de forma diferente. Envolve os três condutores de fase. Em condições normais de equilíbrio, a corrente líquida é quase nula. Quando ocorre um defeito à terra, o desequilíbrio é detectado.
Comparação dos tipos de transformadores de corrente
A tabela abaixo resume o funcionamento dos diferentes transformadores de corrente.
| Tipo | Condutor primário | Como funciona | Melhor para |
|---|---|---|---|
| Transformador de corrente bobinado | Enrolamento interno | A corrente primária flui através do enrolamento incorporado | Circuitos de baixa corrente |
| Transformador de corrente de janela | Passa pela abertura | A corrente primária cria um campo magnético no núcleo | Objetivo geral |
| Transformador de corrente de barra | Barra sólida através do núcleo | A corrente primária flui através da barra sólida | Circuitos de alta corrente |
| Transformador de corrente de núcleo dividido | Braçadeiras à volta do cabo | Abre para instalar à volta do condutor existente | Retrofits |
| Transformador de corrente de sequência zero | As três fases através do núcleo | Soma dos campos magnéticos das três fases | Deteção de defeitos à terra |
Perguntas comuns sobre o funcionamento dos transformadores de corrente
Porque é que o secundário de um transformador de corrente não pode estar aberto?
Se o secundário de um transformador de corrente estiver aberto enquanto o primário estiver energizado, a tensão pode subir para níveis perigosamente elevados. Coloque sempre o secundário em curto-circuito antes de desligar qualquer cablagem.
O que acontece se um transformador de corrente saturar?
A saturação ocorre quando o núcleo magnético não consegue suportar mais fluxo magnético. A corrente secundária deixa de refletir com precisão a corrente primária. Um transformador de corrente saturado produz uma saída distorcida.
Como é que um transformador de corrente funciona com um contador?
Um transformador de corrente fornece uma corrente secundária reduzida. O medidor mede esta corrente secundária e multiplica-a pelo rácio para apresentar a corrente primária.
Exemplos práticos
Medição de transformadores de corrente de baixa tensão
Uma instalação precisa de medir a corrente num alimentador de 200A. É instalado um transformador de corrente de baixa tensão com uma relação 200:5. O condutor primário passa uma vez pela janela. Quando fluem 200 amperes, o transformador de corrente produz 5 amperes para o contador.
Proteção do transformador de corrente de alta tensão
Um alimentador de subestação utiliza um transformador de corrente de alta tensão para proteção contra sobreintensidades. Em condições normais, o transformador de corrente produz uma corrente secundária proporcional à carga. Durante uma falha, a corrente secundária aumenta proporcionalmente, acionando o relé.
Deteção de falha de terra do transformador de corrente de sequência zero
Um edifício comercial utiliza um Transformador de Corrente de Sequência Zero para proteção contra defeitos à terra. Todos os três condutores de fase passam através do núcleo. Em condições normais, a saída é quase zero. Quando ocorre um defeito à terra, o desequilíbrio cria uma corrente secundária que o relé detecta.
Conclusão
Um transformador de corrente funciona por indução electromagnética. A corrente primária cria um campo magnético no núcleo. Este campo induz uma corrente secundária proporcional.
Compreender como funciona um transformador de corrente ajuda a selecionar o tipo certo. Um transformador de corrente de janela funciona para fins gerais. Um transformador de corrente enrolado funciona para correntes baixas. Um transformador de corrente de barra funciona para correntes elevadas. Um transformador de corrente de núcleo dividido funciona para reequipamentos. Um transformador de corrente de sequência zero funciona para a deteção de defeitos à terra.
Se quiser saber mais sobre o Transformador de corrente, leia Como verificar se o transformador de corrente está a funcionar ou não.
FAQ
Porque é que o secundário de um transformador de corrente tem de estar em curto-circuito quando não está a ser utilizado?
Um secundário aberto pode gerar uma tensão perigosamente elevada. Esta é uma regra de segurança fundamental para o funcionamento de um transformador de corrente.
Como é que um transformador de corrente funciona com correntes primárias muito baixas?
A correntes muito baixas, um transformador de corrente normal pode não produzir uma saída suficiente. Um transformador de corrente bobinado funciona melhor para aplicações de baixa corrente.
Qual é a diferença entre um transformador de corrente e um transformador de tensão?
Um transformador de corrente produz uma corrente secundária proporcional. Um transformador de tensão produz uma tensão secundária proporcional. Isto afecta a forma como cada dispositivo é utilizado.
