Objetivo e princípio de operação de transformadores de potencial

Um transformador de tensão clássico (TP) é um dispositivo que converte um valor em outro. O processo é acompanhado por uma perda parcial de potência, mas justifica-se em situações em que é necessário alterar os parâmetros do sinal de entrada. No projeto de tal transformador, são fornecidos elementos de enrolamento, com o cálculo correto dos quais é possível obter a tensão de saída necessária.

Objetivo e princípio de operação

O principal objetivo dos transformadores de potencial é converter o sinal de entrada para o nível especificado pelas tarefas do usuário - quando o potencial operacional precisa ser reduzido ou aumentado. Isso pode ser alcançado devido ao princípio da indução eletromagnética, formulado como uma lei pelos cientistas Faraday e Maxwell. Segundo ele, em qualquer loop localizado próximo a outra espira semelhante do fio, um CEM é induzido com uma corrente, proporcional ao fluxo de indução magnética que os penetra. A magnitude desta indução no enrolamento secundário do transformador (consistindo em muitas dessas espiras) depende da corrente no circuito primário e do número de espiras em ambas as bobinas.

A corrente no enrolamento secundário do transformador e a tensão na carga conectada a ele são determinadas apenas pela razão do número de espiras em ambas as bobinas. A lei da indução eletromagnética permite calcular corretamente os parâmetros de um dispositivo que transmite energia de entrada para saída com a relação desejada de corrente e tensão.

Qual é a diferença entre um transformador de corrente e um transformador de tensão

A principal diferença entre transformadores de corrente (TCs) e conversores de tensão é sua finalidade funcional diferente. Os primeiros são usados ​​apenas em circuitos de medição, permitindo que o nível do parâmetro controlado seja reduzido a um valor aceitável. Os últimos são instalados em linhas elétricas CA e tensões de saída usadas para operar o equipamento doméstico conectado.

Suas diferenças de design são as seguintes:

• como enrolamento primário nos transformadores de corrente, é utilizado o barramento de alimentação, no qual está montado;
• os parâmetros do enrolamento secundário são projetados para conexão a um dispositivo de medição (um medidor elétrico em uma casa, por exemplo);
• em comparação com o TP, o transformador de corrente é mais compacto e possui um circuito de chaveamento simplificado.

Os transformadores de corrente e tensão atendem a diferentes requisitos em termos de precisão dos valores convertidos. Se este indicador é muito importante para um dispositivo de medição, então para um transformador de potencial ele é de importância secundária.

Classificação de transformadores de potencial

De acordo com a classificação geralmente aceita, esses dispositivos, de acordo com sua finalidade, são divididos nos seguintes tipos principais:

• transformadores de potência com e sem aterramento;
• dispositivos de medição;
• autotransformadores;
• dispositivos especiais de correspondência;
• isolação e transformadores de pico.

A primeira dessas variedades é usada para fornecer fontes de alimentação ininterrupta ao consumidor em uma forma aceitável para ele (com a amplitude necessária). A essência de sua ação é transformar um nível de potencial em outro com o propósito de posterior transferência para a carga.Dispositivos trifásicos instalados em uma subestação transformadora, por exemplo, permitem reduzir altas tensões de 6,3 e 10 kV para um valor doméstico de 0,4 kV.

Autotransformadores são os projetos indutivos mais simples que possuem um enrolamento com tomadas para ajustar a tensão de saída. Os produtos Matching são instalados em circuitos de baixa corrente, garantindo a transferência de energia de um estágio para outro com perdas mínimas (com máxima eficiência). Com o auxílio dos chamados transformadores de "isolação", é possível organizar o isolamento elétrico de circuitos com alta e baixa tensão. Assim, fica garantida a proteção do proprietário da casa ou casa de veraneio contra choques elétricos de alto potencial. Além disso, este tipo de transdutor permite:

• transferir eletricidade da fonte ao consumidor da forma desejada e segura;
• proteger circuitos de carga com dispositivos sensíveis incluídos neles de interferência eletromagnética;
• bloquear a entrada de um componente de corrente constante nos circuitos de trabalho.

Os transformadores de pico são outro tipo de dispositivo que converte energia elétrica. Eles são usados ​​para determinar a polaridade dos sinais de pulso e combiná-la com os parâmetros de saída. Este tipo de conversores é instalado em circuitos de sinal de sistemas de computador e canais de comunicação de rádio.

Transformadores de tensão e corrente do instrumento

Os transformadores de instrumentos especiais são um tipo especial de conversores que permitem que dispositivos de monitoramento sejam incluídos nos circuitos de energia. Seu principal objetivo é converter corrente ou tensão em um valor que seja conveniente para medir parâmetros de rede. A necessidade disso surge nas seguintes situações:

• ao fazer leituras com medidores elétricos;
• se relés de proteção de tensão e corrente são instalados nos circuitos de alimentação;
• se houver outros dispositivos de automação nele.

Os medidores são classificados por design, tipo de instalação, taxa de transformação e número de estágios. De acordo com a primeira característica, são embutidos, através de passagem e suporte, e no local - externos ou destinados à instalação em células do quadro fechado. De acordo com o número de etapas de conversão, eles são divididos em estágio único e cascata, e de acordo com a taxa de conversão - em produtos que possuem um ou mais valores.

Características da operação do TP em redes com ponto zero isolado e aterrado

As redes elétricas de alta tensão estão disponíveis em duas versões: com um barramento de neutro isolado ou com um neutro compensado e aterrado. O primeiro modo de conexão do ponto zero permite não desconectar a rede em caso de falha monofásica (OZ) ou arco elétrico (DZ). Os PUE permitem a operação de linhas com neutro isolado por até oito horas com fechamento monofásico, mas com a ressalva de que neste momento estejam em andamento trabalhos para eliminar o mau funcionamento.

Danos ao equipamento elétrico são possíveis devido a um aumento na tensão de fase para linear e o subsequente aparecimento de um arco alternado. Independentemente da causa e do modo de operação, este é o tipo de curto-circuito mais perigoso com um grande fator de sobretensão. É neste caso que a probabilidade de surgimento de ferrorressonância na rede é alta.

O circuito ferrorressonante em redes de energia com neutro isolado é uma cadeia de sequência zero com magnetização não linear. Um TP trifásico não aterrado consiste essencialmente de três transformadores monofásicos conectados estrela-estrela. Com sobretensão nas zonas onde está instalado, a indução em seu núcleo aumenta cerca de 1,73 vezes, causando o aparecimento de ferrorressonância.

Para se proteger contra esse fenômeno, métodos especiais foram desenvolvidos:

• fabricação de TTs e TTs com baixa auto-indução;
• a inclusão de elementos amortecedores adicionais em seu circuito;
• fabricação de transformadores trifásicos com sistema magnético único em projeto de 5 hastes;
• aterramento do fio neutro através de um reator limitador de corrente;
• uso de enrolamentos de compensação, etc.;
• o uso de circuitos de relé que protegem os enrolamentos VT de sobrecorrentes.

Essas medidas protegem os TPs de medição, mas não resolvem completamente o problema de segurança. Dispositivos aterrados instalados em redes com barramento neutro isolado podem ajudar nisso.

A natureza da operação de transformadores de baixa tensão em modos com neutro aterrado é caracterizada por maior segurança e uma redução significativa nos fenômenos de ferrorressonância. Além disso, seu uso aumenta a sensibilidade e seletividade da proteção em um circuito monofásico. Esta elevação torna-se possível devido ao fato de que o enrolamento indutivo do transformador está incluído no circuito de aterramento e aumenta brevemente a corrente através do dispositivo de proteção instalado nele.

O PUE fornece uma justificativa para a admissibilidade do aterramento de curto prazo do neutro com uma pequena indutância do enrolamento TP. Para isso, é utilizada a automação na rede, que, com contatos de potência, quando ocorre uma OZ, após 0,5 segundos, conecta brevemente o transformador aos barramentos. Devido ao efeito de um neutro solidamente aterrado, uma corrente limitada pela indutância do TP começa a fluir no circuito de proteção no caso de uma falta à terra monofásica. Ao mesmo tempo, seu valor é suficiente para acionar a proteção contra OZ e criar condições para a extinção de uma descarga de arco perigosa.