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TRANSFORMADOR

PARA

INSTRUMENTOS

TP Prof. Gênova

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• Transformador de potencial:

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1.TRANSFORMADOR DE POTENCIAL

Os transformadores de potencial ou de tensão,

são utilizados para rebaixar as altas tensões do

sistema elétrico, com fins de medição, alimentação

de bobinas de relés e instrumentos de medida.

O TP é um equipamento capaz de reduzir a tensão

do circuito para níveis compatíveis com a máxima

tensão suportável pelos aparelhos de medidas,

padronizado no secundário em 115V para ligações

fase-fase e 115/√3 para ligações fase-terra.

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2. Os TPs utilizam basicamente dois tipos construtivos:

TPs indutivos (eletromagnético): Pelo princípio eletromagnético, utiliza dois enrolamentos acoplados por um núcleo de ferro ;

TPs capacitivos: Através de divisores de tensão, utiliza dois ou mais capacitores ligados de fase a terra, com um tap entre eles.

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Os TPs devem operar na faixa de 0 a 120% da tensão nominal, no entanto a classe de exatidão é garantida na faixa de 90 a 110% da tensão nominal, e a densidade de fluxo magnético no núcleo, é função da tensão primária e da carga secundária.

As diferenças entre as tensões primária e secundária existentes em módulo e ângulo constituem respectivamente, nos erros de relação e de fase do TP.

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3. Simbologia: Os TPs são representados

num diagrama elétrico das seguintes

formas:

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4. Circuito equivalente de um TP

Φ Rp Xp Rs Xs

Ip Is

Vp Np Ns Vs Z

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5. Características construtivas dos TPs indutivos (eletromagnéticos):

São considerados os seguintes grupos e tipos básicos:

TPs dos grupos 1, 2 e 3:

TPs do grupo 1: São TPs constituídos com 2 (duas) buchas no lado primário, alimentados através de fase-fase e normalmente pertencem a classe de tensão até 34,5KV.

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TP de Média Tensão com isolamento em óleo – Tipo 1

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•TPs do grupo 2: São TPs constituídos de 1

(uma) bucha no lado primário alimentado

por uma fase e o outro terminal da bobina é

solidamente aterrado. Normalmente são

TPs de alta tensão e são alimentados

através da tensão fase-neutro. Ex. 69/√3.

11 TP de Alta Tensão com isolamento em óleo – Tipo 2

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TPs do grupo 3: A exemplo do grupo 2, são

TPs constituídos de somente uma bucha no

lado primário, alimentado por uma fase e o

outro terminal da bobina aterrado num

sistema que não é garantida a efetividade

do aterramento.

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6. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS

a) Classe de tensão nominal: Estabelece o nível de tensão primária ao qual o equipamento permanentemente pode estar submetido.

É padronizado e normalmente escolhida com valor imediatamente superior ao nível de tensão máxima de operação do sistema ao qual está conectado.

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b) Tensão nominal: Nível de tensão

secundária estabelecida quando aplicada a

tensão nominal primária.

c) Relação nominal e transformação:

relação entre as tensões nominais primária

e secundárias.

d)Tensão máxima: Explicita o máximo nível

de tensão de regime permanente ao qual o

TP pode operar mantendo a mesma classe

de exatidão de tensão com carga nominal.

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e)Classe de exatidão: Explicita o erro de relação

percentual máximo do equipamento.

Tabela 1 CLASSE UTILIZAÇÃO

0,1 Calibração

0,2 - 0,3 Medições em laboratório, integradores de

energia tipo Watt-horímetro

0,5 - 0,6 Instrumento de medição de faturamento

1-2-3-5 Medição operacional e proteção

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f) Carga nominal:

As cargas nominais padronizadas pela ABNT e

ANSI correspondem aos seguintes valores: Tabela 2

ABNT ANSI C A R G A

251/NB-459 C.57-13 VA Fator de

potência

P 12,5 W 12,5 0,10

P 25 X 25 0,70

P75 Y 75 0,85

P 200 Z 200 0,85

P 400 ZZ 400 0,85

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Cargas nominais Características a 60Hz e 120V (100 a

130V)

Características a 60Hz e

120/√3 (58 a 75V)

Código Pot.

Aparente

Fator de

potência R L Z R L Z

ABNT VA - ohms mH Ohms ohms mH ohms

P 12,5 12,5 0,10 115,2 3042 1152 38,4 1014 384

P 25 25 0,70 403,2 1092 576 134,4 364 192

P 75 75 0,85 163,2 268 192 54,4 89,4 64

Para determinação da impedância da carga do TP

Tabela 3 – Características Elétricas dos TPs

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g) Potência Térmica de um TP:

O valor da potência térmica que um TP pode suprir continuamente sem exceder os limites de temperatura nominal, é determinada pela seguinte expressão:

Pth = 1,21 x K x (Vs2 /Zn)

Vs = tensão secundária nominal em Volts;

Zn = Impedância correspondente a carga em ohms;

K = 1,33 para TPs do grupo1 e 2;

K = 3,6 para TPs do grupo 3.

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Potência térmica de um TP:

• Grupo 1 = TPs projetados para ligação entre

fases, normalmente até 34,5KV (2 buchas no

primário);

• Grupo 2 = TPs projetados para ligação entre

fase e neutro em sistemas diretamente aterrado

(1 bucha no primário);

• Grupo 3 = TPs projetados para ligação entre

fase e neutro de sistemas onde não se garanta

a eficácia do aterramento (1 bucha no primário

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TABELA 4 – Potência térmica dos TPs

Padrão código

ABNT

Potência térmica

Grupo de ligação dos TPs

Grupos 1 e 2

(VA)

Grupo 3 (VA)

P 12,5 18 50

P 25 36 100

P 75 110 300

P 200 295 800

P 400 590 1600

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•Tipos de ligação dos TPs (conexões típicas):

•A polaridade dos transformadores de potencial

indica a adequada defasagem entre as tensões

primárias e secundárias.

•Os transformadores eletromagnéticos, devido a

sua aplicação em tensões mais baixas, podem ser

conectados em ligações delta aberto (V), com a

utilização de 2 TPs, ou em ligação delta-delta (-

), com 3 TPs.

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Ligação Delta aberto (V) A

B

C

115 V

Conexão delta aberto (V) primário e secundário Utilizado com 2 TPs

A

B

C

115V

115V

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Ligação Estrela-Estrela (Y – Y)

A

B

C

Conexão Y com 3 TPs

c

b

a

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RESUMO: TRANSFORMADOR DE POTENCIAL – TP AT ~ V1 n1 TP n2

V2

Fig. 02 – Desenho esquemático de um TP

V

Para um TP vale as seguintes relações:

V2 n2 = V1 n1 Onde: V2 < V1 e n1 > n2

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• TPs são empregados para alimentar instrumentos de medida de alta ou baixa impedância(voltímetros, bobinas de potencial de relés de tensão, de wattímetros, etc.)

• De um modo geral a tensão secundário nominal é de 115V ou 115/√3;

• A tensão primária caracteriza o nível de isolamento do TP;

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• Ao contrário do TC, jamais deverá curto-circuito os terminais do secundário do TP. Havendo necessidade de retirar o instrumento do secundário, este enrolamento deve ficar aberto. O fechamento do secundário com um condutor de baixa impedância provocará um curto-circuito, ou seja, uma corrente i2 demasiadamente elevada, e consequentemente i1, provocando a danificação do TP.

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• Geralmente quando se conecta um voltímetro ao secundário de um TP, a escala do voltímetro deve estar graduada para indicar em leitura direta, a tensão primária (AT).

• Outra aplicação de uso do TP de 69 KV numa SE distribuidora, é a possibilidade de verificação com a utilização de um fasímetro, da seqüência de fases referente a entrada de linha que alimenta a SE, de forma que o transformador de força e as cargas de média tensão também fiquem faseadas e sequenciadas corretamente, evitando que alguma motobomba de uma unidade consumidora tenha o seu sentido de rotação invertido.

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Diagrama unifilar: Exemplo de 01 EL e 01 SL de 72,5 KV na SE MDM, uma

da fonte 01 e outra SL que também pode ser a fonte 02.

02B1 02B2

32I7-6

32I7-7

02I7

Carga 32I7-5 32I7-4

12I7

32J6-6

32J6-7

02J6

Fonte 01 32J6-5 32J6-4

12J6

Fig. 03

52

52

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TP

V (Módulo de tensão)

Bastões isolados para 120 KV

Fig. 04 – Detalhe dos bastões isolados para verificação do faseamento diretamente na

tensão de 69 KV de uma SE distribuidora

A2 Fonte

02 B2

C2

A1 Fonte B1 01

C1

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32

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