1Transformadores para instrumentos

Definies So dispositivos empregados para

compatibilizar as faixas de atuao dos instrumentos, de medio, controle e fornecer a devida proteo dos mesmos.

Funes: Ampliao e reduo da FM (escala de medio) Proteo Isolamento permitir a atuao com nvel de

tenso diferente do circuito com o dispositivo; Compatibilidade de grandezas de acordo com o

principio de funcionamento do dispositivo.

Principio de funcionamento Transformadores de instrumentos;

Transformador de instrumento de potencial (TP) Transformador de instrumento de corrente (TC)

Transformadores eletrnicos: Circuitos eletrnicos Amplificadores operacionais e instrumentao Condicionadores de sinais

Dispositivos eletrnicos Eletrnica analgica Eletrnica digital Conversores A/D e D/A

Transformadores eletrnicos Magnticos Efeitos eletro -magnticos Efeito Hall outros

2TC

TC tipo Barra

TC tipo Enrolado

TC tipo Janela

TC

TC tipo ncleo dividido

TC tipo Bucha

TC

TC de vrios enrolamento secundrios.

TC tipo com vrios enrolamentos secundrios

TC de vrios enrolamentos primrios.

TC tipo deriva o secundrio.

3Correntes nominais As correntes nominais primrias e as relaes devem ser compat veis

com a corrente de carga do circuito primrio. As correntes nominais primrias podem ser de 5 A a 8000 A e a corrente secundria via de regra 5 A, podendo em alguns casos ser de valor 1 A, 500mA, 300mA e 100 mA ou menos, dependendo do emprego do TC. A NBR6856 adota as seguintes simbologias para definir as relaes de corrente.

Sinal de dois pontos(:) deve ser usado para exprimir relaes nominais como, por exemplo: 300:1;

O hfen(-) deve ser usado para separar correntes nominais de enrolamentos diferentes, como por exemplo 300-5A, 300-300-5A(dois enrolamentos primrios) e 300-5-5(dois enrolamentos secundrios);

O sinal x deve ser usado para separar correntes primrias nominais, ou ainda relaes nominais duplas, por exemplo 300x600-5A, correntes primrias nominais, cujos enrolamentos podem ser ligados em srie ou paralelo;

A barra (/) deve ser usada para separar correntes primrias nominais ou relaes nominais obtidas por meio de derivaes, efetuadas tanto nos enrolamentos primrios como nos secundrios, como por exemplo 300/400-5A, ou 300-5/5

Polaridade Os transformadores de corrente destinados ao servio de medio

de energia, rels de potncia, fasmetros, etc. so identificados nos terminais de ligao primrio e secundrio por letras que indicam a polaridade para a qual foram construdos e que pode ser positiva ou negativa. So empregados as letras com seus ndices, P1, P2, e S1, S2. Diz- se que um transformador de corrente tem polaridade subtrativa, por exemplo, quando a onda de corrente, num determinado instante, percorre o circuito primrio de P1 para P2 e a onda de corrente correspondente no secundrio assume a trajetria de S1 para S2. Caso contrrio, diz-se que o TC tem polaridade aditiva. A maioria dos transformadores de corrente tem polaridad e subtrativa, sendo inclusive indicada pela NBR6856. Somente sob encomenda so fabricados transformadores de corrente com polaridade aditiva.

Valores percentuais do FCR para TC classe de exatido 0,3.

Valores percentuais do FCR para TC classe de exatido 0,6.

4Classe de exatido De acordo com os instrumentos a serem ligados aos

terminais secundrios do TC, devem ser as seguintes as classes de exatido deste equipamento:

Para ajuste e calibra o dos instrumentos de medidas de laboratrios: 0,1;

alimentao de medidores de demanda e consumo ativo e reativo para fins de faturamento, 0,3;

alimentao de medidores para fins de acompanhamento de custos industriais, 0,6;

alimentao de ampermetros indicadores, registradores grficos, rels de impedncia, rels diferenciais, rels de distncia, rels direcionais, 1,2;

alimentao de rels de ao direta, por exemplo, aplicado em disjuntores primrios de subestaes de consumidores, 3,0.

5Exerccio Especificar um TC para medio de energia eltrica para faturamento a

um consumidor energizado em 69 kV, cuja corrente na linha chegar em 80 A. no primeiro ano de operao, podendo atingir cerca de 160 A, no segundo ano. Os instrumentos el tricos que sero empregados, abaixo indicados, ficaro a 25 m do TC e sero ligados ao secundrio deste atravs de fio de cobre 2,5 mm2. O medidor de kWh com indicador de demanda mxima tipo mecnico, com consumo de 1,4 W, e 0,8 VAr.O medidor de kVArh, especfico para energia reativa, sem indicador de demanda mxima, com consumo de 1,4 W, e 0,8 VAr. O condutores conduzindo 5 A, apresentam um consumo de 6,6 W.

Especificar um TC para medio de energia eltrica e controle, sem finalidade de faturamento, sabendo que a tenso entre fases do circuito de 13,8 kV e que a corrente na linha chegar no mximo a 80 A. Os instrumentos eltricos que sero empregados so: Medidor de kWh com indicador de demanda mxima, consumo 1,4 W, e 0,8 VAr; medidor de kWh, sem indicador de demanda mxima, acoplado a um autotransformador de defasamento, utilizado para medir kVArh, consumo 1,4 W, e 0,8 VAr; wattmetro consumo 0,7 W, e 2,0 VAr; Varmetro, consumo 0,7 W, e 2,0 VAr; ampermetro, consumo 1,5 W, e 0,7 VAr; e um fasmetro 2,5 W e 2,0 VAr. Os instrumentos esto instalados a uma distncia mdia de 25 m do TC, com condutor de 2,5 mm2.

TP

Transformador de potencial com invlucro em leo.

6TP - indutivo

Os transformadores de potencial indutivos so construdos segundo trs grupos:

Grupo 1 - so aqueles projetados para ligao entre fases. So basicamente os do tipo utilizados nos sistemas de at 34,5 kV. Os transformadores enquadrados neste grupo devem suportar continuamente 10% de sobrecarga;

Grupo 2 - so aqueles projetados para ligao entre fase e neutro de sistema diretamente aterrados, isto : onde Rz a resistncia de seqncia zero do sistema; e Xp a reatncia de seqncia positiva do sistema.

Grupo 3 - so aqueles projetados para ligao entre fase e neutro de sistemas onde no se garanta a eficcia do aterramento.

TP tipo indutivo, do grupo 2 e grupo 3.

TP tipo indutivo, do grupo 2 e grupo 3.

TP - Capacitivo Os transformadores

capacitivos basicamente com a utilizao de dois conjuntos de capacitores que servem para fornecer um divisor de tenso e permitir a comunicao atravs do sistema carrier. So construdos normalmente para tenses iguais ou superiores a 138 kV

7Esquema el trico b sico do transformador, onde se v que o primrio constitudo por um conjunto C1 e C2 de elementos capacitivos em srie. ligado entre fase e terra, havendo uma deriva o intermedi ria B, correspondente a uma tenso V da ordem de 5 kV a 15 kV, para alimentar o enrolamento primrio de um TP tipo induo intermedi rio, o qual fornecer a tenso V2 aos instrumentos de medi o e dispositivos de prote o ali instalados.

Relao entre o ngulo de fase g e o fator de correo de relao para os TP de acordo com a classe de exatido.

8Notao adotada pela NBR6855 Sinal de dois pontos(:) deve ser usado para representar

relaes nominais como por exemplo 120:1; o hfen (-) deve ser usado para separar relaes nominais de

enrolamentos diferentes, como por exemplo 13.800-115 volts; sinal (x) deve ser usado para separar tenses primrias

nominais e relaes nominais de enrolamentos destinados a serem ligados em srie ou paralelo, como por exemplo 6900x13800-115 volts;

a barra(/) deve ser usada para separar tenses primrias nominais e relaes nominais obtidas por meio de derivaes, seja no enrolamento primrio seja no enrolamento secundrio,

como por exemplo , que corresponde a um TP do grupo 2 ou 3, com um enrolamento primrio e um enrolamento secundrio com derivao.

3115/115

313800 -

Especificao condies de instalao queda de tenso no circuito de no deve

ultrapassar a 5%, em regime intermitente; carga a ser computada para o dimensionamento do

transformador de potencial deve levar em considerao a potncia das lmpadas de sinalizao, a carga consumida continuamente pelas bobinas e a sua potncia de operao;

no clculo da carga total deve-se levar em considerao tanto as cargas ativas como as cargas reativas das bobinas em regime cont nuo e em regime de operao. Dados que, normalmente, esto fornecidos pelos fabricantes destes elementos.

9Exerccio

Especificar um transformador de potencial a que sero ligados trs contatores Siemens do tipo 3TB46, dois do tipo 3TB52 e cinco lmpadas de sinalizao de 1,5 W cada. O TP ser ligado entre fases de um sistema de 380 volts, obtendo-se no secundrio 220 volts, para alimentao da carga. Os contatores 3TB52 operam simultaneamente. O transformador de potencial deve ser dimensionado para que satisfaa simultaneamente as condies de carga permanente e de curta durao que correspondem s cinco lmpadas ligadas, os trs contatores 3TB46 em regime permanente e mais dois contatores3TB52, em regime de curta durao. DADOS: Potncia consumida pelo contator 3TB46 - em regime de curta durao; 124 VA; 59,0 W; 183 VAr e FP = 0,32; em carga permanente: 21 VA, 7,14 W, 19,7 VAre FP = 0,34, 3TB52 - em regime de curta durao: 730 VA, 277,4 W, 675,2 VAr., FP = 0,38; em carga permanente: 56 VA, 13.44 W, 54,3 VAr., e FP = 0,24.

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Consideraes sobre os transformadores de corrente e de potencial

Os TPs e TCs servem tambm como elementos de isolamento entre os instrumentos ligados no secundrio e o circuito de alta tenso, reduzindo assim o perigo para ooperador e tornando desnecess rio uma isola o especial para tais instrumentos. Assim, que hTCs de 5- 5 A, mas com nvel de isolamento para alta tenso;

Um mesmo instrumento el trico, utilizado com T Cs ou TPs de diferentes rela es nominais, podem servir para um campo muito largo de medies gra as padroniza o dos valores secund rios deles, 5A para os T Cs e 115 volts para os TP s.

Deve-se ter o cuidado de ligar terra o secund rio e o ncleo dos TC s e TPs por medida de seguran a. Al m disso, os TCs para alta tenso so constru dos normalmente com camadas de material condutor envolvendo o enrolamento primrio para uniformizao da distribui o dos potenciais. Estas camadas so ligadas entre si e tambm a um terminal externo, o qual deve ser ligado ao terra.

Os TCs e TP s tm todos os terminais primrios e secundrios providos de marcas indelveis. Estas marcas permitem ao instalador a r pida identifica o dos terminais de mesma polaridade. O instalador somente precisa se preocupar com a polaridade no momento em que for ligar ao secundrio dos TC s ou TPs os instrumentos el tricos que tm bobinas providas de polaridades relativa, tais como wattmetros, medidores de energia eltrica, fasmetros, etc.. A entrada das bobinas destes instrumentos deve ser ligada ao terminal secund rio do TC ou TP que corresponde ao terminal primrio que foi utilizado como entrada.

aconselhvel, antes de instalar os TCs e TP s verificar pelo menos a "rela o de transforma o nominal" e a polaridade.

O ncleo dos TPs e TC s feito de chapas de ferro silcio. Para os de melhor qualidade, emprega -se ferro silcio de gros orientados, laminado a frio, conseguindo-se bons resultados quanto permeabilidade magn tica e menores perdas. Os TCs especiais, os que sero utilizados como padro por exemplo, para os quais se exige excelente classe de exatido, tem o ncleo feito de chapas de ligas especiais de ferro n quel. Estas ligas tm alta permeabilidade magntica e perdas reduzidas, mas o seu custo bem maior.

Dados de especificao Destinao: medio, proteo ou automao; Uso: interior, exterior, conjunto de manobra; Carga instalada (especificao dos instrumentos e

dispositivos) (Potncia nominal) No empregar como fonte de carga auxiliar

Classe de exatido (finalidade) Classe de tenso (nvel de isolamento) Nmeros de enrolamentos secundrios ou derivaes Relao de transformao Valor nominal das correntes e tenses (primrias e

secundrias) Grupo de ligao (TP) Fator trmico Tenso aplicada (Suport veis e impulso) Tipo de encapsulamento (epxi, imerso, seco)

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Transformador eletrnico

Usando transistor bipolar

Exemplo e transformador eletrnico:

Usando FET

Exemplo e transformador eletrnico:

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Divisores de tenso

Divisor indutivo

Transformador cc de corrente

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outros Amplificador inversor; Amplificador no inversor; Amplificador diferencial; Amplificador de instrumentao; Amplificador isolador; Amplificador choper; Conversores de tenso corrente; Conversores corrente tenso; Retificadores de pico; Conversores RMS; Conversores RMS para CC.

Conversores Em instrumentao necessrio realizar diversos tipos de converses

para compatibilizar sinais analgicos ou para extrair informaes embutidas nestes sinais ou para formatar um sinal de uma forma adequada para transmisso de sinais

Conversor Tenso/Corrente

Conversor AC/DC

Conversor RMS

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Conversor Tenso/Freqncia

Conversor freqncia/Tenso

Linearizao

Faturamento de energia Tipos de Consumidores Os consumidores de energia eltrica so

classificados pelo nvel de tenso em que so atendidos, sendo divididos em dois grandes grupos:

Consumidores do Grupo A;

Consumidores do Grupo B.

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Grupo B Tarifa monnia Importe de energia: I = C.TC Onde: I importe C Consumo em um perodo de 27 a 33

dias em kWh. TC Tarifa de consumo, em R$/Mwh Observao: incide ICMS + taxa de

Iluminao pblica

Grupo A Tarifa Binmia Dois segmentos tarifrios: Segmento de Demanda A energia integrada em

um perodo de 15 minutos, adota-se o maior valor durante o perodo de faturamento.

Segmento de Consumo O consumo integrado no perodo de faturamento em kWh.

Tarifa convencional I = C.Tc + DF.TD onde: DF demanda faturvel. E TD tarifa de demanda. DF = Demanda contratada se a demanda medida for

inferior demanda contratada. Ou DF = O maior valor de demanda registrada nos

ltimos 11 meses anteriores, se maior que a demanda contratada.

Grupo A Tarifa Horo-sazonal Dois segmentos horo-sazonais. Horrio de ponta 3 h consecutivas

compreendida entre 17 h s 22 h. Horrio fora de ponta, demais horas do dia

exceto domingos, feriados nacionais e sbados.

Dois segmentos temporais. Perodo seco de abril a setembro e Perodo mido outubro a maro

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Tarifa Verde I = DF.TD + CP.TCp + CFP.TCFP + (DU.TU)+}* CP consumo no horrio de ponta; CFP Consumo no horrio fora de ponta; DU Demanda de ultrapassagem TCP tarifa de consumo no horrio de ponta; TCFP tarifa de consumo no horrio fora de ponta; TU tarifa de ultrapassagem DF = Demanda contratada, se a demanda medida for menor

que a demanda contratada; DF = Demanda medida se igual a kDcontratada onde k < 1,20

para V < 13,8kV, k < 1,10 para V

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FDR(p) = valor do faturamento, por posto hor rio p, correspondente demanda de potncia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de potncia de referncia fr no per odo de faturamento;

DAt = demanda medida no intervalo de integralizao de 1 (uma) hora t, durante o perodo de faturamento;

DF(p) = demanda faturvel em cada posto horrio p no perodo de faturamento;

TDA(p) = tarifa de demanda de potncia ativa aplicvel ao fornecimento em cada posto horrio p;

MAX = funo que identifica o valor mximo da frmula, dentro dos parnteses correspondentes, em cada posto hor rio p;

Nas frmulas FER(p) e FDR(p) sero considerados: a) durante o per odo de 6 horas consecutivas, compreendido, a critrio

da concessionria, entre 23h e 30min e 06h e 30min, apenas os fatores de potncia ft inferiores a 0,92 capacitivo, verificados em cada intervalo de 1 (uma) hora t; e

b) durante o per odo dirio complementar ao definido na al nea anterior, apenas os fatores de potncia ft inferiores a 0,92 indutivo, verificados em cada intervalo de 1 (uma) hora t.