Os valores nominais que caracterizam o TC são os seguintes: a) Corrente nominal e relação nominal;
b) Nível de isolamento; c) Frequência nominal; d) Carga nominal; e) Classe de Exatidão;
f) Fator de sobrecorrente nominal (somente em TC’s para proteção); g) Fator térmico nominal;
h) Corrente térmica nominal; i) Corrente dinâmica nominal.
CORRENTE NOMINAL E RELAÇÃO NOMINAL
a) Corrente primária: na escolha de um TC deve-se especificá-la tendo em vista a corrente máxima do circuito em que o TC vai ser inserido.
b) Corrente secundária: a corrente nominal secundária padronizada no Brasil é 5 [A]. Em casos especiais em proteção pode haver TC’s com correntes secundárias nominais de 2,5 [A] e 1 [A].
Tabela 1 – Correntes e relações nominais Corrente Primária Nominal (A) Relação Nominal Corrente Primária Nominal (A) Relação Nominal Corrente Primária Nominal (A) Relação Nominal 5 1:1 100 20:1 1000 200:1 10 2:1 125 25:1 1200 240:1 15 3:1 150 30:1 1500 300:1 20 4:1 200 40:1 2000 400:1 25 5:1 250 50:1 2500 500:1 30 6:1 300 60:1 3000 600:1 40 8:1 400 80:1 4000 800:1 50 10:1 500 100:1 5000 1000:1 60 12:1 600 120:1 6000 1200:1 75 15:1 800 160:1 8000 1600:1 NÍVEL DE ISOLAMENTO
Define a especificação do TC quando às condições que sua isolação deve satisfazer em termos de tensão suportável.
Tabela 2 – Tensões máximas de operação kV
0.6 25.8 145 550
1.2 38 169 765
7.2 48.3 242
12.0 72.5 362
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Universidade Federal de Itajubá
Instituto de Sistemas Elétricos e Energia Grupo de Estudos em Qualidade da Energia Elétrica
A tabela 2 fornece as tensões máximas de operação de um TC; em geral, considera-se tal tensão como sendo a imediatamente superior à nominal de linha do circuito em que o TC será utilizado.
FREQUÊNCIA NOMINAL 60 [Hz] no Brasil. CARGAS NOMINAIS
De acordo com a NBR 6856/1981, as cargas nominais são designadas por um símbolo, formador pela letra “C” seguida do número de volt-ampere em 60 [Hz], com a corrente secundária nominal de 5 [A], os valores de resistência e indutância das cargas nominais são obtidos multiplicando-se os valores especificados na tabela 3 pelo quadrado da relação entre 5 [A] e a corrente secundária nominal do transformador.
Tabela 3 – Cargas nominais para TC’s para características a 60 [Hz] e 5 [A] (NBR 6856/1981)
Designação Aparente (VA) Potência Potência Fator de Resistência Efetiva ( ) Indutância (mH) Impedância ( )
C2.5 2.5 0.90 0.09 0.116 0.1 C5.0 5.0 0.90 0.18 0.232 0.2 C12.5 12.5 0.90 0.45 0.580 0.5 C25 25 0.50 0.50 2.3 1.0 C50 50 0.50 1.0 4.6 2.0 C100 100 0.50 2.0 9.2 4.0 C200 200 0.50 4.0 18.4 8.0 CLASSE DE EXATIDÃO TC’s para medição
Ao se utilizar um TC para medição surgem erros devidos à relação de transformação de corrente (módulos das correntes) e de fase (defasagem de grandeza primária em relação secundária); este fato pode ser comprovado pela análise do diagrama fasorial dos transformadores. Naturalmente, deseja-se que tais erros sejam os menores possíveis.
Devido a este fato, e com objetivo de detectar a qualidade dos TC’s e o seu possível comportamento nas instalações, as normas técnicas (em particular a NBR 6856/81) estabelecem certas condições nas quais os TC’s devem ser enquadrados em uma das seguintes classes de exatidão: 0,3 – 0,6 – 1,2 – 3.
A seleção da classe de precisão depende da aplicação a que se destina o TC. Independente disso, o TC e os instrumentos (destinados a serem ligados ao mesmo) devem apresentar classes de precisão semelhante. De uma forma geral, as aplicações são as seguintes:
Tabela 4 – Aplicações gerais dos TC’s conforme sua classe de exatidão
Classe de Precisão Aplicação
Menor que 0,3 (não
padronizado) TC padrão; medições em laboratório; medições especiais. 0,3 Medidas de energia com fins de cobrança ao consumidor; medidas em laboratório. 0,6 e 1,2 Alimentação usual de: amperímetros, wattímetros, medidores estatísticos,
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fasímetros, etc.
3 Aplicações diversas. Não deve ser usado em medição de energia ou potência. TC’s para proteção
Os TC’s para proteção não apresentam a precisão dos de medição, pois a calibração de relés é um tanto imprecisa, além do que as grandezas envolvidas possuem valores elevados.
A ABNT (NBR 6856/81) padronizou a classe de precisão como 5 ou 10%, ou seja, o erro de relação percentual não deve exceder 5 ou 10% para qualquer corrente secundária, desde 1 a 20 vezes a corrente nominal, e qualquer carga igual ou inferior a nominal. A antiga EB 251/72, citava também a classe de 2.5%; desta forma, tal classe fica fora de padrão atualmente.
O erro da relação percentual pode ser obtido pela seguinte equação: 100 = % 0 2 I I Erro (1) onde:
I2– corrente secundária (valor eficaz), em [A];
I0 – corrente de excitação (valor eficaz), em [A].
FATOR DE SOBRECORRENTE NOMINAL
Fator que exprime a relação entre a corrente máxima, com a qual o TC para proteção mantém a sua classe de exatidão nominal e a corrente nominal.
A NBR 6856/81 admite que a corrente máxima deva ser 20 vezes a nominal, não citando o fator de sobrecorrente. A EB-251/72 especificava que deveriam ser F5, F10, F15 e F20; portanto, esses fatores estão fora de padrão atualmente, exceto o último.
FATOR TÉRMICO NOMINAL
É definido como o fator que multiplicado pela corrente primária nominal, indica a corrente primária máxima que o TC pode suportar em regime permanente, operando com carga nominal, sem exceder os limites de elevação de temperatura correspondente a sua classe de isolamento. Os TC’s possuem fator térmico igual a 1,0 – 1,2 – 1,3 – 1,5 - 2.
Podem ser encontrados TC’s com fator térmico 4,0 em outros países.
CORRENTE TÉRMICA NOMINAL (Ith)
Corrente térmica nominal é a maior corrente primária que um TC é capaz de suportar durante um segundo, com o enrolamento secundário curto-circuitado, sem exceder em qualquer enrolamento, os limites de elevação de temperatura correspondente a sua classe de isolamento. Somente há interesse em se falar em corrente térmica para TC’s a partir do nível de isolamento correspondente a tensão nominal de 69 [kV]. Como referência, pode-se dizer que a corrente térmica é no mínimo 75 vezes e 45 vezes a corrente primária nominal para os TC’s imersos em óleo mineral isolante e para os isolados em epóxi, respectivamente. A corrente térmica tem também o nome de corrente de curta duração.
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CORRENTE DINÂMICA NOMINAL
É o valor da crista da corrente primária que um TC é capaz de suportar, durante o primeiro ciclo, com o enrolamento secundário curto-circuitado, sem danos elétricos ou mecânicos resultantes das forças eletromagnéticas. A NBR 6856 cita que o valor da crista é normalmente 2,5 vezes o valor da corrente térmica, ou seja:
Idin= 2,5 Ith (2)
Observação: A grandeza I2t é chamada solicitação térmica anormal de curta duração, ou seja, no caso
do TC tem-se que Ith deve ser a máxima durante um segundo. Se por exemplo:
Ith = 50 kA, Ith2t = 502 . 1 = 2500 A2 . s.
Como a Ith efetivamente suportada pelo TC é uma característica própria, deve-se analisar para o tempo
que ele pode ser submetido a outras correntes de curto térmicas.
Supondo um TC que possui Ith = 5 [kA] e que haja um curto de 10 [kA], o tempo que ele suportaria sem
se danificar é: Ith2 . t1 = ICC2 . t2 = 52 . 1 = 102 . t2 s t s t =0,25 ou =0,25 100 25 = 2 2
Por outro lado, se o tempo de atuação da proteção é t = 0.6 [s], tem-se:
6 . 0 1 . 5 = 1 . = 2 2 t I It th ou It= 6,5 [kA]
Ou seja, o TC pode suportar 6,5 kA até a proteção atuar.