Um transformador de tensão clássico (VT) é um dispositivo que converte um valor em outro. O processo é acompanhado por uma perda parcial de energia, mas é justificado em situações em que é necessário alterar os parâmetros do sinal de entrada. O projeto desse transformador fornece elementos de enrolamento, com o cálculo correto do qual é possível obter a tensão de saída necessária.
Objetivo e princípio de ação
O principal objetivo dos transformadores de tensão é converter o sinal de entrada no nível especificado pelas tarefas que o usuário enfrenta - quando o potencial de trabalho precisar ser reduzido ou aumentado. Isso pode ser alcançado através do princípio da indução eletromagnética, formulado como uma lei pelos cientistas Faraday e Maxwell. Segundo ele, em qualquer loop localizado próximo a outra bobina do mesmo fio, a EMF é induzida com corrente, proporcional ao fluxo de indução magnética que os penetra. A magnitude dessa indução no enrolamento secundário do transformador (consistindo em muitas dessas voltas) depende da força da corrente no circuito primário e do número de voltas em uma e na outra bobina.
A corrente no enrolamento secundário do transformador e a tensão na carga conectada a ele são determinadas apenas pela razão do número de voltas nas duas bobinas. A lei da indução eletromagnética permite calcular corretamente os parâmetros do dispositivo que transmite energia da entrada para a saída com a taxa 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 reduzir o nível do parâmetro controlado para um valor aceitável. Os segundos são instalados em linhas elétricas CA e fornecem a saída de tensão usada para a operação do equipamento doméstico conectado.
Suas diferenças no design são as seguintes:
- como enrolamento primário nos transformadores de corrente, é usado um barramento de fonte de alimentação no qual está montado;
- os parâmetros do enrolamento secundário são projetados para a conexão a um dispositivo de medição (medidor elétrico em casa, por exemplo);
- Comparado ao VT, o transformador de corrente é mais compacto e possui um circuito de comutação simplificado.
Os transformadores de corrente e tensão atendem a vários requisitos em termos de precisão dos valores convertidos. Se este indicador é muito importante para um dispositivo de medição, então para um transformador de tensão é de importância secundária.
Classificação do transformador de tensão
De acordo com a classificação geralmente aceita, esses dispositivos de acordo com sua finalidade são divididos nos seguintes tipos principais:
- transformadores de potência com aterramento e sem ele;
- dispositivos de medição;
- autotransformadores;
- dispositivos correspondentes especiais;
- transformadores de isolamento e pico.
A primeira dessas variedades é usada para fornecer energia ininterrupta ao consumidor de uma forma aceitável para ele (com a amplitude desejada). A essência de sua ação é converter um nível de potencial em outro com o objetivo de transferência subsequente para a carga.Os dispositivos trifásicos instalados em uma subestação transformadora, por exemplo, podem reduzir as altas tensões de 6,3 e 10 kV para um valor doméstico de 0,4 kV.
Autotransformadores são as estruturas indutivas mais simples, com um enrolamento com ramificações para ajustar a magnitude da tensão de saída. Os produtos correspondentes são instalados em circuitos de baixa corrente, proporcionando transferência de energia de um estágio para outro com perdas mínimas (com eficiência máxima). Usando os chamados transformadores de "isolamento", é possível organizar o isolamento elétrico de circuitos com alta e baixa tensão. Isso garante a proteção do proprietário da casa ou chalé contra choque elétrico de alto potencial. Além disso, esse tipo de conversor permite:
- transferir eletricidade da fonte para o consumidor da forma correta e segura;
- proteger circuitos de carga com dispositivos sensíveis incluídos neles contra interferência eletromagnética;
- impedir que o componente de corrente direta entre nos circuitos de trabalho.
Os transformadores de pico são outra forma de dispositivo de conversão de energia elétrica. Eles servem para determinar a polaridade dos sinais de pulso e combiná-lo com os parâmetros de saída. Esse tipo de conversor é instalado nos circuitos de sinal de sistemas de computador e canais de rádio.
Transformadores de tensão e corrente de medição
Transformadores de medição especiais são um tipo especial de transdutor que permite a inclusão de dispositivos de controle em circuitos de potência. Seu principal objetivo é a conversão de corrente ou tensão em um valor conveniente para medir os parâmetros da rede. A necessidade disso surge nas seguintes situações:
- ao fazer leituras por medidores elétricos;
- no caso de instalação de relés de proteção de tensão e corrente nos circuitos da fonte de alimentação;
- se houver outros dispositivos de automação nele.
Os instrumentos de medição são classificados por projeto, tipo de instalação, taxa de transformação e número de etapas. De acordo com o primeiro sinal, eles são embutidos, passagem e suporte, e no local de colocação - externo ou destinado à instalação em cubículos fechados. De acordo com o número de etapas de conversão, elas são divididas em estágio único e em cascata, e pelo coeficiente de transformação, em produtos com um ou mais valores.
Características da operação da TV em redes com ponto zero isolado e aterrado
As redes elétricas de alta tensão possuem duas versões: com um barramento zero isolado ou com um neutro compensado e aterrado. O primeiro modo de conectar o ponto zero permite que você não desconecte a rede com falha monofásica (OZ) ou arco com falha (DZ). Os PUEs permitem a operação de linhas com neutro isolado por até oito horas com um circuito monofásico, mas com a condição de que, neste momento, esteja sendo realizado um trabalho para eliminar o mau funcionamento.
É possível danificar o equipamento elétrico devido ao aumento da tensão de fase em linear e ao aparecimento subsequente de um arco de natureza variável. Independentemente da causa e modo de operação, este é o tipo de falha mais perigoso com um alto coeficiente de sobretensão. É neste caso que existe uma alta probabilidade do aparecimento de ferrorressonância na rede.
O circuito ferrorressonante em redes de energia com neutro isolado é uma cadeia de seqüência zero com magnetização não linear. O VT trifásico não aterrado é essencialmente três transformadores monofásicos conectados de acordo com o esquema estrela-estrela. Com sobretensões nas zonas onde está instalado, a indução em seu núcleo aumenta cerca de 1,73 vezes, causando ferrorressonância.
Para proteger contra esse fenômeno, métodos especiais foram desenvolvidos:
- fabricação de TV e TC com baixa indução intrínseca;
- inclusão em seu circuito de elementos de amortecimento adicionais;
- fabricação de transformadores trifásicos com um único sistema magnético na versão de 5 hastes;
- aterramento neutro através de um reator limitador de corrente;
- o uso de enrolamentos de compensação, etc;
- aplicação de circuitos de relé que protegem os enrolamentos do VT contra sobrecorrentes.
Essas medidas protegem a medição de VTs, mas não resolvem completamente o problema de segurança. Os dispositivos de aterramento instalados em redes com um barramento neutro isolado podem ajudar com isso.
A natureza da operação de transformadores de baixa tensão nos modos neutros aterrados é caracterizada por maior segurança e uma redução significativa nos fenômenos de ferrorressonância. Além disso, seu uso aumenta a sensibilidade e a seletividade da proteção em um circuito monofásico. Tal elevação se torna possível devido ao fato de que o enrolamento indutivo do transformador é incluído no circuito de aterramento e aumenta brevemente a corrente através do dispositivo de proteção instalado nele.
O PUE fornece uma justificativa para a permissibilidade do aterramento neutro de curto prazo com uma pequena indutância do enrolamento do TP. Para isso, a rede utiliza automação que, pela ocorrência de uma OZ após 0,5 segundos, conecta brevemente o transformador aos barramentos. Devido ao efeito de um neutro aterrado durante uma falta à terra monofásica, uma corrente limitada pela indutância do VT começa a fluir no circuito de proteção. Ao mesmo tempo, seu valor é suficiente para o equipamento de proteção trabalhar na área de risco e criar condições para extinguir uma descarga de arco perigosa.
