Os transformadores de corrente são amplamente utilizados na energia moderna como equipamentos para alterar vários parâmetros elétricos em semelhantes, mantendo os valores básicos. O funcionamento do equipamento é baseado na lei da indução, que é relevante para campos magnéticos e elétricos que mudam senoidalmente. O transformador transforma o valor primário da corrente de acordo com o módulo e a transmissão do ângulo em proporção aos dados originais. É necessário escolher os equipamentos com base no escopo de uso dos dispositivos e no número de consumidores conectados.
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O que é um transformador de corrente?
Este equipamento é utilizado na indústria, comunicações urbanas e redes de engenharia, na produção e em outras áreas para fornecer corrente com determinados parâmetros físicos.A tensão é aplicada às espiras do enrolamento primário, onde, como resultado da ação da radiação magnética, é formada uma corrente alternada. A mesma radiação passa pelas espiras restantes, devido às quais as forças EMF se movem, e quando as espiras secundárias estão em curto ou quando conectadas a um circuito elétrico, uma corrente secundária aparece no sistema.
Os transformadores de corrente modernos permitem converter energia com tais parâmetros que seu uso não permite danos ao equipamento que trabalha nele. Além disso, permitem medir cargas aumentadas com a máxima segurança para equipamentos e pessoas, pois as voltas das linhas primária e secundária são isoladas de forma confiável umas das outras.
Finalidade dos transformadores
É bastante simples determinar por que um transformador de corrente é necessário: o escopo inclui todas as indústrias nas quais as quantidades de energia são convertidas. Esses dispositivos estão entre os equipamentos auxiliares usados em paralelo com instrumentos de medição e relés ao criar um circuito CA. Nesses casos, os transformadores convertem energia para decodificação mais conveniente de parâmetros ou conectam equipamentos com características diferentes em um circuito.
Eles também distinguem a função de medição dos transformadores: eles servem para iniciar circuitos elétricos com tensão aumentada, aos quais é necessário conectar instrumentos de medição, mas não é possível fazer isso diretamente. A principal tarefa de tais transformadores é transferir as informações recebidas sobre os parâmetros de corrente para os instrumentos para manipulação de medição, que são conectados ao enrolamento do tipo secundário.O equipamento também permite controlar a corrente no circuito: ao utilizar um relé e atingir os parâmetros de corrente máxima, é acionada uma proteção que desliga o equipamento para evitar desgaste e danos ao pessoal.
Princípio da Operação
O funcionamento de tais equipamentos é baseado na lei da indução, segundo a qual a tensão entra nas espiras primárias e a corrente supera a resistência do enrolamento criada, o que causa a formação de um fluxo magnético transmitido ao circuito magnético. O fluxo segue na direção perpendicular à corrente, o que minimiza as perdas, e ao cruzar as espiras do enrolamento secundário, a força EMF é acionada. Como resultado de sua influência, uma corrente aparece no sistema, que é mais forte que a resistência da bobina, enquanto a tensão na saída das espiras secundárias diminui.
O projeto mais simples de um transformador consiste, portanto, em um núcleo de metal e um par de enrolamentos não conectados entre si e feitos como fio com isolamento. Em alguns casos, a carga vai apenas para o primário, e não para o secundário: este é o chamado modo ocioso. Se, por outro lado, um equipamento que consome energia estiver conectado ao enrolamento secundário, uma corrente passa pelas espiras, o que cria uma força eletromotriz. Os parâmetros EMF são determinados pelo número de voltas. A razão da força eletromotriz para as espiras primárias e secundárias é conhecida como razão de transformação, calculada a partir da razão de seu número. Você pode regular a tensão para o consumidor final de energia alterando o número de voltas do enrolamento primário ou secundário.
Classificação dos transformadores de corrente
Existem vários tipos de tais equipamentos, que são divididos de acordo com vários critérios, incluindo finalidade, método de instalação, número de estágios de conversão e outros fatores. Antes de escolher um transformador de corrente, você precisa considerar estes parâmetros:
- Compromisso. De acordo com este critério, distinguem-se os modelos de medição, intermediários e de proteção. Portanto, dispositivos de tipo intermediário são usados ao conectar dispositivos para ações de computação em sistemas de proteção de relés e outros circuitos. Separadamente, os transformadores de laboratório são diferenciados, que fornecem maior precisão dos indicadores, possuem um grande número de fatores de conversão.
- Método de instalação. Existem transformadores para instalação externa e interna: eles não apenas parecem diferentes, mas também têm diferentes indicadores de resistência a influências externas (por exemplo, dispositivos para uso externo são protegidos contra precipitação e mudanças de temperatura). Os transformadores aéreos e portáteis também são diferenciados; estes últimos têm uma massa e dimensões relativamente pequenas.
- Tipo de enrolamento. Os transformadores são de uma e várias voltas, bobina, haste, barramento. Tanto o enrolamento primário quanto o secundário podem diferir, e as diferenças também estão relacionadas ao isolamento (seco, porcelana, baquelite, óleo, composto, etc.).
- O nível de etapas de transformação. O equipamento pode ser de um e dois estágios (cascata), o limite de tensão de 1000 V pode ser mínimo ou, ao contrário, máximo.
- Projeto. De acordo com este critério, distinguem-se dois tipos de transformadores de corrente - óleo e seco.No primeiro caso, o enrolamento gira e o circuito magnético está em um recipiente contendo um líquido oleoso especial: desempenha o papel de isolante e permite controlar a temperatura de operação do meio. No segundo caso, o resfriamento ocorre por ar, tais sistemas são utilizados em edifícios industriais e residenciais, pois os transformadores a óleo não podem ser instalados em seu interior devido ao aumento do risco de incêndio.
- Tipo de tensão. Os transformadores podem ser step-down e step-up: no primeiro caso, a tensão nas espiras primárias é reduzida e, no segundo, é aumentada.
- Outra opção de classificação é a escolha do transformador de corrente por potência. Este parâmetro depende da finalidade do equipamento, do número de consumidores conectados, de suas propriedades.
Parâmetros e características
Ao escolher tais equipamentos, é necessário levar em consideração os principais parâmetros técnicos que afetam a gama de aplicações e o custo. Principais qualidades:
- Carga nominal ou potência: a seleção por este critério pode ser feita usando uma tabela comparativa de características do transformador. O valor do parâmetro determina outras características de corrente, pois é estritamente normalizado e serve para determinar o funcionamento normal do equipamento na classe de precisão selecionada.
- Corrente nominal. Este indicador determina o período durante o qual o dispositivo pode funcionar sem superaquecimento a temperaturas críticas. Em equipamentos transformadores, como regra, há uma reserva sólida em termos de nível de aquecimento, com sobrecarga de até 18-20%, a operação ocorre no modo normal.
- Tensão.O indicador é importante para a qualidade do isolamento do enrolamento, garante o bom funcionamento do equipamento.
- Erro. Este fenômeno ocorre devido à influência do fluxo magnético, a taxa de erro é a diferença entre os dados exatos da corrente primária e secundária. O aumento do fluxo magnético no núcleo do transformador contribui para um aumento proporcional do erro.
- A relação de transformação, que é a relação de corrente nas espiras primárias e secundárias. O valor real do coeficiente difere do valor nominal por um valor igual ao grau de perdas durante a conversão de energia.
- A multiplicidade limite, expressa em relação à corrente primária em forma real ao valor nominal.
- A multiplicidade da corrente que ocorre nas espiras do enrolamento do tipo secundário.
Os principais dados do transformador de corrente são determinados pelo circuito equivalente: permite estudar as características do equipamento em diferentes modos, de inativo a plena carga.
Os principais indicadores são indicados no corpo do dispositivo na forma de uma marcação especial. Ele também pode conter dados sobre o método de elevação e montagem do equipamento, informações de aviso sobre o aumento da tensão nas voltas secundárias (acima de 350 Volts), informações sobre a presença de uma almofada de aterramento. A marcação do conversor de energia é aplicada na forma de adesivo ou com tinta.
Possíveis avarias
Como qualquer outro equipamento, os transformadores quebram de vez em quando e exigem serviço qualificado com diagnóstico. Antes de verificar o dispositivo, você precisa saber quais são as avarias, quais sinais correspondem a elas:
- Ruído irregular dentro do gabinete, estalando.Este fenômeno geralmente indica uma ruptura no elemento de aterramento, uma sobreposição na caixa das voltas do enrolamento ou um enfraquecimento da prensagem das folhas usadas para o circuito magnético.
- Demasiado aquecimento da caixa, aumento da força da corrente no lado do consumo. O problema pode ser causado por um curto-circuito do enrolamento por desgaste ou danos mecânicos na camada isolante, sobrecargas frequentes decorrentes de um curto-circuito.
- Rachaduras em isoladores, descargas deslizantes. Eles aparecem quando um defeito de fabricação não foi identificado antes do início da operação, um elenco de objetos estranhos e uma sobreposição entre a entrada de fases de diferentes valores.
- Emissões de óleo durante as quais a membrana da estrutura de exaustão é destruída. O problema é explicado por um curto-circuito interfacial devido ao desgaste do isolamento, diminuição do nível de óleo, quedas de tensão ou aparecimento de sobrecorrentes sob a condição de um curto-circuito do tipo passante.
- Vazamentos de óleo nas juntas ou nas torneiras do transformador. As principais razões são a soldagem de nós de baixa qualidade, má vedação, destruição de juntas ou tampões de válvula não lapidados.
- Ligar o relé de proteção de gás. Este fenômeno ocorre quando o óleo se decompõe, o que ocorre devido a um curto-circuito no enrolamento, um circuito aberto, queima dos contatos do dispositivo de comutação ou no caso de um curto-circuito na carcaça do transformador.
- Desligar o relé de proteção de gás. O problema é causado pela decomposição ativa do líquido oleoso como resultado de fechamento interfacial, sobretensão da parte interna ou externa, ou devido ao chamado "fogo de aço".
- Proteção diferencial desarmada. Esta avaria aparece quando há uma avaria na caixa de entrada, quando há sobreposição entre fases ou noutros casos.
Para maximizar a eficiência da funcionalidade do dispositivo, é necessário realizar regularmente a verificação usando um termovisor: o equipamento permite diagnosticar uma diminuição na qualidade dos contatos e uma diminuição na temperatura de operação. Durante a verificação, os especialistas realizam a seguinte variedade de manipulações:
- Fazendo leituras de tensão e corrente.
- Verificando a carga usando uma fonte externa.
- Determinação de parâmetros no esquema de trabalho.
- Cálculo do índice de transformação, comparação e análise de indicadores.
Cálculo do transformador
O princípio básico de operação deste dispositivo é determinado pela fórmula U1/U2=n1/n2, cujos elementos são decodificados da seguinte forma:
- U1 e U2 são a tensão das espiras primárias e secundárias.
- n1 e n2 - seu número nos enrolamentos dos tipos primário e secundário, respectivamente.
Para determinar a área da seção transversal do núcleo, outra fórmula é usada: S=1,15*√P, em que a potência é medida em watts e a área é medida em centímetros quadrados. Se o núcleo utilizado no equipamento tiver o formato da letra W, o índice de seção é calculado para a haste do meio. Ao determinar as voltas no enrolamento do nível primário, a fórmula é usada n=50*U1/S, enquanto o componente 50 não é imutável, em cálculos para evitar a ocorrência de interferência eletromagnética, recomenda-se definir o valor 60 em vez dele. Outra fórmula é d=0,8*√I, em que d é a seção transversal do fio e I é o indicador de intensidade da corrente; é usado para calcular o diâmetro do cabo.
Os valores obtidos durante os cálculos são ajustados para valores arredondados (por exemplo, a potência estimada de 37,5 W é arredondada para 40). O arredondamento só é permitido para cima.Todas essas fórmulas são usadas para selecionar transformadores operando em uma rede de 220 Volts; ao construir linhas de alta frequência, outros parâmetros e métodos de cálculo são usados.
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