Porque é que a corrente secundária nominal dos transformadores de corrente ligados a contadores de eletricidade é quase sempre de 5 A (ou 1 A)?

Porque é que a corrente secundária nominal dos transformadores de corrente ligados a contadores de eletricidade é quase sempre de 5 A (ou 1 A)?

Nos sistemas elétricos, os dispositivos de medição, como os contadores de eletricidade, normalmente têm de ser ligados a circuitos de alta tensão ou de corrente elevada através de transformadores de corrente (TC). Uma convenção comum é que os parâmetros de interface dos contadores de eletricidade e a corrente secundária nominal dos TC correspondentes sejam quase sempre de 5 A (ou 1 A). Este artigo explica as razões desta convenção e, com base nas indicações de parâmetros habitualmente presentes nos contadores de eletricidade, mostra como selecionar corretamente o transformador de corrente correspondente.

1. Interpretação dos parâmetros dos transformadores de corrente

Os parâmetros dos transformadores de corrente suportados pelo contador costumam estar indicados no aparelho, por exemplo, 0.25-5(6)A, 0.015-1.5(6)A, 0.25-5(80)A e 0.25-5(100)A. Estes parâmetros identificam a gama de funcionamento e os requisitos técnicos para a ligação a um TC externo. Estes parâmetros identificam a gama de funcionamento e os requisitos técnicos do contador quando ligado a um TC externo:
Tomemos 0.015-1.5(6)A como exemplo:
* Corrente de arranque (0.015): corrente mínima de 15 mA que o contador consegue medir com precisão.
* Corrente de base Ib(1.5): a corrente nominal do contador de energia é de 1,5 A, e a sua classe de precisão pode ser garantida quando funciona com esta corrente.
* Corrente máxima Imax(6): corrente máxima que o contador pode suportar de forma segura e contínua sem sofrer danos, 6 A. Este valor está abrangido pela norma IEC/EN 62053 relativa a contadores de eletricidade.

2. Como selecionar o transformador de corrente (TC) correto de acordo com os parâmetros

Ao selecionar um transformador de corrente adequado, devem seguir-se dois princípios fundamentais: fazer corresponder a corrente secundária e dimensionar a corrente primária.

Correspondência da corrente secundária nominal (essencial)

A corrente secundária nominal do TC deve corresponder à corrente de base Ib do contador de energia.
– Para contadores com os parâmetros 0.25-5(6)A, 0.25-5(80)A ou 0.25-5(100)A, é necessário um transformador de corrente com uma corrente secundária nominal de 5 A.
– Para contadores de energia com os parâmetros 0.015-1.5(6)A (utilizados em situações específicas, embora a corrente de base não corresponda aos valores normalizados de 5 A/1 A), é necessário um TC com uma corrente secundária nominal de 1,5 A (estes são menos comuns e normalmente seguem o padrão de 5 A ou 1 A).

Seleção da corrente primária nominal e da relação de transformação

A corrente primária nominal do TC (que determina a relação de transformação, por exemplo, 100/5A, 500/5A ou 100/1A) deve ser selecionada de acordo com a corrente de carga do circuito primário real. O princípio de seleção consiste em fazer com que a corrente de carga em funcionamento normal se aproxime da corrente primária nominal do TC. Segundo a norma IEC/EN 61869, um valor de 1,2 vezes a corrente primária nominal também está dentro da precisão nominal do produto, permitindo assegurar a melhor precisão de medição.
Por conseguinte, para contadores de energia com os parâmetros 0.015-1.5(6)A, a melhor opção é um transformador de corrente (TC) com uma saída secundária nominal de 1 A.
Se pretender medir correntes baixas e não tiver requisitos elevados quanto à precisão e à gama de medição, também pode escolher um transformador de corrente (TC) com uma saída secundária nominal de 100 mA.

3. Porque é que 5 A (ou 1 A) se tornou o padrão do setor?

Voltando à questão central do artigo, porque é que o setor adotou, de forma generalizada, 5 A ou 1 A como corrente secundária padrão dos TC? A razão resulta da combinação de desempenho, normalização e segurança:
Requisitos de desempenho e razões históricas
Os primeiros contadores de energia eletromecânicos e relés de proteção exigiam uma determinada quantidade de energia física (potência) para acionar os componentes mecânicos. Uma corrente de 5 A fornecia um sinal e uma potência suficientes para assegurar o funcionamento fiável e preciso desses dispositivos. Os sinais de corrente na ordem dos miliamperes são demasiado fracos, suscetíveis a interferências e incapazes de acionar dispositivos mais antigos.
Normalização e intercambiabilidade global
Os 5 A consolidaram-se como padrão global no setor elétrico, assegurando que dispositivos de diferentes fabricantes e países sejam facilmente compatíveis e intercambiáveis, o que simplifica muito a conceção, o fabrico e a manutenção dos sistemas.
Equilíbrio entre segurança e economia
O principal objetivo de segurança de um TC é isolar os circuitos de alta tensão e corrente elevada dos circuitos de medição de baixa tensão. A corrente secundária relativamente baixa de 5 A reduz os riscos operacionais. Ao mesmo tempo, os 5 A oferecem um bom equilíbrio entre os custos de cablagem, os requisitos de secção dos condutores e as perdas de potência. Quando são necessárias longas distâncias de cablagem, utiliza-se o padrão de 1 A para reduzir ainda mais as perdas na linha (as perdas a 1 A são apenas 4% das perdas a 5 A).
Em resumo, a escolha de 5 A (ou 1 A) como corrente secundária padrão dos TC resulta de práticas de engenharia que otimizam o desempenho, o custo, a compatibilidade histórica e a fiabilidade operacional.