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Split Core Current Transformers
Nos sistemas industriais de medição e controlo, os transmissores de corrente e os transmissores de tensão convertem sinais analógicos em sinais elétricos normalizados para transmissão a longa distância até às salas de controlo, onde são monitorizados, registados e utilizados para controlo. A uniformidade destes sinais normalizados é essencial para garantir a interoperabilidade entre dispositivos e a estabilidade do sistema. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) estabeleceu os sinais de 4–20 mA CC e de 1–5 V CC (obtido por conversão resistiva) como padrões de sinais analógicos para sistemas de controlo de processos.
Os sinais de corrente oferecem vantagens significativas face aos sinais de tensão na transmissão a longa distância. Os ambientes industriais estão frequentemente sujeitos a fortes interferências eletromagnéticas, que distorcem facilmente os sinais de tensão. Além disso, na transmissão por longos cabos, a resistência dos condutores provoca quedas de tensão que atenuam o sinal e originam erros de medição.
As principais vantagens dos sinais de corrente são as seguintes:
• Elevada resistência a interferências: As tensões de ruído em ambientes industriais podem atingir vários volts, mas a potência do ruído é baixa e gera normalmente correntes de ruído inferiores a 1 nA. Os sinais de corrente são menos afetados pela resistência da linha, resistem à atenuação e asseguram uma transmissão de dados fiável em ambientes com elevado ruído elétrico.
• Longa distância de transmissão: As fontes de corrente apresentam resistência interna infinita, pelo que a resistência dos condutores em série no circuito não afeta a precisão. Desde que o circuito de transmissão não tenha derivações, a corrente mantém-se constante independentemente do comprimento dos condutores. Isto permite transmitir sinais ao longo de centenas de metros ou mais em cabos de par entrançado comuns, mantendo a precisão.
• Menos cablagem: A transmissão de um sinal de 4–20 mA a dois fios fornece simultaneamente alimentação e sinal, reduzindo a quantidade de cabos e, consequentemente, os custos e a complexidade da instalação.
O sinal de 4–20 mA CC é o sinal analógico normalizado mais utilizado em aplicações industriais. A sua escolha resulta de várias considerações técnicas e de segurança.
A escolha de 4 mA, em vez de 0 mA, como ponto de partida do sinal de 4–20 mA é uma das suas características mais importantes, conhecida como «zero vivo».
• Diagnóstico de falhas: Uma leitura de 0 mA indica claramente uma interrupção da linha (circuito aberto) ou uma avaria do dispositivo, e não um valor de medição nulo. Isto torna o diagnóstico de falhas simples e intuitivo, evitando confundir uma medição nula com um fio interrompido.
• Alimentação do sensor: Nos transmissores a dois fios, a corrente de 4 mA fornece a corrente mínima necessária ao funcionamento dos sensores. Assim, dispensam-se fios de alimentação adicionais e simplifica-se a cablagem.
A escolha de 20 mA como valor de fundo de escala do sinal também se baseia em considerações de segurança e utilidade prática.
• Segurança: A energia da faísca gerada pela circulação de uma corrente de 20 mA é insuficiente para inflamar gás, cumprindo os requisitos de segurança intrínseca para atmosferas explosivas, essenciais em ambientes industriais inflamáveis e explosivos.
• Consumo de energia e custos: Os 20 mA representam uma corrente relativamente baixa, que ajuda a reduzir o consumo de energia e os custos do equipamento sem comprometer a qualidade e a rapidez de resposta da transmissão do sinal.
Em resumo, o sinal de 4–20 mA CC tornou-se o padrão mais utilizado na automação industrial e no controlo de processos graças à sua elevada resistência a interferências, capacidade de transmissão a longa distância, função de diagnóstico de falhas através do «zero vivo» e segurança intrínseca. Permite transmitir dados de medição de forma fiável, reduzindo os custos de cablagem e aumentando a fiabilidade do sistema.
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