Qual é o princípio de funcionamento de um transformador de corrente?

Um transformador de corrente (TC) funciona segundo o princípio da indução eletromagnética, tal como um transformador convencional. A sua principal finalidade é reduzir correntes elevadas de um sistema elétrico para um valor mais baixo e fácil de utilizar por dispositivos de medição, proteção e controlo. Segue-se uma explicação do princípio de funcionamento de um transformador de corrente:

1. Constituição básica:

• Um TC é normalmente constituído por:
  • Enrolamento primário: O condutor que transporta a corrente elevada. Pode consistir numa única espira ou ser simplesmente o condutor do sistema que atravessa o núcleo do TC.
  • Núcleo: Fabricado em material ferromagnético, concentra o campo magnético criado pela corrente no enrolamento primário.
  • Enrolamento secundário: Enrolado em torno do núcleo, tem muito mais espiras do que o primário. Liga-se a instrumentos de medição, relés ou outros dispositivos de medição e proteção.

  2. Princípio de funcionamento: indução eletromagnética:

  O TC funciona com base na lei da indução eletromagnética de Faraday, segundo a qual a variação de um campo magnético induz uma tensão num condutor próximo.

  • Corrente primária:
    • Quando uma corrente elevada percorre o enrolamento primário (ou condutor), gera um campo magnético em torno desse condutor.
    • O núcleo do TC concentra esse campo magnético, que atravessa o enrolamento secundário.
    • O campo magnético variável gerado pela corrente primária induz uma força eletromotriz (FEM) no enrolamento secundário, fazendo circular corrente nesse enrolamento.
    • A corrente secundária é proporcional à corrente primária, mas reduzida de acordo com a relação de espiras entre os enrolamentos primário e secundário.
    • A relação entre o número de espiras do enrolamento secundário e o do primário determina a redução da corrente.
    • Por exemplo, se o primário tiver uma espira (um condutor que atravessa o núcleo) e o secundário tiver 1000 espiras, uma corrente primária de 1000 A produzirá uma corrente secundária de 1 A (relação de 1000:1).

    3. Funcionamento com o circuito secundário fechado:

    • O circuito do enrolamento secundário deve permanecer sempre fechado (ligado a uma carga ou em curto-circuito) quando circula corrente no primário. Isto permite que o campo magnético criado pela corrente primária induza uma corrente proporcional no secundário.
    • O enrolamento secundário é normalmente ligado a dispositivos de medição de baixa impedância, como amperímetros, relés ou sistemas de proteção.

    4. Finalidade e aplicações:

    • Medição de corrente: Os TC reduzem a corrente elevada do circuito primário para um valor inferior e normalizado (por exemplo, 1 A ou 5 A), que pode ser medido com segurança por instrumentos.
    • Proteção: Os TC fornecem um sinal de corrente a relés de proteção que acionam disjuntores em situações de sobrecorrente ou falha.
    • Isolamento: Os TC isolam eletricamente o circuito primário de alta tensão dos dispositivos de medição ou proteção de baixa tensão, por razões de segurança.

    5. Classes de precisão:

    Os TC são concebidos para funcionar com elevada precisão, de modo que a corrente secundária seja diretamente proporcional à corrente primária dentro de uma classe de precisão especificada (por exemplo, erro de 1% ou 0,5%). A precisão é essencial tanto para a medição como para a proteção.

    Resumo do funcionamento:

    • A corrente primária cria um campo magnético no núcleo do TC.
    • Este campo magnético variável induz uma corrente no enrolamento secundário.
    • A corrente secundária é uma versão reduzida da corrente primária, de acordo com a relação de espiras.
    • A corrente secundária pode então ser medida ou utilizada para fins de controlo e proteção.

    Isto permite medir correntes elevadas em sistemas elétricos com segurança e precisão, protegendo pessoas e equipamentos.