Compreender os transformadores de corrente e as suas aplicações

Os transformadores de corrente (TC) são componentes essenciais dos sistemas elétricos modernos. Permitem medir, monitorizar e controlar correntes elevadas em segurança, produzindo uma réplica reduzida da corrente que percorre um condutor. Este artigo explica como funcionam, quais são os seus diferentes tipos e em que aplicações são utilizados.

O que são transformadores de corrente?

Os transformadores de corrente são dispositivos concebidos para medir correntes elétricas elevadas, gerando uma corrente inferior e proporcional que pode ser medida de forma fácil e segura com instrumentos convencionais. Fazem a ligação entre circuitos de alta potência e equipamentos eletrónicos sensíveis, permitindo que os sistemas de monitorização e controlo funcionem sem ficarem expostos a correntes elevadas perigosas.

Como funcionam os transformadores de corrente?

Os transformadores de corrente funcionam com base no princípio da indução eletromagnética. Quando uma corrente percorre o condutor primário (que pode ser apenas um fio a passar pelo núcleo do TC), produz um campo magnético. Este campo magnético induz uma corrente no enrolamento secundário do TC. A relação entre o número de espiras do enrolamento primário (muitas vezes constituído apenas pelo próprio condutor) e o número de espiras do enrolamento secundário determina o fator de transformação e, por sua vez, a corrente de saída em relação à corrente primária.

Por exemplo, um TC concebido para fornecer uma saída secundária de 1 A pode ter uma relação de 3000:1, o que significa que, quando circulam 3000 A no circuito primário, o TC fornece 1 A. Em muitos casos, a saída secundária é normalizada (por exemplo, 1 A, 5 A ou até uma saída de tensão como 0,333 V) para simplificar a conceção dos sistemas de instrumentação e proteção.

Tipos de transformadores de corrente

Existem vários tipos de transformadores de corrente, cada um adequado a diferentes aplicações:

• TC de núcleo fechado (ou de núcleo enrolado):
  Têm um núcleo magnético fixo e fechado. São normalmente utilizados em instalações novas, nas quais o TC pode ser concebido e fabricado como parte integrante do sistema.
• TC de núcleo bipartido (ou de núcleo aberto):
  Estes TC têm uma dobradiça ou um mecanismo de abertura que permite colocá-los à volta de um condutor existente sem o desligar. Por isso, são ideais para modernizar sistemas em funcionamento e para aplicações em que a segurança e a facilidade de instalação são essenciais.
• TC do tipo barra:
  Nestes modelos, o TC é integrado diretamente em barramentos ou condutores, oferecendo um desempenho robusto em aplicações de corrente elevada.
• Bobinas de Rogowski:
  Embora tecnicamente não sejam transformadores no sentido tradicional, as bobinas de Rogowski são utilizadas para medir correntes alternadas. São flexíveis e permitem medir sem interferir com o condutor, mas requerem circuitos integradores para produzir uma saída de tensão proporcional à corrente.

Principais aplicações dos transformadores de corrente

Os transformadores de corrente têm uma vasta gama de aplicações em vários setores:

1. Medição de energia

Os TC são fundamentais na medição da eletricidade, permitindo às empresas de distribuição e aos consumidores medir com precisão o consumo de energia. Ao reduzir as correntes elevadas dos sistemas de distribuição de energia para níveis mensuráveis, os TC permitem uma faturação precisa e a monitorização da energia.

2. Sistemas de proteção

Nos relés de proteção e no controlo de disjuntores, os TC fornecem informações essenciais sobre a corrente que percorre um circuito. Estes dados ajudam a detetar situações anormais, como sobrecargas ou curtos-circuitos, e a acionar medidas de proteção para isolar e proteger os equipamentos.

3. Controlo e monitorização

Os sistemas de automação e controlo industrial utilizam TC para monitorizar os níveis de corrente em motores, transformadores e outros equipamentos. Esta monitorização ajuda a gerir o desempenho e a eficiência do sistema, garantindo que os componentes funcionam dentro de parâmetros seguros.

4. Sistemas de energias renováveis

Em instalações de energias renováveis, como parques eólicos e centrais solares, os TC são utilizados para monitorizar o fluxo de eletricidade desde a produção até à rede. Ajudam a garantir um funcionamento eficiente e seguro, ao mesmo tempo que fornecem dados para otimizar o desempenho.

5. Segurança e instrumentação

Os TC ajudam a garantir a segurança das pessoas ao permitirem a utilização de instrumentos de medição isolados. Ao fornecerem uma corrente secundária de baixo nível, permitem o funcionamento seguro de medidores e sensores que, se fossem ligados diretamente a circuitos de corrente elevada, ficariam em risco.