Transformadores são dispositivos eletromagnéticos passivos que funcionam com base no princípio de Indução eletromagnética , que transfere energia elétrica de um circuito para outro circuito magneticamente. É composto por duas bobinas, uma primária e outra secundária. Tanto o enrolamentos (bobinas) são acopladas magneticamente umas às outras sem nenhum núcleo magnético e separadas eletricamente. O transformador transmite a energia elétrica (tensão / corrente) de um enrolamento para outro (bobina) por meio de indução mútua. Não há mudança na frequência durante a transformação da energia. Os transformadores são classificados em dois tipos com base na construção do núcleo, como transformadores do tipo núcleo e transformadores do tipo concha. Com base na conversão e nos ganhos do nível de tensão, eles são transformadores elevadores e transformadores redutores. Existem diferentes tipos de transformadores usados nos circuitos CA, como transformadores de potência, transformador de potencial, transformador trifásico e autotransformador.
O que é um transformador potencial?
Definição: Potencial transformadores também são conhecidos como transformadores abaixadores de tensão ou transformadores de tensão ou transformador de instrumento , em que a tensão de um circuito é reduzida a uma tensão mais baixa para medição. O dispositivo eletromagnético usado para a transformação da tensão mais alta do circuito em tensão mais baixa é chamado de transformador de potencial. A saída de um circuito de baixa tensão pode ser medida através voltímetros ou wattímetros. Eles são capazes de aumentar ou diminuir os níveis de tensão de um circuito, sem alterar sua frequência e enrolamentos. O princípio de funcionamento, a construção de um transformador de potencial é semelhante ao transformador de potência e ao transformador convencional.
Potencial transformador
Diagrama do circuito do transformador potencial
O transformador de potencial consiste em um enrolamento primário com mais voltas e um enrolamento secundário com menor número de voltas. A alta tensão CA de entrada é fornecida ao enrolamento primário (ou conectado ao circuito de alta tensão para medir). A tensão de saída mais baixa é obtida através do enrolamento secundário usando um voltímetro. Os dois enrolamentos são acoplados magneticamente um ao outro, sem qualquer conexão entre eles.
Construção de um transformador potencial
Diagrama do circuito do transformador potencial
Os transformadores de potencial são construídos com alta qualidade para operar em baixa densidade de fluxo, baixa corrente magnética e carga minimizada. Quando comparado a um transformador convencional, ele usa grandes condutores e núcleo de ferro. Ele pode ser projetado na forma de um tipo de núcleo e tipo de casca para garantir a mais alta precisão. Normalmente, os transformadores de potencial do tipo núcleo são preferidos para transformar a alta tensão em tensão mais baixa.
Ele usa enrolamentos coaxiais para reduzir a reatância de fuga. Como os transformadores de potencial são operados em altas tensões, o enrolamento primário de alta tensão é dividido em pequenas seções de voltas / bobinas para reduzir o custo de isolamento e danos. A mudança de fase entre uma tensão de entrada e uma tensão de saída deve ser monitorada cuidadosamente para manter uma tensão mais baixa variando a carga. Enrolamentos cobertos com cambraia e fita de algodão para reduzir o custo de isolamento.
Separadores de fibra dura são usados para separar as bobinas. Buchas preenchidas com óleo são usadas para conectar os transformadores de potencial de alta tensão (acima de 7KV) às linhas principais. O enrolamento primário de um transformador de potencial tem um grande número de voltas, enquanto o enrolamento secundário tem menos voltas. O multímetro ou voltímetro é usado para medir a tensão de saída mais baixa.
Potencial transformador funcionando
O transformador de potencial conectado ao circuito de potência cuja tensão deve ser medida está conectado entre a fase e o terra. Isso significa que o enrolamento primário de um transformador de potencial está conectado ao circuito de alta tensão e o enrolamento secundário de um transformador está conectado a um voltímetro. Devido à indução mútua, os dois enrolamentos são acoplados magneticamente um ao outro e funcionam com base no princípio da indução eletromagnética.
A tensão diminuída é medida através do enrolamento secundário em relação à tensão através do enrolamento primário usando multímetro ou voltímetro. Devido à alta impedância no transformador de potencial, a pequena corrente flui através do enrolamento secundário e opera de forma semelhante ao transformador comum com nenhuma ou baixa carga. Portanto, esses tipos de transformadores operaram em uma faixa de tensão de 50 a 200 VA.
De acordo com o transformador de convenção, a relação de transformação é
V2 = N1 / N2
‘V1’ = tensão do enrolamento primário
‘V2’ = tensão do enrolamento secundário
‘N1’ = número de voltas no enrolamento primário
‘N2’ = número de voltas no enrolamento secundário
A alta tensão de um circuito pode ser determinada usando a equação acima.
Tipos de transformadores de tensão ou potencial
Com base na função de um transformador de potencial, existem dois tipos,
- Transformadores de tensão de medição
- Transformadores de tensão de proteção
Eles estão disponíveis em monofásico ou trifásico e operam com a mais alta precisão. Eles são usados para operar e controlar dispositivos de medição, relés e outros dispositivos. Com base na construção, existem
Transformadores de potencial eletromagnético
Eles são semelhantes ao transformador primário, onde os enrolamentos primário e secundário são enrolados em um núcleo magnético. Ele funciona com uma tensão acima ou abaixo de 130KV. O enrolamento primário é conectado à fase e o enrolamento secundário é conectado ao aterramento. Eles são usados em circuitos de medição, relé e alta tensão.
Transformadores de potencial capacitivo
Eles também são conhecidos como divisores de potencial capacitivos ou transformadores de potencial capacitivos do tipo acoplamento ou bucha. A série de capacitores são conectados ao enrolamento primário ou enrolamentos secundários. A tensão de saída no enrolamento secundário é medida. É usado para fins de comunicação com a operadora de linha de energia e é mais caro.
transformador de potencial capacitivo
Erros em transformadores potenciais
No transformador primário, a tensão de saída no enrolamento secundário é exatamente proporcional à tensão no transformador secundário. Em transformadores de potencial, a tensão cai devido à reatância e resistência no primário e secundário e também o fator de potência no secundário causa mudança de fase erros e erros de tensão.
diagrama fasorial
O diagrama fasorial acima explica os erros em transformadores de potencial.
‘Is’ - corrente secundária
‘Es’ - fem induzida no enrolamento secundário
'Vs' - tensão terminal do enrolamento secundário
'Rs' - resistência de enrolamento do secundário
'Xs' - reatância de enrolamento do secundário
‘Ip’ - corrente primária
‘Ep’ - fem induzida do enrolamento primário
‘Vp’ - tensão terminal do enrolamento primário
'Rp' - enrolamento resistência do enrolamento primário
‘Xp’ - reatância do enrolamento do enrolamento primário
‘Kt’ - relação de espiras
‘Io’ - corrente de excitação
‘Im’ - corrente magnetizante de Io
‘Iw’ - componente de perda de núcleo de Io
‘Φm’ - fluxo magnético
‘Β’- erro de ângulo de fase
A tensão primária induzida EMF é a subtração das quedas de resistência e reatância (IpXp, IpRp) da tensão do Vp primário. A tensão cai devido à reatância e resistência do enrolamento primário.
O EMF induzido no primário é transformado em secundário por uma indução mútua e forma EMF induzido em Es secundários. A tensão de saída através do enrolamento secundário devido à queda da fem pela resistência e reatância é Vs. A tensão de saída no secundário é obtida pela subtração da reatância e das quedas de resistência (IsXs, IsRs) do CEM induzido no Es secundário.
Tomemos o fluxo principal como referência. A corrente no IP primário é obtida da soma vetorial da corrente de excitação Io e da corrente secundária reversa Is, que é multiplicada por 1 / Kt. Vp é a tensão primária aplicada do transformador de potencial.
Ip = (Io + Is) / Kt
Erro de relação
Se a relação normal do transformador de potencial for diferente da relação real do transformador de potencial devido às quedas de resistência e reatância, ocorre o erro de relação.
Erro de tensão
Se houver uma diferença entre a tensão ideal e a tensão real, então ocorre o erro de tensão. A porcentagem de erro de tensão é
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Erro de ângulo de fase
Se houver uma diferença entre o ângulo de fase entre a tensão primária 'Vp' e a tensão secundária reversa, o erro de ângulo de fase ocorre.
Causas de Erros
Devido à impedância interna, a tensão cai no primário e é transformada proporcionalmente à sua relação de espiras e enrolamento secundário. Da mesma forma, o mesmo acontece no enrolamento secundário.
Redução de Erros
Os erros dos transformadores de potencial podem ser reduzidos ou evitados melhorando a precisão no projeto, magnitudes de reatância e resistência dos enrolamentos primário e secundário e magnetização mínima do núcleo.
Aplicações de transformadores potenciais
Os aplicativos são
- Usado em circuitos de relé e medição
- Usos em circuitos de comunicação da operadora de linha de energia
- Usado em sistemas de proteção eletricamente
- Usado para proteger alimentadores
- Usado para a proteção de impedância no geradores
- Usado na sincronização de geradores e alimentadores.
- Usado como transformadores de tensão de proteção
FAQs
1). Qual é o potencial transformador?
Os transformadores de potencial também são conhecidos como transformadores redutores de tensão ou transformadores de potencial ou transformador de instrumento, nos quais a tensão de um circuito é reduzida a uma tensão mais baixa para medição.
2). Quais são os tipos de transformador de potencial?
Transformadores de potencial capacitivo e transformadores de potencial eletromagnético
3). Quais são os erros em transformadores de potencial?
Erros de relação, erros de tensão, erros de ângulo de fase
4). Qual é a finalidade de um transformador de potencial?
Para reduzir a tensão mais alta para a tensão mais baixa de um circuito de energia para medição.
5). Quais são as outras formas de transformadores de potencial?
Transformador abaixador ou transformador de instrumento
Conseqüentemente, o funcionamento, construção, erros e aplicações de transformadores de potencial são discutidos acima. O objetivo do transformador de potencial é converter alta tensão em baixa tensão. Aqui está uma pergunta para você, 'quais são as vantagens e desvantagens dos transformadores de potencial?'
