Especificar um TP e um TC para medição de energia elétrica e controle, sem finalidade de faturamento, sabendo que a tensão entre fases do circuito é de 13,8 \mathrm{kV} e que a corrente na linha chegará no máximo a 80 A . Os instrumentos elétricos que serão empregados são:
a. Amperímetro do tipo ferro móvel modelo FM72 do fabricante Kron Medidores (www.kron.com.br)
b. Medidor eletrônico de energia ativa modelo Cronos6001 do fabricante ELETRAENERGY (http://www.eletraenergy.com)
c. Controlador de Fator de Potência modelo KPF-12 do fabricante Kron Medidores (www.kron.com.br).
obs. Utilizar as maiores perdas VA.
Os instrumentos estão instalados a uma distância média de 25 m do TC, com condutor de 2,5 \mathrm{~mm}^{2}.
20) Você terá que efetuar da melhor forma possível medições de tensão dentro dos valores entre 80 e 120 \% da nominal de 38 V de um determinado equipamento \mathrm{AC}(60 \mathrm{~Hz}). Estão disponíveis para você dois medidores de tensão, conforme tabela abaixo. Informar para cada um: a) Escala; b)Resolução; c)Erros absolutos para o máximo e mínimo valores a serem medidos; d) O medidor escolhido para realizar as medições; e) O motivo pela escolha.

Passo 1

O problema pede o dimensionamento de um transformador de corrente (TC) e um transformador de potencial (TP) para medição de energia ativa e controle de fator de potência (sem finalidade de faturamento) em um circuito trifásico cuja tensão de linha é de 13,8 kV e cuja corrente pode chegar a 80 A. Os instrumentos a alimentar pelo TC e TP são:
– Amperímetro ferro-móvel FM72
– Medidor eletrônico de energia ativa Cronos6001
– Controlador de fator de potência KPF-12
Além disso, o secundário do TC ficará a 25 m de distância, em cabo de 2{,}5,mm ^2, e devemos adotar as maiores perdas em VA.

Passo 2

Escolha da relação do TC
Para prover os instrumentos, o secundário padrão de corrente será 5,A. Desejamos que, na corrente máxima de 80,A no primário, o secundário fique dentro de 20\% a 120\% de 5,A. Se adotarmos um TC 100/5:
I_s = 80 \times \frac{5}{100} = 4\;\mathrm{A},
que corresponde a 80\% de 5,A, ou seja, está dentro da faixa de exatidão.

Passo 3

Cálculo das perdas (burden) do TC
Supondo valores máximos de perdas dos instrumentos no secundário do TC:
\mathrm{VA}_{\mathrm{FM72}}=6 VA,
\mathrm{VA}_{\mathrm{Cronos}}=15 VA,
\mathrm{VA}_{\mathrm{KPF}}=10 VA.
O cabo de 25 m (ida) + 25 m (volta) tem resistência
R = 50\,\mathrm{m}\times0{,}008\,\Omega/\mathrm{m}=0{,}4\,\Omega.
Em I_s=5,A, a perda é
I_s^2\,R = 5^2 \times 0{,}4 = 10\;\mathrm{VA}.
Total de burden = 6 + 15 + 10 + 10 = 41 VA. Escolhemos, portanto, um TC com capacidade nominal de pelo menos 50 VA.

Passo 4

Escolha do TP
Os instrumentos requerem secundário de 120,V. A relação necessária é
\frac{13\,800}{120} = 115,
logo escolhemos um TP padronizado de \mathbf{13{,}8\,kV/120\,V}. Para o burden: estimamos perdas máximas dos instrumentos de tensão em cerca de 5 VA mais 1 VA do cabo, totalizando 6 VA. Selecionamos, então, um TP de 15 VA.

Passo 5

Definição final dos transformadores
TC: relação \displaystyle100/5 A, classe de exatidão 0{,}5, burden 50 VA.
TP: relação \displaystyle13{,}8\text{ kV}/120\text{ V}, classe de exatidão 0{,}5, burden 15 VA.

Passo 6

Questão 20
Não é possível resolver a parte que pede a seleção entre dois medidores de tensão, pois faltam na descrição os dados da tabela de especificações desses instrumentos (escala, resolução e erro).

Resposta

TC: 100/5 A, classe 0,5, burden 50 VA
TP: 13,8 kV/120 V, classe 0,5, burden 15 VA
Questão 20: insuficiência de dados (tabela não fornecida)

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