- Especificar um TC para medição de energia elétrica para faturamento a um consumidor energizado em 69 kV , cuja corrente na linha chegará a cerca de 80 A no primeiro ano de funcionamento, podendo atingir cerca de 160A a partir do segundo ano. Os instrumentos elétricos que serão empregados, abaixo indicados, ficarão a 25 m do TC e serão ligados ao secundário deste através de fio de cobre
:
a) Medidor de kWh com indicador de demanda máxima tipo mecânico.
Passo 1
O que o enunciado pede e os dados que temos (sem resolver ainda):
- Pedido: especificar um transformador de corrente (TC) para medição de faturamento para um consumidor alimentado em
. - Dados fornecidos:
- Corrente na linha prevista: cerca de
no 1.º ano e podendo atingir a partir do 2.º ano. - Instrumento a ser alimentado pelo secundário do TC: medidor de
com indicador de demanda máxima tipo mecânico. - Distância entre TC e instrumentos:
. - Fiação entre TC e instrumentos: fio de cobre
.
- Corrente na linha prevista: cerca de
- O objetivo final (o que vou especificar): razão do TC (primário/secundário), classe de exatidão, impedância/VA nominal do TC (para garantir precisão considerando o cabo), corrente nominal do secundário, e observações de instalação pertinentes para medição fiscal.
Passo 2
Escolha da razão (razão primário/ secundário) do TC — explicando a lógica passo a passo:
- Regra prática: escolher uma razão de TC cujo primário suporte com folga a máxima corrente esperada e que mantenha o secundário dentro do padrão comercial (normalmente
secundário para medição). - Máxima corrente esperada:
. Devemos deixar folga para variações futuras; razões comerciais comuns são , , etc. A razão seria insuficiente se a corrente alcançar (porque ultrapassa o primário nominal). - Portanto escolho a razão padrão com folga:
. - Observação prática: existem TCs com primários com tomadas (taps) mas, para simplicidade e disponibilidade,
é robusto e comercialmente comum.
- Observação prática: existem TCs com primários com tomadas (taps) mas, para simplicidade e disponibilidade,
- Tradução da razão para correntes no secundário:
- Se primário
, secundário será . - Se primário
, secundário será .
- Se primário
- Conclusão desta etapa: adotar TC com razão
(fator de transformação ), o que deixa as correntes secundárias em faixa confortável ( a ) durante a operação prevista.
Passo 3
Cálculo da carga ôhmica do cabo entre TC e instrumento (para avaliar o VA e escolher a capacidade do TC):
- Dados do cabo
: - Seção aproximada
. - Resistividade do cobre usada:
(valor padrão).
- Seção aproximada
- Resistência por metro:
- Comprimento de ida
. Como circuito é ida+volta, comprimento total efetivo para resistência é . - Resistência total dos condutores (ida + volta):
- Potência aparente (VA) dissipada na ligação quando o secundário estiver em
(pior caso para cálculo de VA do TC): - Acrescentar a isto o burden do próprio medidor (corrente/máquina mecânica): tipicamente entre
e por fase para medidores mecânicos antigos; considerar também pequenas perdas em bornes e conexões (mais como margem). - Estimativa total de burden do secundário:
- Conclusão desta etapa: o cabo AWG12 com
já consome parcela significativa do VA (cerca de a ). Logo o TC deve ter capacidade VA nominal superior a esse valor — aconselho margem de projeto.
Passo 4
Escolha da classe de exatidão e do valor de VA nominal do TC, com justificativa didática:
- Para medição de faturamento (medição fiscal) exige-se TC com precisão adequada. Normas usuais para medição comercial indicam TC de classe de exatidão entre
e ,S (ou ainda para medição de alta precisão). - Explicando de modo simples: classe
significa erro máximo admissível de dentro das faixas de corrente especificadas pela norma. Para faturamento, costuma ser aceitável; se a concessionária/exigência local pedir maior precisão, usar ou ,S.
- Explicando de modo simples: classe
- Considerando o burden calculado (
) e margem de segurança, escolho um TC com capacidade de burden nominal: - Por que
? Porque cobre o burden resistivo do cabo, o burden do medidor, e fornece folga para garantia de precisão sem saturação do núcleo. Uma opção ainda mais conservadora seria se houver mais instrumentação ligada ao mesmo secundário ou expectativas de aumentos de comprimento/fiação.
- Por que
- Faixas de exatidão operacionais: o TC deve manter a classe de exatidão escolhida (por exemplo
) na faixa de correntes que serão medidas: no nosso caso o secundário estará normalmente entre e . A classe deve ser garantida para pelo menos a de (ver certificado do fabricante); como estaremos em a de ( ), a precisão costuma ser boa, mas sempre pedir ficha técnica que confirme erro nesta faixa.
Passo 5
Especificações de projeto e elétricas finais do TC (valores práticos e como preencher uma especificação técnica para compra/obra):
- Razão:
(primário , secundário ). - Classe de exatidão:
. - Capacidade de burden (tensão do secundário admissível):
(recomendo especificar 15 VA como mínimo; 30 VA se houver dúvidas ou mais instrumentos ligados). - Corrente secundária nominal:
. - Observações de corrente operacional: com
tem-se quando e quando . - Grau de isolamento/Ensaio elétrico: TC adequado para sistema em
— especificar classe de intensidade de isolamento e ensaios de impulso conforme norma aplicável (ou seja, TC com isolamento primário adequado para subestação ). Peça ao fornecedor especificação de tensão máxima de isolamento e ensaio dielétrico. - Corrente contínua e curto tempo: classificar corrente térmica e dinâmica conforme norma (fornecer ficha técnica do fabricante; pelo menos suportar os transitórios normais de sistema).
- Tipo de montagem: conforme local (poste, painel de média tensão, bucha, etc.) e acessibilidade para transformação e aterramento do secundário.
- Identificação: gravação da razão
, classe, e identificação de fase em cada TC; fornecer diagrama de ligação.
Passo 6
Notas práticas de instalação e operação (importante para garantir que a especificação funcione na prática)
- O secundário do TC deve ser sempre curto-circuitado (circuito fechado) quando estiver sem medidor ligado; nunca abrir o secundário com primário energizado (risco de alta tensão no secundário e saturação do núcleo).
- Fazer um único ponto de aterramento no secundário do conjunto de TCs (ponto de aterramento único do circuito de medição) conforme normas locais.
- Usar cabos torsionados e passagem em eletroduto, conectores aperto adequado, evitar emendas longas que aumentem resistência. Identificar e registrar a razão do TC para aplicar o multiplicador na fatura: fator multiplicador
. Ou seja, energia medida no kWh pelo medidor deve ser multiplicada por para obter o consumo no primário (o que usualmente é tratado no cadastro do medidor/CT). - Conferir na ficha técnica do medidor a sua impedância/burden e somar ao burden dos cabos; confirmar com o fabricante do TC a capacidade VA necessária para garantir a classe de exatidão nas condições reais.
- Recomendo, se houver disponibilidade orçamentária ou exigência de alta precisão, pedir TC classe
ou com de burden.
Resposta
Razão do TC:
Classe de exatidão recomendada: (ou
se exigido pela concessionária).
Capacidade de burden (VA) mínima: (recomendar 30 VA se houver dúvidas ou instrumentos adicionais).
Corrente secundária nominal:
Observações finais: com tem-se
para
e
para
; fator de multiplicação para faturamento
.
Classe de exatidão recomendada:
Capacidade de burden (VA) mínima:
Corrente secundária nominal:
Observações finais: com