Um Transformador Potencial (TP) — também chamado Transformador Tensão (TT) — é transformador instrumento que reduz alta tensão sistema a valor padronizado baixo (tipicamente 120V ou 69,3V) para medição, proteção, e controle. É os "olhos" do sistema proteção.
Princípio Operação: Indução Eletromagnética
Idêntico a transformador potência, mas otimizado para precisão e baixa carga, não throughput potência.
- Enrolamento Primário (Alta Tensão): Conectado fase-terra (geralmente) ou fase-fase. Muitas espiras, fio fino.
- Núcleo Magnético: Alta permeabilidade, baixa perda aço silício grão-orientado (ou ferro-níquel para medição faturamento). Baixa densidade fluxo (0,5-1,0 T) minimizar corrente excitação & erro.
- Enrolamento Secundário (Baixa Tensão): Poucas espiras, fio mais grosso. Saída: 120V (F-N) ou 69,3V (F-N para 120V F-F) padrão.
- Razão Espiras (n): n = Np/Ns = Vp/Vs. ex.: 7200V:120V = 60:1.
Circuito Equivalente & Diagrama Fasorial
Primário (AT) Núcleo Secundário (BT) Vp → ───[ Rp + jXp ]───┬───[ Rc || jXm ]───┬───[ Rs + jXs ]───→ Vs (Carga) │ │ TERRA TERRA (Um terminal aterrado!)
- Rp, Xp: Resistência & reatância fuga primário.
- Rc, Xm: Ramal perdas núcleo & magnetização (causa erro razão & fase).
- Rs, Xs: Resistência & reatância fuga secundário.
- Carga (Zc): Impedância relé/medidor conectada (VA & FP).
Classe Precisão (IEEE C57.13 / IEC 61869)
| Classe | Erro Razão (±%) | Erro Fase (±min) | Aplicação |
|---|
| 0,15 / 0,15S | 0,15 | 5 / 10 | Medição Faturamento (Alta Precisão) |
| 0,3 / 0,3S | 0,3 | 10 / 20 | Medição Precisão |
| 0,6 / 0,6S | 0,6 | 20 / 30 | Medição Industrial |
| 1,2 | 1,2 | 40 | Instrumentos Indicação |
| 3,0 / 3,0S | 3,0 | 120 / 180 | Proteção Relés (IEEE "S" = carga estendida) |
Classes "S" mantêm precisão até carga maior (ex.: 12,5 VA vs 2,5 VA para 0,3).
Configurações Conexão
- Estrela-Aterrada (Mais Comum): Primário Fase-Neutro. Secundário 120V F-N. Neutro aterrado. Mede VLN.
- Delta Aberto (V-V): 2 TPs em 3-fases 3-fios. Mede VLL. Secundário 120V F-F. Economiza um TP.
- Delta Quebrado (Terciário): 3º enrolamento (delta aberto) conectado relé falta terra (59N). Detecta tensão sequência-zero (3V0).
Regras Críticas Segurança
- SECUNDÁRIO NUNCA CIRCUITO ABERTO: Secundário TP é fonte tensão. Circuito aberto → alta tensão perigosa (acoplamento capacitivo + razão espiras). Bloco curto / chave teste requerido para remoção.
- UM TERMINAL SECUNDÁRIO ATERRADO: Obrigatório (NEC 250.182). Previne acoplamento capacitivo flutuando secundário a potencial perigoso. Geralmente X2 (neutro) aterrado.
- Fusíveis: Fusíveis primário (CL, E-rated) para interrupção falta. Fusíveis secundário (0,5-1A) para proteção fiação apenas — nunca confie fusível secundário para proteção TP.
- Limite Carga: Total VA conectado (medidores + relés + cabos) < TP Carga Nominal (em classe precisão). Carga excessiva = erro razão/fase.
Diagrama Circuito Típico (Monofásico, Secundário Aterrado)
Linha AT │ [Fusível] (Fusível Primário) │ ┌┴┐ │ │ Enrolamento Primário (Np) └┬┘ │ ┌────┴────┐ │ │ [TP] [TERRA] ← Neutro Primário / Terra (Sistema) │ ├──[Rs + jXs]──→ X1 (120V) → [Medidor/Relé] → X2 (TERRA) │ [TERRA] ← Terra Secundário (OBRIGATÓRIO)
Aplicações
- Medição Faturamento: Classe 0,15/0,3, baixa carga, chaves teste.
- Proteção (Distância, Diferencial, Sobretensão): Classe 0,3S/1,2/3,0. TVC (Transformador Tensão Capacitivo) frequentemente usado >115kV.
- Verificação Sincronismo (25): Comparação magnitude tensão, ângulo fase, frequência.
- Regulação Tensão (Controle Comutador Taps): Compensação queda linha.
Distinção Chave: TP = Indutivo (núcleo magnético). TVC = Divisor capacitivo + EMU (reator sintonia + transformador). TVC mais barato >138kV mas tem erros transitórios (risco ferroressonância). TP preferido para precisão/proteção tensões menores.
