Corrente do Transformador: Primário vs Secundário + Fórmulas

corrente do transformador: um guia prático (com fórmulas e exemplos do mundo-real)

Se você já teve que dimensionar um cabo, configurar um relé de proteção ou descobrir por que um disjuntor continua desarmando, você já sabe que controlar a corrente do transformador é um grande problema.

Simplificando, a corrente do transformador é o fluxo de eletricidade que passa pelos enrolamentos. Mas nem sempre é uma coisa constante. Dependendo do que está acontecendo, você pode estar lidando comcorrente de carga normal, um gotejamento de-corrente sem carga ou aquele surto repentino-de corrente de partida quando você energiza a coisa pela primeira vez.

Vamos deixar uma coisa bem clara:um transformador não cria corrente.É apenas um intermediário, transferindo energia entre circuitos usandoindução eletromagnética. A quantidade de corrente que realmente flui depende de algumas partes móveis: a tensão, a capacidade do transformador (kVA), a carga pendurada nele, o fator de potência e até mesmo a eficiência do próprio transformador.

Se você é engenheiro, eletricista ou técnico de manutenção, isso é importante. Por que? Porque você precisa dele para dimensionar transformadores, escolher os cabos certos, projetar esquemas de proteção e-vamos ser honestos-solucionar problemas quando as coisas dão errado.

Neste guia, vamos percorrercorrente primária e secundária, a relação de corrente, corrente sem{0}}carga, corrente nominal e aquela incômoda corrente de irrupção. E sim, apresentaremos alguns exemplos práticos de cálculo para que realmente faça sentido.

Cada transformador possui dois enrolamentos principais:o primário (conectado à sua fonte de energia) e o secundário (conectado à sua carga).

Corrente primária (Ip)é a corrente retirada da fonte.

Corrente secundária (Is)é a corrente fornecida à carga.

Aqui está a regra: quanto maior o transformador (maior kVA), mais corrente ele pode distribuir. Transformadores menores? Eles são feitos para serviços mais leves.

Para um transformador ideal (teórico, sem perdas), a potência de entrada é igual à potência de saída:

Onde:

V_p​= Tensão primária

V_s= Tensão secundária

I_p​=Corrente primária

I_s​=Corrente secundária

É por isso que umtransformador-abaixadordiminui a tensão, mas aumenta a corrente. A potência permanece praticamente a mesma, mas a compensação de-corrente-de tensão é real.

A relação entre a corrente primária e secundária se resume à relação de espiras. Como a tensão depende do número de voltas em cada enrolamento:

E porque a energia é conservada (novamente, num mundo ideal):

O que também significa:

Em inglês simples: a corrente se move na direção oposta da tensão. Se você diminuir a tensão de 11 kV para 400 V, é melhor acreditar que a corrente secundária será significativamente maior que a corrente primária.

Exemplo: Cálculo da Corrente Primária

Digamos que temos um transformador com:

Tensão primária: 10.000 V

Tensão secundária: 400 V

Corrente secundária: 500 A

A corrente primária seria:

Então, você está empurrando500 A no lado-de baixa tensão, mas apenas puxando20 A do lado de alta-tensão. Em um-transformador do mundo real, esses números mudam um pouco devido a perdas no núcleo, perdas de cobre e fluxo de vazamento-portanto, a potência de entrada é sempre um pouco maior que a saída.

Um equívoco comum: “Se não houver carga, o transformador não está fazendo nada”.

Errado. Ainda está consumindo uma pequena quantidade de corrente. Isso é chamado desem-carga atual(ou corrente excitante/magnetizante). Mesmo com o secundário aberto, o primário precisa de um pouco de energia para manter o fluxo magnético no núcleo. Parte dessa corrente cria o campo magnético e o restante cobre as perdas do núcleo por histerese e correntes parasitas.

Essa corrente-sem carga geralmente é uma pequena fração da corrente nominal. Em transformadores maiores e melhor{2}}projetados, é ainda menor graças aos materiais magnéticos e à construção aprimorados.

Quando você conecta uma carga ao lado secundário, a corrente secundária aumenta com base na demanda de energia dessa carga.

Veja um motor industrial, por exemplo. A corrente que ele consome depende de suaclassificação de potência, tensão e fator de potência. Você pode estimar a corrente de carga usando:

Onde:

P=Potência de carga

V=Tensão

PF=Fator de potência

À medida que a carga secundária aumenta, o lado primário consome automaticamente mais corrente para corresponder. Isto é muitas vezes chamadocorrente refletida, porque a demanda da carga secundária é "refletida" de volta ao primário por meio de indução eletromagnética.

Ocorrente nominalé ocorrente contínua máximaum transformador pode transportar com segurança sua tensão nominal e capacidade kVA. Você normalmente encontrará isso noplaca de identificaçãoou calcule-o a partir da classificação.

Conhecendo ocorrente de carga totalé fundamental ao selecionar disjuntores, cabos, barramentos ou dispositivos de proteção. Opere um transformador acima de sua corrente nominal por muito tempo e você obterá aquecimento excessivo, envelhecimento mais rápido do isolamento e vida útil mais curta.

Essa é uma das tarefas mais comuns que você executará-convertendo kVA em amperes. Veja como isso é feito.

Transformador-monofásico

Exemplo 1: Transformador monofásico-de 5 kVA
Em 230 V:

Portanto, a corrente de-carga total secundária é de cerca de 21,7 A.

Transformador-trifásico

Onde VLLVLL​ é a tensão-de{1}}linha.

Exemplo 2: Transformador trifásico de 50 kVA-
Em 400 V:

Portanto, a corrente-de carga total é de aproximadamente 72,2 A.

Exemplo 3: Calcular a Corrente Primária a partir da Corrente Secundária

Dado:

Tensão primária: 11 kV

Tensão secundária: 415 V

Corrente secundária: 1000 A

Usando a relação atual:

A corrente primária chega a cerca de 37,7 A.

Corrente de irrupçãoé aquele surto repentino e temporário que você sente quando liga um transformador pela primeira vez. Não dura muito, mas pode ser várias vezes maior que a corrente nominal-e pode causar estragos nos sistemas de proteção.

Por que isso acontece? Quando a tensão é aplicada pela primeira vez, o fluxo magnético no núcleo pode ultrapassar os níveis normais, especialmente se houver sobras de magnetismo residual da última vez que funcionou.

Para evitar essas dores de cabeça, os engenheiros prestam muita atenção à seleção do disjuntor, às curvas de tempo-corrente, às técnicas de comutação controlada erelé de proteçãoconfigurações.

Ambos são de natureza magnética, mas não são a mesma coisa:

Um transformador consome corrente sem carga?
Sim. Essa é a-corrente sem carga de que falamos-ela precisa dela para manter o fluxo e cobrir as perdas do núcleo.

Como você calcula a corrente primária e secundária?
Use as fórmulas de kVA e tensão acima. E lembre-se do relacionamento:

Por que a corrente primária é baixa quando o secundário está aberto?
Porque não há carga que exija energia. O primário fornece apenas a pequena corrente de magnetização e as perdas do núcleo.

Um transformador pode consumir mais do que a corrente nominal?
Sim, mas geralmente apenas brevemente. Sobrecargas temporárias podem ser aceitáveis ​​dependendo do projeto, mas sobrecargas contínuas são um caminho rápido para falha de isolamento e redução da vida útil.

As correntes primária e secundária se movem em direções opostas em relação à tensão.

A relação atual segue a relação de giros.

Mesmo sem carga, um transformador consome alguma corrente.

Você pode calcular a corrente nominal a partir de kVA e tensão.

As grandes fórmulas a serem lembradas:

Monofásico-:

Tri-fase:

A corrente de partida é temporária, mas precisa ser considerada no projeto de proteção.

Ter uma noção sólida da corrente do transformador não é apenas uma tarefa acadêmica-ele ajuda você a escolher o equipamento certo, manter os sistemas confiáveis ​​e detectar problemas antes que eles se transformem em falhas dispendiosas.

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