Em instalações que utilizam transformadores de corrente (TCs), a distância entre o TC e a entrada de corrente do medidor pode afetar diretamente a precisão da medição.
Isso ocorre porque os cabos instalados no circuito secundário possuem resistência elétrica. Essa resistência passa a fazer parte da carga conectada ao TC e pode fazer com que a carga total ultrapasse o valor para o qual o transformador foi especificado.
Para aplicações Mercato com transformadores de corrente de secundário 5 A, recomenda-se que a distância entre o TC e a entrada de corrente do medidor não ultrapasse 2 metros, salvo quando a aplicação tiver sido previamente avaliada.
1. Por que a distância afeta o circuito do TC?
O transformador de corrente reproduz no seu secundário uma corrente proporcional à corrente que circula no primário.
Em um TC de 50/5 A, por exemplo, a relação de transformação é 10:1:
- 50 A no primário correspondem idealmente a 5 A no secundário;
- 40 A no primário correspondem idealmente a 4 A no secundário;
- 20 A no primário correspondem idealmente a 2 A no secundário.
Para que essa corrente circule, o TC precisa vencer toda a impedância presente no circuito secundário. Essa carga não é formada apenas pelo medidor.
- resistência dos cabos entre o TC e o medidor;
- impedância da entrada de corrente do medidor;
- bornes e conectores;
- eventuais emendas e pontos de conexão.
Quanto maior o comprimento dos cabos, maior será sua resistência e, consequentemente, maior será a carga imposta ao secundário do TC.
2. O que significa a carga nominal em VA?
A capacidade de carga do secundário de um TC é normalmente especificada em VA (volt-ampère), também chamada de carga ou burden.
Para uma carga predominantemente resistiva, a parcela provocada pelos cabos pode ser estimada por:
Onde I é a corrente no secundário do TC e R é a resistência do circuito.
Como a carga cresce com o quadrado da corrente, circuitos de TC com secundário de 5 A são particularmente sensíveis à resistência dos cabos.
3. Exemplo prático — TC 50/5 A de 1,5 VA
Para demonstrar o efeito, considere como exemplo um transformador de corrente JNG M.E.S 30 — 50/5 A, especificado com:
- corrente primária nominal: 50 A;
- corrente secundária nominal: 5 A;
- carga nominal: 1,5 VA;
- classe de exatidão informada pelo fabricante: 1%.
Nos cálculos abaixo será considerado cabo de cobre de 1,5 mm², com resistividade aproximada de 0,0175 Ω·mm²/m a 20 °C.
Se o TC estiver a 10 metros do medidor, existem aproximadamente 10 metros no condutor de ida e 10 metros no condutor de retorno. Portanto, o circuito secundário possui aproximadamente 20 metros de condutor.
4. Comparação entre 2 m, 2,5 m e 10 m
| Distância TC → medidor | Comprimento total dos condutores | Resistência aproximada | Carga dos cabos em 5 A | Carga nominal do TC utilizada |
|---|---|---|---|---|
| 2 m | 4 m | ≈ 0,047 Ω | ≈ 1,17 VA | ≈ 78% |
| 2,5 m | 5 m | ≈ 0,058 Ω | ≈ 1,46 VA | ≈ 97% |
| 10 m | 20 m | ≈ 0,233 Ω | ≈ 5,83 VA | ≈ 389% |
No cenário de 10 metros, somente os cabos representam aproximadamente 5,83 VA na corrente secundária nominal de 5 A.
Esse valor é quase quatro vezes superior à carga nominal de 1,5 VA do TC utilizado neste exemplo, antes mesmo de considerar a entrada do medidor, bornes e demais conexões.
A entrada de corrente do medidor, bornes, conectores e demais elementos presentes no circuito também fazem parte da carga total aplicada ao secundário do TC.
5. O que isso representa na leitura do medidor?
Enquanto a carga conectada permanece dentro das condições especificadas para o TC, ele consegue reproduzir a corrente primária dentro da precisão prevista pelo fabricante.
Quando a carga aumenta, o TC precisa desenvolver uma tensão secundária maior para manter a corrente circulando pelo circuito. Isso aumenta a exigência sobre o núcleo magnético e pode aumentar os erros de relação e de fase.
Entre os possíveis efeitos estão:
- erro na relação entre corrente primária e secundária;
- corrente secundária diferente do valor esperado;
- aumento do erro angular;
- distorção da forma de onda;
- saturação antecipada do núcleo em condições mais severas.
Como consequência, o medidor pode continuar apresentando uma leitura aparentemente coerente, mas a precisão especificada para o TC deixa de estar garantida.
6. Exemplo com 40 A no primário
Em um TC de 50/5 A, uma corrente primária de 40 A deveria resultar idealmente em:
Com 10 metros de distância e cabo de 1,5 mm², esses 4 A precisam circular por aproximadamente 0,233 Ω de resistência apenas nos cabos.
A queda de tensão aproximada nos cabos será:
Nessa condição de corrente, os cabos representam aproximadamente 3,73 VA de carga.
Não é possível determinar somente com esses dados se o medidor indicará, por exemplo, 39 A, 37 A ou outro valor. Para determinar o erro real seriam necessários dados adicionais do transformador, como curva de excitação, impedância interna e comportamento dos erros de relação e de fase em diferentes cargas.
Ultrapassar a carga nominal não significa necessariamente que a medição desaparecerá ou ficará obviamente incorreta. O equipamento pode continuar apresentando valores próximos do esperado, porém fora das condições para as quais a precisão do TC foi especificada.
7. O impacto não ocorre somente na corrente
O medidor utiliza simultaneamente as referências de tensão e corrente para calcular diversas grandezas elétricas. Por isso, erros de amplitude ou de fase introduzidos pelo TC podem afetar:
- corrente;
- potência ativa;
- potência reativa;
- potência aparente;
- fator de potência;
- demanda;
- energia acumulada.
Esse cuidado é especialmente importante em aplicações de medição, acompanhamento de consumo e rateio de energia.
8. A distância também é crítica para as referências de tensão?
Não na mesma proporção. As entradas de referência de tensão dos medidores apresentam impedância elevada e, por isso, demandam uma corrente muito menor que a existente no circuito secundário de um TC de 5 A.
Como a corrente é pequena, a queda de tensão provocada pela resistência dos cabos normalmente também é muito pequena. Assim, uma distância de 10 metros nas referências de tensão tende a ser muito menos crítica para a precisão do que a mesma distância aplicada ao secundário de um TC de 5 A.
Mesmo assim, devem ser observados os seguintes cuidados:
- utilizar cabos e isolação compatíveis com a tensão da instalação;
- proteger os circuitos de referência de tensão conforme o projeto elétrico;
- evitar percursos próximos a fontes intensas de interferência eletromagnética;
- evitar a passagem junto às saídas de inversores de frequência;
- garantir a correta correspondência entre cada referência de tensão e o respectivo TC;
- seguir as especificações do medidor e do projeto elétrico.
9. Aumentar a bitola dos cabos do TC resolve?
Uma seção maior reduz a resistência do condutor e, consequentemente, reduz a carga adicional aplicada ao secundário do transformador de corrente.
Entretanto, aumentar a bitola não significa que a distância recomendada possa ser automaticamente desconsiderada.
Quando a instalação exigir uma distância superior à recomendada, devem ser avaliados conjuntamente:
- relação e carga nominal do TC;
- corrente secundária;
- seção e comprimento dos cabos;
- carga da entrada de corrente do medidor;
- classe de exatidão necessária;
- temperatura e condições da instalação;
- especificações do fabricante do TC.
10. Boas práticas de instalação
- Instale o medidor o mais próximo possível dos transformadores de corrente.
- Mantenha os circuitos secundários dos TCs com o menor comprimento possível.
- Utilize cabos com seção adequada para a aplicação.
- Evite emendas desnecessárias no circuito secundário.
- Garanta o correto aperto dos bornes e conexões.
- Respeite a polaridade e a correspondência das fases.
- Considere a carga total do circuito, e não apenas a carga da entrada do medidor.
- Consulte o Suporte Técnico Mercato quando a instalação exigir condições diferentes das recomendadas.
Nunca deixe o secundário de um transformador de corrente aberto enquanto houver corrente circulando no primário. Nessas condições podem surgir tensões elevadas nos terminais secundários, oferecendo risco às pessoas e aos equipamentos.
Conclusão
Em transformadores de corrente com secundário de 5 A, a distância entre o TC e o medidor influencia diretamente a carga aplicada ao secundário.
No exemplo apresentado, um TC de 50/5 A e 1,5 VA conectado por cabo de 1,5 mm² a 10 metros do medidor apresenta aproximadamente 5,83 VA somente de carga provocada pelos cabos na corrente nominal de 5 A, valor muito superior à carga nominal do transformador utilizado no exemplo.
Nessas condições, mesmo que o medidor continue apresentando leituras, não é possível garantir que o TC permaneça dentro da precisão especificada.
Por esse motivo, deve-se respeitar a distância recomendada para os circuitos de corrente e solicitar uma avaliação sempre que a instalação exigir percursos maiores.
Ainda precisa de ajuda?
Caso sua aplicação necessite instalar o medidor a uma distância superior à recomendada dos transformadores de corrente, entre em contato com o Suporte Técnico Mercato. Para agilizar a avaliação, informe o modelo e a relação do TC, carga nominal em VA, distância até o medidor, bitola dos cabos e modelo do medidor.
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