Transformadores de corrente (TCs) são componentes essenciais em sistemas de medição elétrica, monitoramento de energia e proteção. Sua precisão influencia diretamente a precisão da medição de energia, o faturamento de energia e a proteção do sistema. Dois parâmetros críticos definem o desempenho dos TCs: diferença de proporção (erro de magnitude atual) e erro de fase . Entender seu impacto é essencial para selecionar o TC certo para diversas aplicações.

A importância da diferença de razão e do erro de fase

Diferença de razão: o núcleo da precisão na medição de corrente

O diferença de proporção (também conhecido como erro de magnitude de corrente) representa a discrepância entre a corrente primária real e a corrente secundária calculada, quando referenciada ao lado primário. É um tipo de erro fundamental em TCs, afetando diretamente a precisão da medição de corrente.

• Impacto na Medição: Uma diferença maior na relação leva a leituras de corrente incorretas, afetando o faturamento de energia e o monitoramento do sistema.
• Conformidade regulatória: Normas como IEC 61869-2 e IEEE C57.13 definem diferenças de razão permitidas para garantir que os TCs atendam aos requisitos da indústria.
• Consideração primária: Na maioria das aplicações de medição elétrica, a diferença de relação é mais crítica que o erro de fase, pois afeta diretamente a precisão da medição.

Erro de fase: por que é importante na medição de potência e energia

Erro de fase refere-se à diferença angular entre as correntes primária e secundária. Ao contrário da diferença de razão, ela não afeta a magnitude da corrente, mas impacta significativamente o cálculo de potência e medição de energia .

• Medição de potência: Em circuitos CA, a potência é dada pela equação:
  $P=V\times EU\times \mathrm{porque}\varphi$ , onde $\varphi$ é o ângulo de fase entre a tensão e a corrente. Um TC com erro de fase distorce essa relação, levando a cálculos de potência incorretos.
• Faturamento de energia: Como a energia (kWh) é a integral da potência ao longo do tempo, cálculos de potência imprecisos devido a erros de fase resultam em discrepâncias na cobrança de energia.
• Relé de proteção: Muitos esquemas de proteção dependem do alinhamento de fase entre correntes de múltiplos TCs. Um erro de fase significativo pode causar disparos falsos ou falha na detecção de falhas.

Qual erro é mais importante?

• Para medição de corrente pura , a diferença de proporção é a principal preocupação.
• Para medição de potência e energia , o erro de fase é igualmente crítico porque afeta os cálculos de potência real e reativa.

Como o erro de fase afeta os sistemas de energia

Impacto na medição de potência

Em circuitos CA, a potência ativa (P) e a potência reativa (Q) dependem da relação de fase entre tensão e corrente:

• Potência Ativa: $P=V\times EU\times \mathrm{porque}\varphi$
• Potência reativa: $P=V\times EU\times \mathrm{pecado}\varphi$

Se um TC introduzir erro de fase, o valor calculado $\mathrm{porque}\varphi$ o valor se torna incorreto, levando a erros significativos na medição de potência ativa e reativa.

Erros de medição e faturamento de eletricidade

Os medidores de energia elétrica dependem de relações precisas de fase entre corrente e tensão para determinar o consumo de energia. Um erro de fase em TCs pode resultar em:

• Cobrança a mais ou a menos dos clientes, o que gera disputas com fornecedores de energia.
• Cálculos incorretos do fator de potência, afetando penalidades e incentivos no faturamento industrial.
• Criação de perfil de carga imprecisa, levando a decisões ruins de gerenciamento do lado da demanda.

Mau funcionamento do relé de proteção

Muitos esquemas de proteção, como proteção diferencial e relés direcionais, dependem de relações de fase precisas. Se um TC apresentar erro de fase excessivo:

• Relés diferenciais podem interpretar falsamente condições normais como falhas, causando interrupções desnecessárias.
• Relés direcionais podem julgar mal o fluxo de energia, levando a operações incorretas do disjuntor.
• Os relés de sobrecorrente podem apresentar disparo retardado, aumentando o risco de danos ao equipamento.

Por que a corrente tem uma fase?

O conceito de fase em circuitos CA

Em um sistema de corrente alternada (CA), tanto a tensão quanto a corrente seguem formas de onda senoidais. No entanto, devido à presença de elementos indutivos e capacitivos, essas formas de onda nem sempre se alinham. A diferença de fase entre elas define o comportamento da potência do circuito.

O que causa a diferença de fase?

• Indutores (Bobinas): Elementos indutivos fazem com que a corrente fique defasada em relação à tensão. Isso é típico em motores, transformadores e indutores.
• Capacitores: Elementos capacitivos fazem com que a corrente avance em relação à tensão, o que é comum em aplicações de correção do fator de potência.
• Cargas resistivas: Em cargas puramente resistivas (por exemplo, aquecedores), a corrente e a tensão estão perfeitamente em fase ( $\varphi =0$ ).

O erro de fase introduzido pelos TCs acrescenta uma mudança de fase adicional, distorcendo ainda mais os cálculos de potência.