A relação do transformador de corrente (TC) é um dos parâmetros mais fundamentais em sistemas elétricos de medição e proteção. Define a relação proporcional entre a corrente primária que flui no circuito de potência principal e a corrente secundária fornecida aos instrumentos de medição ou relés de proteção. De acordo com a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), a relação de transformação nominal de um transformador de corrente é formalmente definida como "a relação entre a corrente primária nominal e a corrente secundária nominal de um transformador de corrente". Esta definição aparentemente simples sustenta uma ampla gama de decisões de engenharia, desde a seleção de instrumentos até o dimensionamento de esquemas de proteção.
Em termos práticos, a relação do TC indica quantos amperes no circuito primário correspondem a cada ampere no enrolamento secundário. Por exemplo, um TC com proporção de 300:5 significa que quando 300 amperes fluem através do condutor primário, 5 amperes são produzidos no circuito secundário. A proporção é normalmente expressa como uma fração integral na placa de identificação, como 200:5 ou 600:1. A relação também pode ser calculada dividindo a corrente primária pela corrente secundária: relação do TC=Corrente Primária ÷ Corrente Secundária. Usando o exemplo anterior, um transformador de corrente 400:5 produz 5 amperes no circuito secundário quando 400 amperes fluem através do primário.
A base física da relação do TC reside na relação de espiras dos enrolamentos do transformador. A razão entre o número de voltas no enrolamento secundário e o número de voltas no enrolamento primário determina a transformação da corrente. Matematicamente, essa relação pode ser expressa como Ip/Is=Ns/Np, onde Ip é a amperagem primária, Is é a amperagem secundária, Ns é o número de voltas secundárias e Np é o número de voltas primárias. Por exemplo, um transformador de corrente 300:5 com uma volta primária possui 60 voltas secundárias. Isso significa que o enrolamento secundário tem sessenta vezes mais voltas que o enrolamento primário efetivo, o que permite a redução da corrente.
As relações de TC padrão são amplamente utilizadas na indústria para garantir compatibilidade com equipamentos de medição e proteção. As relações comuns incluem 100:5, 200:5, 300:5, 400:5, 600:5 e 1000:5, com correntes secundárias padronizadas em 5 A ou 1 A. Os valores de corrente nominal primária são padronizados pela IEC, com valores típicos incluindo 10, 12,5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 e 75 A, juntamente com seus múltiplos e submúltiplos decimais. Esses valores padronizados garantem que TCs de diferentes fabricantes possam ser usados de forma intercambiável em sistemas compatíveis.
A relação CT pode ser modificada de diversas maneiras. Um método comum é fazer um loop do condutor primário através da abertura do TC diversas vezes. Por exemplo, um TC classificado em 400:5 A pode ser alterado para 100:5 A passando o condutor primário através do TC quatro vezes. Esta técnica é particularmente útil quando uma corrente primária mais baixa precisa ser medida usando um TC com classificação mais alta. A relação também pode ser ajustada alterando o número de voltas secundárias, embora isso seja feito com menos frequência em aplicações de campo.
A seleção de uma relação de TC apropriada é crítica para a precisão e segurança do sistema. Se a relação for muito alta, a corrente medida poderá ser muito pequena para fornecer leituras precisas em condições normais de operação. Por outro lado, se a relação for muito baixa, o transformador poderá ser exposto a níveis de corrente mais elevados do que o pretendido, aumentando o risco de saturação e erro de medição. Para sistemas de energia industriais e comerciais, a seleção precisa da relação garante que tanto os sistemas de medição quanto os relés de proteção recebam sinais de corrente confiáveis, o que é essencial para manter a confiabilidade e a segurança do sistema.
Em resumo, a relação do transformador de corrente é a base da medição de corrente em sistemas de potência. Ele define a relação entre as correntes primárias e secundárias, permite a medição segura e precisa de altas correntes e fornece a base para funções de medição, proteção e controle em toda a rede elétrica.