Imagine precisar monitorar com precisão a corrente elétrica no coração de um sistema de energia sem poder pausar as operações por um momento sequer. Os transformadores de corrente (TCs) tradicionais exigem a desconexão do circuito para instalação, apresentando desafios significativos para sistemas em operação contínua. Apresentamos o transformador de corrente de núcleo bipartido — uma solução revolucionária que permite uma instalação fácil sem interrupção do circuito, transformando as capacidades de monitoramento de energia.

Os transformadores de corrente são componentes indispensáveis em sistemas de energia, utilizando princípios de indução eletromagnética para converter altas correntes em baixas correntes mensuráveis. Isso garante a operação segura e a medição precisa dos sistemas elétricos. Sua operação espelha os princípios básicos dos transformadores: a corrente no enrolamento primário (conectado ao circuito a ser medido) gera um fluxo magnético que passa pelo núcleo e induz corrente no enrolamento secundário. A corrente secundária mantém uma relação proporcional com a corrente primária, com a razão determinada pela relação de espiras.

Embora os TCs tradicionais de núcleo sólido ofereçam alta precisão e confiabilidade, eles apresentam vários desafios de instalação e manutenção. A principal limitação é a necessidade de desconectar o circuito para passar o condutor pelo núcleo do TC. Isso se mostra impraticável em inúmeros cenários:

• Linhas de produção contínuas: O tempo de inatividade resulta em perdas econômicas substanciais
• Equipamentos de energia críticos: As paradas podem comprometer a operação normal e criar riscos de segurança
• Projetos de retrofit: Os sistemas existentes geralmente não podem ser desligados para modificações
• Locais com espaço limitado: A instalação e a substituição são difíceis

Além disso, a instalação de TC de núcleo sólido requer pessoal elétrico especializado, aumentando os custos de mão de obra e os requisitos de tempo.

Os transformadores de corrente de núcleo bipartido abordam engenhosamente as limitações dos modelos de núcleo sólido por meio de seu design de núcleo articulado, permitindo a instalação sem interrupção do circuito. Suas principais vantagens incluem:

• Fácil instalação: Nenhuma desconexão de energia necessária — basta abrir o núcleo, prendê-lo ao redor do condutor e prendê-lo
• Aplicação flexível: Ideal para projetos de retrofit e atualizações de sistemas sem modificações no circuito
• Eficiência de espaço: O design compacto se adapta a espaços confinados
• Risco reduzido de tempo de inatividade: Elimina perdas econômicas e preocupações de segurança associadas a interrupções de energia

A inovação do TC de núcleo bipartido reside em sua estrutura de núcleo separável, normalmente composta por duas seções articuladas que abrem e fecham facilmente. Para manter a precisão da medição, o núcleo deve atingir um fechamento apertado para minimizar os efeitos da folga de ar. Modelos de alta qualidade empregam mecanismos de travamento de precisão para garantir estabilidade e consistência quando fechados.

A operação segue os princípios tradicionais do TC: a corrente primária gera fluxo magnético no núcleo, induzindo corrente secundária proporcional com base na relação de espiras. Observe que as folgas de ar normalmente resultam em precisão ligeiramente menor em comparação com os TCs de núcleo sólido, tornando a seleção de alta qualidade e a calibração periódica essenciais para aplicações críticas de precisão.

A seleção do material do núcleo impacta criticamente o desempenho. As opções comuns incluem aço silício, permalloy e ferrite — todos oferecendo alta permeabilidade e baixas características de perda para transferência de fluxo eficaz e precisão aprimorada.

Como o principal influenciador da precisão, as folgas de ar exigem mitigação por meio de fabricação de precisão e mecanismos de travamento. Modelos avançados podem incorporar tecnologia de compensação de folga de ar para maior precisão.

A configuração do enrolamento afeta diretamente as características de saída. A relação de espiras adequada e a seleção do condutor com base nos requisitos da aplicação otimizam o desempenho da medição.

Circuitos secundários abertos podem gerar tensões perigosas, exigindo medidas de proteção, como protetores de sobretensão ou terminais de curto-circuito.

A precisão do TC de núcleo bipartido depende de múltiplos fatores, incluindo material do núcleo, tamanho da folga de ar, design do enrolamento, impedância da carga e temperatura. As folgas de ar representam a principal preocupação, reduzindo a permeabilidade efetiva do núcleo e aumentando a corrente de excitação, o que impacta a precisão. Além disso, as folgas contribuem para as perdas por histerese e correntes parasitas.

As estratégias de melhoria da precisão incluem:

• Selecionar materiais de núcleo de alta qualidade para minimizar as perdas
• Empregar fabricação de precisão e mecanismos de travamento para reduzir as folgas de ar
• Otimizar o design do enrolamento para reduzir a corrente de excitação
• Implementar a compensação de temperatura
• Realizar calibração regular

Os sensores de corrente oferecem capacidades de medição alternativas com características distintas:

• Ampla faixa de medição: Lida com correntes CC e CA
• Resposta mais rápida: Adequado para aplicações de alta frequência
• Saídas diversas: Fornece sinais de tensão, corrente ou digitais
• Tamanho compacto: Facilita a integração do dispositivo

No entanto, os sensores normalmente oferecem menor precisão do que os TCs e enfrentam maior suscetibilidade à interferência eletromagnética, exigindo uma seleção cuidadosa específica para a aplicação.

Os TCs de núcleo bipartido encontram amplo uso em todos os setores devido às suas vantagens de instalação:

• Sistemas de energia: Medição de energia, monitoramento de energia, proteção de relés
• Automação industrial: Controle de motores, conversores de frequência, fontes de alimentação
• Automação predial: Gerenciamento de energia, controle de iluminação, sistemas HVAC
• Energia renovável: Inversores solares, turbinas eólicas, sistemas de armazenamento de energia

Os principais parâmetros para a seleção de TC de núcleo bipartido incluem:

• Faixa de corrente primária: Combine com a corrente do circuito medido
• Corrente secundária: As opções comuns incluem 5A, 1A e 100mA — selecione com base nos requisitos do dispositivo de medição
• Classe de precisão: Escolha 0,2, 0,5 ou 1,0 com base nas necessidades de precisão
• Faixa de frequência: Certifique-se da compatibilidade com a frequência do circuito
• Tensão de isolamento: Combine com os requisitos de tensão do circuito
• Dimensões físicas: Verifique o ajuste no espaço de instalação

À medida que os sistemas de energia evoluem para maior inteligência e digitalização, a tecnologia de medição de corrente enfrenta maiores demandas. O desenvolvimento futuro de TC de núcleo bipartido provavelmente se concentrará em:

• Precisão aprimorada: Materiais de núcleo avançados e técnicas de compensação de folga de ar
• Recursos inteligentes: Sensores integrados, módulos de comunicação e processamento de dados para monitoramento remoto
• Miniaturização: Designs mais compactos
• Multifuncionalidade: Medição combinada de tensão, potência, harmônicos, etc.

Os transformadores de corrente de núcleo bipartido continuam a ganhar importância no monitoramento de energia por meio de suas vantagens exclusivas. Ao entender seus princípios de design, características operacionais, pontos fortes e limitações e critérios de seleção adequados, os profissionais podem efetivamente alavancar esses dispositivos para aprimorar a segurança, estabilidade e eficiência do sistema de energia.