Transformatoare de curent (TC)
Transformatoarele de curent (CT) sunt instrumente electrice specializate utilizate pentru măsurarea și monitorizarea curentului alternativ (AC) sau detectarea nivelurilor ridicate de curent în sistemele de alimentare. Aceste instrumente îndeplinesc o funcție esențială în asigurarea protecției și pentru a permite aplicații precise de măsurare. Prin reducerea efectivă a valorilor mari ale curentului la un nivel standardizat, CT-urile asigură executarea în siguranță a măsurătorilor și permit funcționarea corectă a dispozitivelor interconectate în sistem.
Înfășurarea primară constă dintr-o singură tură cu secțiune transversală mare, conectată în serie cu conductorul care transportă un curent mare. Înfășurarea secundară cuprinde multe spire cu secțiune transversală mică. Bobina secundară este conectată cu un ampermetru normal pentru măsurători de curent.
Principiul de funcționare al transformatorului de curent
Transformatoarele de curent utilizează principiul inducției electromagnetice pentru a funcționa eficient. Aceste dispozitive constau din două elemente vitale: înfășurare primară și secundară. Înfășurarea primară este interconectată în serie cu circuitul de curent mare, generând un câmp magnetic proporțional cu curentul care curge.
În schimb, înfășurarea secundară este legată de dispozitive utilizate pentru măsurarea sau asigurarea protecției. Este proiectat intentionat cu un numar distinct de spire fata de infasurarea primara, stabilindu-se raportul de transformare. În consecință, înfășurarea secundară generează un curent care reflectă cu exactitate proporționalitatea curentului primar.
Transformatoarele de curent sunt, practic, transformatoare care cresc tensiunea și scad curentul în înfășurarea secundară.
Pentru transformatoare, raportul dintre curentul secundar și cel primar este egal cu raportul spirelor din înfășurarea primară și secundară, dat de:
În cazul transformatorului de curent, raportul rotației este destul de mare și, prin urmare, raportul dintre curenții secundari și primari este semnificativ ridicat.
Rapoartele CT sunt în general de ordinul 500:2, 200:1. Raportul CT 500:2 implică conversia de la curentul primar de 500A la curentul secundar de 2A.
Tipuri de transformatoare de curent
Transformatoarele de curent au diferite variații în funcție de tipul de construcție și de izolație. Ele sunt clasificate în două mari categorii: tipuri de interior și exterior.
Transformator de curent de interior
Transformatoarele de curent de interior sunt utilizate în interior și pot fi împărțite în trei tipuri majore în funcție de construcție:
1: Tip bară CT
Aceste transformatoare de curent folosesc bare metalice ca înfășurare primară și, prin urmare, sunt numite transformatoare de curent de tip bară.
2: Slot/Fereastră/Inel Tip CT
Aceste transformatoare de curent au formă goală, iar conductorul primar este plasat în interiorul în afară în această deschidere:
3: Split Core Tip CT
Este un tip special de transformator de curent care se poate diviza în două părți. Acest tip de aranjament poate oferi acces ușor pentru a deschide structura și înfășurările.
3: Tip rană CT
Înfășurările primare ale acestor transformatoare de curent sunt înfășurate în jurul miezului central. Numărul de ture trebuie să fie orice număr mai mare de unu.
Transformatoarele de curent de interior pot fi, de asemenea, împărțite pe baza izolației; acestea includ transformatoare de curent izolate cu bandă și transformatoare de curent izolate cu rășină turnată.
Transformator de curent exterior
Transformatoarele de curent pentru exterior sunt instalate în aer liber și pot fi împărțite pe baza principiului lor de funcționare. Deoarece acestea sunt în aer liber, necesită atât izolație, cât și răcire pentru funcționarea lor. În mare parte, uleiul de transformator este folosit ca mediu de izolare. Transformatoarele de curent umplute cu ulei sunt clasificate în continuare după cum urmează:
1: rezervor activ tip CT
Rezervor sub tensiune înseamnă că rezervorul CT este menținut la tensiunea sistemului. Punctul de gravitație este situat la înălțime.
2: Tanc mort tip CT
Rezervor mort înseamnă că rezervorul CT este menținut la potențialul de pământ. Punctul de gravitație este mai mic decât în CT-urile cu tanc vii.
Transformator de curent de măsurare
Aceste transformatoare de curent sunt utilizate numai în scopuri de măsurare și indicare. Transformatoarele de curent de tip măsurare sunt proiectate pentru acuratețea funcțiilor de măsurare în cadrul curentului nominal. De îndată ce curentul depășește limitele nominale, CT-urile de măsurare se saturează pentru a limita mai mult curent în el. Cu toate acestea, TC-urile de măsurare au valori de sarcină mai mici în comparație cu transformatoarele de curent de protecție. O clasă de măsurare CT este reprezentată în principal de trei parametri.
Acești parametri includ precizia, clasa de măsurare și sarcina transformatorului de curent. Sub CT are 0,3% din limita de eroare, clasa de măsurare este indicată cu „B” și sarcină de 0,9 Ω.
Transformator de curent de protecție
Aceste transformatoare de curent sunt utilizate numai pentru funcții de protecție. Aceste TC funcționează pe o gamă largă de curenți nominali și de defect. Prin urmare, CT-urile de protecție prezintă un răspuns liniar de până la 20 de ori mai mult decât nivelul curent nominal. Transformatoarele de curent de protecție sunt notate cu valorile lor „C”, care indică raportul de eroare și valorile tensiunii la borne.
Pentru TC clasa C, limita de eroare este sub 3%, sarcină standard de 2Ω, tensiune secundară de 200V.
Raportul de rotație al transformatoarelor de curent
Raporturile de transformare de curent mai mari sunt convertibile în altele mai mici prin modificarea numărului de bucle din bobina primară. Luați în considerare o construcție normală de 300/5A CT, în care o singură bobină primară trece peste fereastră cunoscută sub numele de CT cu o trecere. Același lucru poate fi reconfigurat prin trecerea bobinei primare de două sau trei ori peste fereastra cunoscută sub numele de CT cu două sau trei treceri.
Cu două treceri de bobină primară, 300/5A poate fi convertit în echivalentul său de 150/5A CT. În mod similar, cu trei treceri de bobină primară, 300/5A poate fi convertit în echivalentul său 100/5A CT.
Exemplu: Calculați curentul și tensiunea secundară
Luați în considerare un bar CT cu cinci spire primare și 300 de spire secundare pentru a fi utilizat împreună cu un ampermetru cu rezistență internă de 0,5 ohmi. Ampermetrul ar trebui să ofere deviație la scară completă atunci când curentul primar atinge 1000A.
Curentul secundar este dat de:
Calcularea tensiunii prin legea ohmului:
Concluzie
Transformatoarele de curent sunt transformatoare de instrument utilizate pentru măsurarea curenților de amplitudine mare care nu pot fi măsurați cu ampermetre standard. Transformatoarele de curent asigură atât funcții de măsurare, cât și de protecție în rețelele electrice.