Strømtransformere (CT'er)
Strømtransformatorer (CT'er) er specialiserede elektriske instrumenter, der anvendes til måling og overvågning af vekselstrøm (AC) eller detektering af forhøjede strømniveauer i strømsystemer. Disse instrumenter udfører en væsentlig funktion for at sikre beskyttelsen og muliggøre præcise måleapplikationer. Ved effektivt at reducere høje strømværdier til et standardiseret niveau sikrer CT'er sikker udførelse af målinger og muliggør korrekt drift af sammenkoblede enheder i systemet.
Den primære vikling består af en enkelt vinding med stort tværsnitsareal forbundet i serie med den højstrømsførende leder. Den sekundære vikling omfatter mange vindinger med lille tværsnitsareal. Den sekundære spole er forbundet med et normalt amperemeter til strømmålinger.
Arbejdsprincippet for strømtransformer
Strømtransformatorer anvender princippet om elektromagnetisk induktion for at fungere effektivt. Disse enheder består af to vitale elementer: primær og sekundær vikling. Den primære vikling er forbundet i serie med højstrømskredsløbet, hvilket genererer et magnetfelt proportionalt med den strømmende strøm.
I modsætning hertil er den sekundære vikling forbundet med enheder, der bruges til at måle eller yde beskyttelse. Den er bevidst designet med et tydeligt antal vindinger sammenlignet med den primære vikling, hvilket etablerer transformationsforholdet. Følgelig genererer den sekundære vikling en strøm, der nøjagtigt afspejler proportionaliteten af den primære strøm.
Strømtransformatorer er dybest set step-up transformere, som øger spændingen og mindsker strømmen i sekundærviklingen.
For transformere er forholdet mellem sekundær og primær strøm lig med forholdet mellem vindinger i primær og sekundær vikling, som givet ved:
I tilfældet med strømtransformatoren er drejningens forhold ret højt, og derfor er forholdet mellem sekundære og primære strømme betydeligt højt.
CT-forholdene er generelt i størrelsesordenen 500:2, 200:1. CT-forholdet 500:2 indebærer konvertering fra primærstrøm på 500A til sekundærstrøm på 2A.
Typer af strømtransformatorer
Strømtransformatorer har forskellige variationer baseret på typen af konstruktion og isolering. De er klassificeret i to brede kategorier: indendørs og udendørs typer.
Indendørs strømtransformer
Indendørs strømtransformatorer bruges indendørs, og de kan opdeles i tre hovedtyper baseret på konstruktion:
1: Bar Type CT
Disse strømtransformatorer bruger metalliske stænger som primærvikling og kaldes derfor strømtransformatorer af stangtype.
2: Slot/vindue/ring Type CT
Disse strømtransformatorer er hule, og den primære leder er placeret inde i denne åbning:
3: Split Core Type CT
Det er en speciel type strømtransformer, der kan opdeles i to dele. Denne form for arrangement kan give let adgang til at åbne strukturen og viklingerne.
3: Sårtype CT
Primære viklinger af disse strømtransformatorer er viklet omkring den centrale kerne. Antallet af omgange skal være et hvilket som helst tal større end én.
Indendørs strømtransformatorer kan også opdeles på basis af isolering; disse omfatter båndisolerede strømtransformatorer og støbeharpiksisolerede strømtransformatorer.
Udendørs strømtransformator
Udendørs strømtransformatorer installeres udendørs, og de kan opdeles ud fra deres arbejdsprincip. Da disse er udendørs, kræver de både isolering og køling til deres drift. For det meste bruges transformerolie som et isoleringsmedium. Oliefyldte strømtransformatorer er yderligere klassificeret som nedenfor:
1: Levende tank Type CT
Levende tank betyder, at tanken med CT holdes på systemspænding. Tyngdepunktet er placeret i højden.
2: Død tank Type CT
Død tank betyder, at tanken med CT holdes på jordpotentiale. Tyngdepunktet er lavere end i Live tank CT'er.
Målestrømtransformator
Disse strømtransformatorer bruges kun til måling og indikation. Strømtransformatorer af måletype er designet til nøjagtighed i målefunktioner inden for mærkestrømmen. Så snart strømmen overskrider de nominelle grænser, bliver måle-CT'er mættet for at begrænse mere strøm ind i den. Måle-CT'er har imidlertid lavere belastningsværdier sammenlignet med beskyttelsesstrømtransformatorer. En måleklasse CT er for det meste repræsenteret af tre parametre.
Disse parametre omfatter nøjagtighed, måleklasse og strømtransformatorbelastning. Under CT har 0,3% af fejlgrænsen, måleklasse angivet med 'B' og belastning på 0,9 Ω.
Beskyttelsesstrømtransformator
Disse strømtransformatorer bruges kun til beskyttelsesfunktioner. Disse CT'er fungerer over en bred vifte af både nominelle strømme og fejlstrømme. Beskyttelses-CT'er udviser derfor lineær respons i op til 20 gange af deres nominelle strømniveau. Beskyttelsesstrømtransformatorer er angivet med deres 'C'-værdier, som angiver fejlforhold og terminalspændingsværdier.
For C-klasse CT'er er fejlgrænsen under 3%, standardbelastning på 2Ω, sekundærspænding på 200V.
Nuværende Transformers Drejningsforhold
Højere strømtransformerforhold kan konverteres til mindre ved at ændre antallet af sløjfer i primærspolen. Overvej en normal konstruktion af 300/5A CT, hvor en enkelt primær spole sløjfer hen over vinduet kendt som one pass CT. Det samme kan omkonfigureres ved at føre den primære spole to eller tre gange hen over vinduet kendt som to eller tre gennemløb CT.
Med to gange primær spole kan 300/5A konverteres til dens tilsvarende 150/5A CT. På samme måde kan 300/5A konverteres til den tilsvarende 100/5A CT med tre gange primær spole.
Eksempel: Beregn sekundær strøm og spænding
Overvej en Bar CT med fem primære vindinger og 300 sekundære vindinger, der skal bruges sammen med et amperemeter med intern modstand på 0,5 ohm. Amperemeter skal give fuld skala afbøjning, når primærstrømmen når 1000A.
Den sekundære strøm er givet af:
Beregning af spænding gennem ohms lov:
Konklusion
Strømtransformatorer er instrumenttransformatorer, der bruges til at måle strømme i høj størrelse, som ikke kan måles med standardamperemeter. Strømtransformatorer giver både måle- og beskyttelsesfunktioner i elektriske netværk.