Strömtransformator

Strömtransformator

Generellt används strömtransformatorer och ammetrar tillsammans som ett matchande par, i vilket strömtransformatorns konstruktion är sådan att den ger en maximal sekundär ström som motsvarar en fullskalig avböjning på ammätaren. I de flesta strömtransformatorer finns ett approximativt omvänt svängförhållande mellan de två strömmarna i primär- och sekundärlindningarna. Därför är kalibreringen av CT i allmänhet för en specifik typ av ammeter.

De flesta strömtransformatorer har en standard sekundärvärdering av 5 ampere med primära och sekundära strömmar uttryckta som ett förhållande som 100/5. Det betyder att primärströmmen är 20 gånger större än sekundärströmmen, så när 100 ampere strömmar i primärledaren kommer det att resultera i 5 ampere som strömmar i sekundärlindningen. En strömtransformator på 500/5, kommer att producera 5 ampere i sekundären för 500 ampere i huvudledaren, 100 gånger större.

Genom att öka antalet sekundära lindningar, Ns, kan sekundärströmmen göras mycket mindre än strömmen i primärkretsen mäts eftersom, eftersom Ns ökar, går Is ned med en proportionell mängd. Med andra ord är antalet varv och strömmen i primär- och sekundärlindningarna relaterade med en invers proportion.

En strömtransformator, som vilken som helst annan transformator, måste uppfylla amp-svängekvationen och vi vet från vår handledning om dubbelsvetspänningstransformatorer att detta svängningsförhållande är lika med: från vilket vi får:

Strömförhållandet ställer in varvtalet och eftersom primärt vanligtvis består av en eller två varv medan sekundären kan ha flera hundra varv, kan förhållandet mellan primär och sekundärt vara ganska stort. Antag exempelvis att nuvarande betyg för primärlindningen är 100A. Den sekundära lindningen har standardvärdet 5A. Då är förhållandet mellan primär- och sekundärströmmarna 100A-till-5A eller 20: 1. Med andra ord är primärströmmen 20 gånger större än sekundärströmmen.

Det bör dock noteras att en strömtransformator som är klassad som 100/5 inte är densamma som en klassad som 20/1 eller underavdelningar på 100/5. Detta beror på att förhållandet 100/5 uttrycker "in / utströmmen" och inte det faktiska förhållandet mellan primärt och sekundärt flöde. Observera också att antalet varv och strömmen i primär- och sekundärlindningarna är relaterade till en invers proportion.

Men relativt stora förändringar i en strömtransformatorväxlingsförhållande kan åstadkommas genom att modifiera de primära varven genom CT-fönstret där en primära sväng är lika med ett pass och mer än en passerar genom fönstret resulterar i att det elektriska förhållandet modifieras.

Så exempelvis kan en strömtransformator med ett förhållande på 300 / 5A omvandlas till en annan av 150 / 5A eller till och med 100 / 5A genom att passera huvudledaren genom det inre fönstret två eller tre gånger som visat. Detta gör det möjligt för en högre värdeströmtransformator att tillhandahålla maximal utgångsström för ammätaren när den används på mindre primära strömmar.

Nuvarande transformatorens primära svängningsförhållande

Nuvarande transformator exempel nr1

En strömtransformator av barstyp som har 1 på sin primära och 160 varv på dess sekundära ska användas med ett standardområde av ammetrar som har ett inre motstånd på 0,2Ω. Amperemetern är nödvändig för att ge en fullskalig avböjning när primärströmmen är 800 Amps. Beräkna max sekundärström och sekundär spänning över ammätaren.

Sekundär ström:

Spänning över Ammeter:

Vi kan se ovanför eftersom sekundären av den nuvarande transformatorn är ansluten över amperemetern, som har ett mycket litet motstånd, är spänningsfallet över sekundärlindningen endast 1,0 volt vid full primärström.

Om emellertid amperemetern avlägsnades blir sekundärlindningen effektivt öppen och sålunda tränar transformatorn som en steg-up-transformator. Detta beror delvis på den mycket stora ökningen av magnetiseringsflödet i sekundärkärnan som den sekundära läckagereaktansen påverkar den sekundära inducerade spänningen eftersom det inte finns någon motströmsström i sekundärlindningen för att förhindra detta.

Resultaten är en mycket högspänning inducerad i sekundärlindningen lika med förhållandet: Vp (Ns / Np) som utvecklas över sekundärlindningen. Så t ex antar att vår nuvarande transformator från ovan används på en trefasströmsledning med 480 volt till jord. Därför:

Denna högspänning beror på att volymen per varvtalet är nästan konstant i primär- och sekundärlindningarna och eftersom Vs = Ns * Vp är värdena Ns och Vp höga värden, så Vs är extremt hög.

Av denna anledning får en strömtransformator aldrig lämnas öppen eller drivas utan belastning när huvudströmmen strömmar genom den, precis som en spänningstransformator aldrig ska fungera till en kortslutning. Om amperemetern (eller lasten) ska avlägsnas bör en kortslutning placeras över sekundäruttagen först för att eliminera risken för chock.

Denna högspänning beror på att när sekundären är öppen cirkulerar transformatorens järnkärna i hög grad av mättnad och med ingenting för att stoppa det, producerar den en onormalt stor sekundär spänning och i vårt enkla exempel ovan beräknades detta vid 76,8kV !. Denna höga sekundära spänning kan skada isoleringen eller orsaka elektrisk stöt om CT-kontakten är oavsiktligt rörd.

Handhållna strömtransformatorer

Det finns många specialiserade typer av nuvarande transformatorer nu tillgängliga. En populär och bärbar typ som kan användas för att mäta kretsbelastningen kallas "klämmätare" som visas.

Klämmätare öppna och stänga runt en strömtransportör och mäta strömmen genom att bestämma magnetfältet runt den, vilket ger en snabb mätvärde vanligen på en digital skärm utan att koppla ur eller öppna kretsen.

Förutom den handhållna klämtypen CT finns split split-transformatorer tillgängliga som har en ände borttagbar, så att laddningsledaren eller bussstången inte behöver kopplas från för att installera den. Dessa är tillgängliga för mätning av strömmar från 100 upp till 5000 ampere, med fyrkantiga fönsterstorlekar från 1 "till över 12" (25 till 300 mm).

För att summera är strömtransformatorn (CT) en typ av instrumenttransformator som används för att omvandla en primärström till en sekundär ström genom ett magnetiskt medium. Dess sekundära lindning ger då en mycket reducerad ström som kan användas för att detektera överström, underström, toppström eller medelströmförhållanden.

En primärspole av strömtransformatorer är alltid ansluten i serie med huvudledaren vilket ger upphov till att den även kallas en serietransformator. Den nominella sekundärströmmen är betygsatt till 1A eller 5A för enkel mätning. Konstruktion kan vara en enda primär tur som i Toroidal, Donut eller Bar typer, eller några sår primära varv, vanligtvis för låg strömförhållanden.

Strömtransformatorer är avsedda att användas som proportionella strömanordningar. Därför bör en sekundärlindning av strömtransformatorer aldrig drivas till en öppen krets, precis som en spänningstransformator aldrig ska användas till kortslutning.

Mycket höga spänningar kommer att uppstå genom att öppna en sekundär krets av en strömförsörjad strömtransformator så att deras terminaler måste vara kortslutna om amperemet ska avlägsnas eller när en CT inte används innan strömmen sätts igång.

I nästa handledning om Transformers ser vi på vad som händer när vi kopplar samman tre individuella transformatorer i en stjärn- eller delta-konfiguration för att producera en större transformator som kallas en trefasstransformator som används för leverans av trefasiga förnödenheter.

För mer information, kontakta oss på sales@xfullstar.com