Strujni transformatori (CT)
Strujni transformatori (CT) su specijalizirani električni instrumenti koji se koriste za mjerenje i praćenje izmjenične struje (AC) ili otkrivanje povišenih razina struje u elektroenergetskim sustavima. Ovi instrumenti obavljaju ključnu funkciju u osiguravanju zaštite i omogućavanju preciznih mjernih aplikacija. Učinkovitim smanjenjem visokih strujnih vrijednosti na standardiziranu razinu, CT-ovi osiguravaju sigurno izvođenje mjerenja i omogućuju ispravan rad međusobno povezanih uređaja u sustavu.
Primarni namot sastoji se od jednog zavoja velikog poprečnog presjeka spojenog u seriju s vodičem koji nosi veliku struju. Sekundarni namot sastoji se od mnogo zavoja malog poprečnog presjeka. Sekundarna zavojnica povezana je s normalnim ampermetrom za mjerenje struje.
Princip rada strujnog transformatora
Strujni transformatori koriste princip elektromagnetske indukcije za učinkovit rad. Ovi uređaji se sastoje od dva vitalna elementa: primarnog i sekundarnog namota. Primarni namot je serijski spojen sa strujnim krugom velike struje, generirajući magnetsko polje proporcionalno struji koja teče.
Nasuprot tome, sekundarni namot je povezan s uređajima koji se koriste za mjerenje ili osiguranje zaštite. Namjerno je dizajniran s različitim brojem zavoja u usporedbi s primarnim namotom, čime se uspostavlja omjer transformacije. Posljedično, sekundarni namot stvara struju koja točno odražava proporcionalnost primarne struje.
Strujni transformatori su u osnovi pojačani transformatori koji povećavaju napon i smanjuju struju u sekundarnom namotu.
Za transformatore, omjer sekundarne i primarne struje jednak je omjeru zavoja u primarnom i sekundarnom namotu, kao što je dano:
U slučaju strujnog transformatora, omjer zavoja je prilično visok i stoga je omjer između sekundarne i primarne struje značajno visok.
CT omjeri su općenito reda veličine 500:2, 200:1. CT omjer 500:2 podrazumijeva pretvorbu iz primarne struje od 500A u sekundarnu struju od 2A.
Vrste strujnih transformatora
Strujni transformatori imaju različite varijante ovisno o vrsti konstrukcije i izolacije. Klasificiraju se u dvije široke kategorije: unutarnje i vanjske vrste.
Unutarnji strujni transformator
Unutarnji strujni transformatori koriste se u zatvorenom prostoru, a mogu se podijeliti u tri glavne vrste na temelju konstrukcije:
1: Bar Tip CT
Ovi strujni transformatori koriste metalne šipke kao primarni namot i stoga se nazivaju strujnim transformatorima šipkastog tipa.
2: CT utora/prozora/prstena
Ovi strujni transformatori su šupljeg oblika, a primarni vodič postavljen je unutar ovog otvora:
3: Split Core Type CT
To je posebna vrsta strujnog transformatora koji se može rastaviti na dva dijela. Ovakav raspored može omogućiti jednostavan pristup za otvaranje strukture i namota.
3: Vrsta rane CT
Primarni namoti ovih strujnih transformatora omotani su oko središnje jezgre. Broj zavoja mora biti bilo koji broj veći od jedan.
Unutarnji strujni transformatori također se mogu podijeliti na temelju izolacije; to uključuje strujne transformatore izolirane trakom i strujne transformatore izolirane lijevanom smolom.
Vanjski strujni transformator
Vanjski strujni transformatori postavljaju se na otvorenom, a mogu se podijeliti prema principu rada. Budući da su na otvorenom, potrebna im je i izolacija i hlađenje za njihov rad. Uglavnom se transformatorsko ulje koristi kao izolacijski medij. Strujni transformatori punjeni uljem dalje se klasificiraju kako slijedi:
1: Live Tank Type CT
Spremnik pod naponom znači da se spremnik CT-a održava na naponu sustava. Točka gravitacije nalazi se na visini.
2: Mrtvi spremnik tipa CT
Mrtvi spremnik znači da se spremnik CT-a održava na potencijalu uzemljenja. Točka gravitacije niža je nego kod CT-ova Live tanka.
Mjerni strujni transformator
Ovi strujni transformatori se koriste samo za mjerenje i indikaciju. Strujni transformatori mjernog tipa dizajnirani su za točnost mjernih funkcija unutar nazivne struje. Čim struja prijeđe nazivne granice, mjerni CT-ovi postaju zasićeni kako bi ograničili dodatnu struju u njih. Međutim, mjerni CT-ovi imaju niže vrijednosti opterećenja u usporedbi sa zaštitnim strujnim transformatorima. Mjerna klasa CT uglavnom je predstavljena s tri parametra.
Ovi parametri uključuju točnost, mjernu klasu i opterećenje strujnog transformatora. Ispod CT-a ima 0,3% granice pogreške, klasa mjerenja označena s 'B' i opterećenje od 0,9 Ω.
Zaštitni strujni transformator
Ovi strujni transformatori se koriste samo za zaštitne funkcije. Ovi CT-ovi rade u širokom rasponu nazivnih struja i struja kvara. Zaštitni CT-ovi stoga pokazuju linearni odziv do 20 puta od njihove nazivne razine struje. Zaštitni strujni transformatori označeni su svojim vrijednostima 'C' koje označavaju omjer pogreške i vrijednosti napona na stezaljkama.
Za CT-ove klase C, granica pogreške je ispod 3%, standardno opterećenje od 2Ω, sekundarni napon od 200V.
Omjer zavoja strujnih transformatora
Veći omjeri strujnog transformatora mogu se pretvoriti u manje modificiranjem broja petlji u primarnom svitku. Razmotrite normalnu konstrukciju CT-a od 300/5A, gdje se jedna primarna zavojnica okreće kroz prozor poznat kao jednoprolazni CT. Isto se može ponovno konfigurirati prolaskom primarne zavojnice dva ili tri puta preko prozora poznatog kao CT s dva ili tri prolaza.
S dva prolaza primarne zavojnice, 300/5A može se pretvoriti u svoj ekvivalent 150/5A CT. Slično s tri prolaza primarne zavojnice, 300/5A može se pretvoriti u svoj ekvivalent 100/5A CT.
Primjer: Izračunajte sekundarnu struju i napon
Razmotrite tračni CT s pet primarnih zavoja i 300 sekundarnih zavoja koji će se koristiti zajedno s ampermetrom unutarnjeg otpora od 0,5 ohma. Ampermetar bi trebao omogućiti otklon pune skale kada primarna struja dosegne 1000A.
Sekundarna struja dana je sa:
Izračunavanje napona pomoću ohmovog zakona:
Zaključak
Strujni transformatori su mjerni transformatori koji se koriste za mjerenje velikih struja koje se ne mogu mjeriti standardnim ampermetrima. Strujni transformatori pružaju i mjerne i zaštitne funkcije u električnim mrežama.