Áramtranszformátorok (CT)
Az áramtranszformátorok (CT-k) speciális elektromos műszerek, amelyeket a váltakozó áram (AC) mérésére és felügyeletére vagy a megemelkedett áramszintek észlelésére használnak az energiaellátó rendszerekben. Ezek a műszerek alapvető funkciót töltenek be a védelem biztosításában és a pontos mérési alkalmazásokban. A nagy áramértékeket hatékonyan szabványos szintre csökkentve a CT-k biztosítják a mérések biztonságos végrehajtását és lehetővé teszik a rendszerben összekapcsolt eszközök megfelelő működését.
A primer tekercs egy nagy keresztmetszeti területű egyetlen menetből áll, amely sorba van kapcsolva a nagyáramú vezetővel. A szekunder tekercs sok kis keresztmetszetű menetet tartalmaz. A szekunder tekercs egy normál ampermérővel van összekötve az áramméréshez.
Az áramváltó működési elve
Az áramváltók az elektromágneses indukció elvét alkalmazzák a hatékony működés érdekében. Ezek az eszközök két létfontosságú elemből állnak: primer és szekunder tekercsből. A primer tekercs sorba van kötve a nagyáramú áramkörrel, és az áramló árammal arányos mágneses teret hoz létre.
Ezzel szemben a szekunder tekercs mérésre vagy védelem biztosítására használt eszközökhöz kapcsolódik. Szándékosan úgy van kialakítva, hogy a primer tekercshez képest eltérő fordulatszámmal alakítsa ki az átalakítási arányt. Következésképpen a szekunder tekercs olyan áramot hoz létre, amely pontosan tükrözi az elsődleges áram arányosságát.
Az áramváltók alapvetően fellépő transzformátorok, amelyek növelik a feszültséget és csökkentik az áramot a szekunder tekercsben.
Transzformátorok esetében a szekunder és primer áram aránya megegyezik a primer és szekunder tekercs meneteinek arányával, a következőképpen:
Az áramváltó esetében a fordulatszám meglehetősen magas, ezért a szekunder és primer áramok aránya jelentősen magas.
A CT-arányok általában 500:2, 200:1 nagyságrendűek. Az 500:2 CT arány az 500 A primer áramról 2 A szekunder áramra való átalakítást jelenti.
Az áramváltó típusai
Az áramváltók különböző változatokkal rendelkeznek a konstrukció típusától és a szigeteléstől függően. Két nagy kategóriába sorolhatók: beltéri és kültéri típusok.
Beltéri áramváltó
A beltéri áramváltókat beltérben használják, és felépítésük alapján három fő típusra oszthatók:
1: rúd típusú CT
Ezek az áramváltók primer tekercsként fémrudakat használnak, ezért ezeket rúd típusú áramváltóknak nevezik.
2: Nyílás/ablak/gyűrű típusú CT
Ezek az áramtranszformátorok üreges alakúak, és az elsődleges vezeték ezen a nyíláson kívül van elhelyezve:
3: Split Core Type CT
Ez egy speciális típusú áramváltó, amely két részre osztható. Ez a fajta elrendezés könnyű hozzáférést biztosít a szerkezet és a tekercselés kinyitásához.
3: Sebtípus CT
Ezen áramváltók primer tekercsei a központi mag köré vannak feltekercselve. A fordulatok száma egynél nagyobb lehet.
A beltéri áramváltók szigetelés alapján is feloszthatók; ezek közé tartoznak a szalagos szigetelésű áramváltók és az öntöttgyanta szigetelésű áramváltók.
Kültéri áramváltó
A kültéri áramváltók a szabadban vannak felszerelve, működési elvük alapján feloszthatók. Mivel ezek a szabadban vannak, működésükhöz szigetelésre és hűtésre is szükség van. Szigetelő közegként többnyire transzformátorolajat használnak. Az olajjal töltött áramváltókat az alábbiak szerint osztályozzák:
1: Élő tartály típusú CT
A feszültség alatti tartály azt jelenti, hogy a CT tartály rendszerfeszültségen van tartva. A gravitációs pont a magasságban található.
2: Dead Tank Type CT
A holt tartály azt jelenti, hogy a CT tartály földpotenciálon van tartva. A gravitációs pont alacsonyabb, mint az élő tartályos CT-kben.
Mérőáram-transzformátor
Ezeket az áramváltókat csak mérési és jelzési célokra használják. A mérő típusú áramváltókat a névleges áramon belüli mérési funkciók pontosságára tervezték. Amint az áram meghaladja a névleges határértékeket, a mérő CT-k telítődnek, hogy korlátozzák az áramot. Azonban a mérő CT-k alacsonyabb terhelési értékekkel rendelkeznek, mint a védőáramváltók. Egy CT mérési osztályt többnyire három paraméter képvisel.
Ezek a paraméterek közé tartozik a pontosság, a mérési osztály és az áramváltó terhelése. A CT alatt a hibahatár 0,3%-a, a mérési osztály „B”-vel van jelölve, a terhelés pedig 0,9 Ω.
Védelmi áramváltó
Ezeket az áramváltókat csak védelmi funkciókra használják. Ezek a CT-k a névleges és hibaáramok széles tartományában működnek. A védelmi CT-k ezért a névleges áramszintjük 20-szorosáig lineáris választ mutatnak. A védőáramtranszformátorokat „C” értékükkel jelöljük, amely a hibaarányt és a kapocsfeszültség értékeit jelzi.
A C osztályú CT-k esetében a hibahatár 3% alatt van, a normál terhelés 2Ω, a szekunder feszültség 200 V.
Jelenlegi transzformátorok fordulatszáma
A nagyobb áramváltó áttételek kisebbekké alakíthatók a primer tekercsben lévő hurkok számának módosításával. Tekintsük a 300/5A CT normál felépítését, ahol egyetlen primer tekercs hurkol át az ablakon, az úgynevezett egymenetes CT. Ugyanez újrakonfigurálható úgy, hogy az elsődleges tekercset kétszer vagy háromszor átvezeti a két- vagy hárommenetes CT-ként ismert ablakon.
A primer tekercs két menetével a 300/5A átalakítható a megfelelő 150/5A CT-vé. Hasonlóképpen, a primer tekercs három menetével a 300/5A átalakítható a megfelelő 100/5A CT-vé.
Példa: Számítsa ki a szekunder áramot és feszültséget
Tekintsünk egy öt elsődleges és 300 másodlagos fordulattal rendelkező CT-rúd 0,5 ohm belső ellenállású ampermérővel együtt. Az ampermérőnek teljes skálájú eltérítést kell biztosítania, amikor a primer áram eléri az 1000 A-t.
A szekunder áramot a következő képlet adja meg:
A feszültség kiszámítása Ohm törvénye alapján:
Következtetés
Az áramtranszformátorok olyan műszertranszformátorok, amelyeket szabványos ampermérőkkel nem mérhető nagy áramerősség mérésére használnak. Az áramváltók mérési és védelmi funkciókat is ellátnak az elektromos hálózatokban.