Proudové transformátory (CT)
Proudové transformátory (CT) jsou specializované elektrické přístroje používané pro měření a monitorování střídavého proudu (AC) nebo detekci zvýšených úrovní proudu v energetických systémech. Tyto přístroje plní zásadní funkci při zajišťování ochrany a umožňují přesné aplikace měření. Účinným snížením vysokých hodnot proudu na standardizovanou úroveň zajišťují CT bezpečné provádění měření a umožňují správný provoz propojených zařízení v systému.
Primární vinutí se skládá z jednoho závitu s velkým průřezem zapojeného do série s vodičem s vysokým proudem. Sekundární vinutí obsahuje mnoho závitů o malé ploše průřezu. Sekundární cívka je propojena s běžným ampérmetrem pro měření proudu.
Princip činnosti proudového transformátoru
Proudové transformátory využívají k efektivní funkci princip elektromagnetické indukce. Tato zařízení se skládají ze dvou životně důležitých prvků: primárního a sekundárního vinutí. Primární vinutí je sériově propojeno se silnoproudým obvodem a generuje magnetické pole úměrné protékajícímu proudu.
Naproti tomu sekundární vinutí je spojeno se zařízeními používanými pro měření nebo poskytování ochrany. Je záměrně navrženo s odlišným počtem závitů ve srovnání s primárním vinutím, čímž se stanoví transformační poměr. V důsledku toho sekundární vinutí generuje proud, který přesně odráží úměrnost primárního proudu.
Proudové transformátory jsou v podstatě zvyšovací transformátory, které zvyšují napětí a snižují proud v sekundárním vinutí.
U transformátorů se poměr sekundárního a primárního proudu rovná poměru závitů v primárním a sekundárním vinutí, jak je dáno:
V případě proudového transformátoru je poměr otáček poměrně vysoký, a proto je poměr mezi sekundárními a primárními proudy výrazně vysoký.
Poměry CT jsou obecně v řádech 500:2, 200:1. Poměr CT 500:2 znamená převod z primárního proudu 500A na sekundární proud 2A.
Typy proudových transformátorů
Proudové transformátory mají různé varianty podle typu konstrukce a izolace. Jsou rozděleny do dvou širokých kategorií: vnitřní a venkovní typy.
Transformátor vnitřního proudu
Vnitřní proudové transformátory se používají v interiéru a lze je rozdělit do tří hlavních typů na základě konstrukce:
1: Tyč Typ CT
Tyto proudové transformátory používají jako primární vinutí kovové tyče, a proto se nazývají proudové transformátory tyčového typu.
2: Slot/okno/kroužek typu CT
Tyto proudové transformátory jsou dutého tvaru a primární vodič je umístěn uvnitř tohoto otvoru:
3: Dělené jádro Typ CT
Jedná se o speciální typ proudového transformátoru, který se může rozdělit na dvě části. Tento druh uspořádání může poskytnout snadný přístup k otevření struktury a vinutí.
3: Typ rány CT
Primární vinutí těchto proudových transformátorů jsou navinuta kolem centrálního jádra. Počet otáček musí být libovolné číslo větší než jedna.
Vnitřní transformátory proudu lze také rozdělit na základě izolace; tyto zahrnují páskové izolované proudové transformátory a proudové transformátory izolované litou pryskyřicí.
Transformátor venkovního proudu
Venkovní transformátory proudu jsou instalovány venku a lze je rozdělit na základě principu jejich činnosti. Jelikož jsou venkovní, vyžadují pro svůj provoz jak izolaci, tak chlazení. Jako izolační médium se většinou používá transformátorový olej. Proudové transformátory plněné olejem jsou dále klasifikovány takto:
1: Živá nádrž typu CT
Živá nádrž znamená, že nádrž CT je udržována na systémovém napětí. Tíhový bod se nachází ve výšce.
2: Mrtvá nádrž typu CT
Mrtvá nádrž znamená, že nádrž CT je udržována na zemním potenciálu. Bod tíže je nižší než u živých tanků CT.
Měřicí transformátor proudu
Tyto proudové transformátory se používají pouze pro účely měření a indikace. Proudové transformátory měřicího typu jsou navrženy pro přesnost měřicích funkcí v rámci jmenovitého proudu. Jakmile proud překročí jmenovité limity, měřicí transformátory proudu se nasytí, aby omezily další proud do něj. Měřící transformátory proudu však mají nižší hodnoty zatížení ve srovnání s ochrannými transformátory proudu. Třída měření CT je většinou reprezentována třemi parametry.
Mezi tyto parametry patří přesnost, třída měření a zatížení proudového transformátoru. Pod CT má 0,3 % mezní chyby, třídu měření označenou „B“ a zatížení 0,9 Ω.
Ochranný proudový transformátor
Tyto proudové transformátory se používají pouze pro ochranné funkce. Tyto transformátory proudu pracují v širokém rozsahu jmenovitých i poruchových proudů. Ochranné transformátory proudu proto vykazují lineární odezvu až 20násobku jejich jmenovitého proudu. Ochranné proudové transformátory jsou označeny svými hodnotami „C“, které udávají poměr chyb a hodnoty svorkového napětí.
U proudových transformátorů třídy C je limit chyby pod 3 %, standardní zátěž 2Ω, sekundární napětí 200V.
Poměr otáčení proudových transformátorů
Vyšší poměry proudových transformátorů lze převést na menší úpravou počtu smyček v primární cívce. Zvažte běžnou konstrukci 300/5A CT, kde jediná primární cívka prochází přes okno, známé jako jednoprůchodové CT. Totéž lze překonfigurovat protažením primární cívky dvakrát nebo třikrát přes okno známé jako dvou nebo tříprůchodové CT.
Se dvěma průchody primární cívky lze 300/5A převést na ekvivalent 150/5A CT. Podobně se třemi průchody primární cívky lze 300/5A převést na ekvivalent 100/5A CT.
Příklad: Vypočítejte sekundární proud a napětí
Zvažte bar CT s pěti primárními otáčkami a 300 sekundárními otáčkami, které lze použít ve spojení s ampérmetrem vnitřního odporu 0,5 ohmu. Ampérmetr by měl poskytovat plnou výchylku stupnice, když primární proud dosáhne 1000A.
Sekundární proud je dán:
Výpočet napětí pomocí ohmova zákona:
Závěr
Proudové transformátory jsou přístrojové transformátory používané pro měření velkých proudů, které nelze měřit standardními ampérmetry. Proudové transformátory zajišťují jak měřicí, tak ochranné funkce v elektrických sítích.