Uvod
Tokovni transformator meri električni tok posredno s pretvorbo večjega primarnega toka v manjši sorazmerni sekundarni tok. To načelo omogoča spremljanje električnih sistemov, ki prenašajo visok tok, z uporabo števcev in drugih naprav, ki so zasnovane za nižje ravni toka.
Tokovni transformatorji se pogosto uporabljajo v distribucijskih sistemih, stikalnih napravah, industrijski opremi, merjenju energije in električni zaščiti. Namesto neposrednega povezovanja merilnega instrumenta z visoko{1}}tokovnim vodnikom, CT zagotavlja sorazmeren tokovni signal, ki predstavlja primarni tok.
Razumevanje tega merilnega postopka je pomembno pri izbiri CT in razlagi odčitkov, ki jih zagotavlja povezana merilna oprema.
Elektromagnetna indukcija
Merilni proces tokovnega transformatorja temelji na elektromagnetni indukciji.
Ko tok teče skozi primarni prevodnik, ustvari magnetno polje okoli prevodnika. V sistemu-izmeničnega toka se magnetno polje nenehno spreminja z električnim tokom.
Magnetno jedro CT zagotavlja pot za nastali magnetni tok. Ta spreminjajoči se tok vpliva na sekundarno navitje in inducira sekundarni tok.
Sekundarni tok je povezan s primarnim tokom s transformacijskim razmerjem CT.
Razumevanje razmerja CT
Razmerje tokovnega transformatorja je bistveno za razumevanje, kako se meri električni tok.
Na primer, upoštevajte CT z oceno 800/5A. To pomeni, da primarni tok 800 A ustreza sekundarnemu toku približno 5 A pri nazivnih pogojih.
Če je primarni tok 400 A, bo sekundarni tok v idealnih pogojih približno 2,5 A.
Merilni instrument, priključen na sekundarno stran, običajno ne potrebuje celotnega primarnega toka. Namesto tega meri manjši sekundarni tok in uporablja razmerje CT za določitev ustreznega primarnega toka.
Primer merjenja toka
Recimo, da industrijska električna plošča uporablja tokovni transformator 500/5A.
Če je sekundarni tok, izmerjen z merilnikom, 3 A, je mogoče ustrezni primarni tok oceniti z uporabo razmerja CT.
Razmerje je:
500 ÷ 5 = 100
Zato sekundarni odčitek 3A ustreza približno:
3 × 100=300A primarni tok.
To ponazarja, kako lahko merilna naprava določi velik primarni tok z merjenjem le manjšega sekundarnega toka.
Dejanska natančnost meritev je odvisna od specifikacij CT in pogojev delovanja.
Vloga merilne naprave
CT običajno ne prikazuje toka sam. Namesto tega zagotavlja tokovni signal merilnemu instrumentu ali nadzornemu sistemu.
Povezana oprema je lahko ampermeter, merilnik moči, merilnik energije, digitalni števec, sistem za zajemanje podatkov ali druga naprava za spremljanje.
Merilna oprema interpretira sekundarni tok na podlagi razmerja CT in prikaže ali obdela ustrezno električno vrednost.
Sodobni digitalni števci so lahko konfigurirani z razmerjem CT, tako da zaslon neposredno predstavlja primarni tok.
Dejavniki, ki vplivajo na natančnost meritev
Čeprav je osnovno merilno načelo preprosto, lahko več dejavnikov vpliva na natančnost meritev CT.
Razred točnosti CT je pomemben dejavnik. CT, zasnovan za natančno merjenje, mora imeti specifikacijo točnosti, primerno za predvideno uporabo meritev.
Breme je še en pomemben dejavnik. Povezano sekundarno vezje ustvarja obremenitev za CT. Če dejanska obremenitev ni primerna za zasnovo CT, lahko to vpliva na učinkovitost merjenja.
Razpon primarnega toka, frekvenca, temperatura, značilnosti magnetnega jedra, ožičenje in pogoji namestitve lahko prav tako vplivajo na delovanje.
Pravilna polarnost in ožičenje
Pri uporabi tokovnih transformatorjev za električne meritve sta pomembna pravilna polarnost in ožičenje.
CT ima označene oznake primarne in sekundarne polarnosti. Te oznake pomagajo zagotoviti, da je tokovni signal priključen v pravilni smeri glede na električni sistem.
Nepravilno ožičenje lahko povzroči netočne meritve ali težave, ko je signal CT kombiniran z drugimi električnimi meritvami.
Za sisteme, ki uporabljajo več CT-jev, sta dosledno ožičenje in polarnost še posebej pomembna.
Zakaj je CT merjenje koristno
Glavna prednost merjenja toka prek CT je ta, da visoko{0}}tokokrogov ni treba neposredno priključiti na običajne merilne instrumente.
To omogoča lažjo integracijo merilne opreme v električne sisteme, hkrati pa zagotavlja ustrezen vmesnik med visoko{0}}tokovnimi vodniki in nizko{1}}napravami.
CT lahko zagotovijo tudi električno izolacijo med primarnim napajalnim krogom in sekundarnim merilnim krogom, odvisno od zasnove sistema.
Zaključek
Tokovni transformator meri električni tok z uporabo elektromagnetne indukcije za pretvorbo visokega primarnega toka v manjši sorazmerni sekundarni tok.
Merilna naprava odčita sekundarni tok in s pomočjo CT razmerja določi pripadajoči primarni tok.
Za zanesljivo merjenje mora imeti CT ustrezno tokovno razmerje, razred točnosti, stopnjo obremenitve, stopnjo izolacije in namestitev.
Če je tokovni transformator pravilno izbran in nameščen, zagotavlja učinkovito metodo za merjenje in spremljanje visokih električnih tokov v industrijskih in elektroenergetskih sistemih.