Ένας μετασχηματιστής ρεύματος (CT) είναι ένας μετασχηματιστής που μετρά το ρεύμα ενός άλλου κυκλώματος. Συνδέεται με ένα αμπερόμετρο (Α στο διάγραμμα) στο δικό του κύκλωμα για να εκτελέσει αυτήν τη μέτρηση. Η άμεση μέτρηση του ρεύματος υψηλής τάσης απαιτεί την εισαγωγή οργάνων μέτρησης στο μετρημένο κύκλωμα - μια περιττή δυσκολία που θα μπορούσε να μειώσει το πολύ ρεύμα που θα έπρεπε να είναι μετρημένος. Επίσης, η θερμότητα που παράγεται στον εξοπλισμό μέτρησης από το υψηλό ρεύμα θα μπορούσε να δώσει ψευδείς μετρήσεις. Η μέτρηση του ρεύματος έμμεσα με CT είναι πολύ πιο πρακτική.
Σχέσεις τάσης και ρεύματος μετασχηματιστή
Η λειτουργία ενός μετασχηματιστή ρεύματος (CT) μπορεί να γίνει κατανοητή καλύτερα συγκρίνοντάς τον με τον πιο γνωστό μετασχηματιστή τάσης (VT). Θυμηθείτε ότι σε έναν μετασχηματιστή τάσης, ένα εναλλασσόμενο ρεύμα σε ένα κύκλωμα δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο σε ένα πηνίο στο κύκλωμα. Το πηνίο τυλίγεται γύρω από έναν πυρήνα σιδήρου, ο οποίος απλώνει το μαγνητικό πεδίο, σχεδόν ατελές, σε ένα άλλο πηνίο σε διαφορετικό κύκλωμα, ένα χωρίς πηγή ισχύος.
Αντιθέτως, η διαφορά του CT είναι ότι το κύκλωμα με ισχύ έχει, ουσιαστικά, έναν βρόχο. Το τροφοδοτούμενο κύκλωμα περνά από τον πυρήνα του σιδήρου μόνο μία φορά. Ένα CT είναι, επομένως, ένας μετασχηματιστής step-up
Τύποι CT & VT
Θυμηθείτε επίσης ότι το ρεύμα και ο αριθμός στροφών στα πηνία σε ένα VT μπορεί να σχετίζονται με:
i_1N_1 = i_2N_2
Αυτό συμβαίνει επειδή για ένα πηνίο (σωληνοειδές):
Β = \ μμ Ni
όπου mu εδώ σημαίνει τη σταθερά μαγνητικής διαπερατότητας. Λίγη ένταση του Β χάνεται από το ένα πηνίο στο άλλο με έναν καλό πυρήνα σιδήρου, οπότε οι εξισώσεις Β για τα δύο πηνία είναι ουσιαστικά ίσες, δίνοντάς μας την πρώτη σχέση.
Ωστόσο, Ν1 = 1 για το πρωτεύον στην περίπτωση του τρέχοντος μετασχηματιστή. Είναι η απλή γραμμή ισχύος το ισοδύναμο ενός βρόχου; Μειώνεται η τελευταία εξίσωση στο i1 = θ2 Ν2? Όχι, επειδή βασίστηκε σε εξισώσεις σωληνοειδών. Για Ν1 = 1, ο ακόλουθος τύπος είναι πιο κατάλληλος:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
όπου r είναι η απόσταση του κέντρου του σύρματος έως το σημείο όπου το μέτρο μετράται ή ανιχνεύεται (ο σίδηρος πυρήνας, στην περίπτωση του μετασχηματιστή). Ετσι:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
Εγώ1 είναι, επομένως, απλώς ανάλογη με την τιμή μέτρησης του αμπερόμετρου2, μειώνοντας την τρέχουσα μέτρηση σε μια απλή μετατροπή.
Κοινές χρήσεις μετασχηματιστή
Η μία κεντρική λειτουργία ενός CT είναι να προσδιορίσει το ρεύμα σε ένα κύκλωμα. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για την παρακολούθηση γραμμών υψηλής τάσης σε όλο το ηλεκτρικό δίκτυο. Μια άλλη πανταχού παρούσα χρήση CT είναι σε οικιακούς ηλεκτρικούς μετρητές. Ένα CT συνδυάζεται με έναν μετρητή για τη μέτρηση της ηλεκτρικής χρήσης για τη χρέωση του πελάτη.
Ασφάλεια ηλεκτρικών οργάνων
Μια άλλη λειτουργία των CT είναι η προστασία ευαίσθητου εξοπλισμού μέτρησης. Αυξάνοντας τον αριθμό των (δευτερευόντων) περιελίξεων, Ν2, το ρεύμα στο CT μπορεί να γίνει πολύ μικρότερο από το ρεύμα στο πρωτεύον κύκλωμα που μετράται. Με άλλα λόγια, ως Ν2 ανεβαίνει, εγώ2 κατεβαίνει.
Αυτό ισχύει επειδή το υψηλό ρεύμα παράγει θερμότητα που μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε ευαίσθητο εξοπλισμό μέτρησης, όπως η αντίσταση σε ένα αμπερόμετρο. Η μείωση του i2 προστατεύει το αμπερόμετρο. Αποτρέπει επίσης τη θερμότητα να ρίχνει την ακρίβεια της μέτρησης.
Προστατευτικά ρελέ ισχύος
Τα CT, συνήθως εγκατεστημένα σε ένα εξειδικευμένο περίβλημα που ονομάζεται CT cabinet, προστατεύουν επίσης τις κύριες γραμμές του ηλεκτρικού δικτύου. Ένα ρελέ υπερέντασης είναι ένας τύπος προστατευτικού ρελέ (διακόπτης) που ενεργοποιεί έναν διακόπτη κυκλώματος εάν ένα ρεύμα υψηλής τάσης υπερβαίνει μια συγκεκριμένη προκαθορισμένη τιμή. Τα ρελέ υπερέντασης χρησιμοποιούν CT για τη μέτρηση του ρεύματος, καθώς το ρεύμα μιας γραμμής υψηλής τάσης δεν μπορούσε να μετρηθεί άμεσα.
