Trasformatore di corrente

Trasformatore di corrente

Generalmente i trasformatori e gli amperometri di corrente sono usati insieme come una coppia accoppiata in cui il progetto del trasformatore di corrente è tale da fornire una corrente secondaria massima corrispondente ad una deflessione a fondo scala sull'amperometro. Nella maggior parte dei trasformatori di corrente esiste un rapporto di inversione inversa approssimativo tra le due correnti negli avvolgimenti primario e secondario. Questo è il motivo per cui la calibrazione della CT è generalmente per un tipo specifico di amperometro.

La maggior parte dei trasformatori di corrente ha un rating secondario standard di 5 amp con le correnti primarie e secondarie espresse come un rapporto come 100/5. Ciò significa che la corrente primaria è 20 volte maggiore della corrente secondaria, pertanto quando 100 conduttori stanno fluendo nel conduttore principale, si otterranno 5 amp nel flusso secondario. Un trasformatore di corrente di 500/5, produrrà 5 amp nel secondario per 500 amp nel conduttore principale, 100 volte maggiore.

Aumentando il numero di avvolgimenti secondari, Ns, la corrente secondaria può essere resa molto più piccola della corrente nel circuito primario che viene misurato perché all'aumentare di Ns, scende di una quantità proporzionale. In altre parole, il numero di giri e la corrente negli avvolgimenti primari e secondari sono correlati da una proporzione inversa.

Un trasformatore di corrente, come qualsiasi altro trasformatore, deve soddisfare l'equazione dell'amplificatore e sappiamo dal nostro tutorial sui trasformatori di tensione a doppia avvolgimento che questo rapporto di virata è uguale a: da cui otteniamo:

Il rapporto corrente imposta il rapporto di spira e poiché il primario di solito consiste di uno o due giri mentre il secondario può avere diverse centinaia di giri, il rapporto tra primario e secondario può essere piuttosto grande. Ad esempio, si supponga che la corrente nominale dell'avvolgimento primario sia 100A. L'avvolgimento secondario ha la classificazione standard di 5A. Quindi il rapporto tra le correnti primarie e secondarie è 100A-a-5A o 20: 1. In altre parole, la corrente primaria è 20 volte maggiore della corrente secondaria.

Si noti tuttavia che un trasformatore di corrente nominale di 100/5 non è uguale a uno classificato come 20/1 o suddivisioni di 100/5. Questo perché il rapporto di 100/5 esprime la "corrente nominale di ingresso / uscita" e non il rapporto effettivo tra corrente primaria e secondaria. Si noti inoltre che il numero di giri e la corrente negli avvolgimenti primari e secondari sono correlati da una proporzione inversa.

Ma variazioni relativamente grandi in un trasformatore di corrente rendono il rapporto può essere ottenuto modificando le spire primarie attraverso la finestra della CT dove una svolta primaria è uguale a una passata e più di una passata attraverso la finestra porta alla modifica del rapporto elettrico.

Quindi, per esempio, un trasformatore di corrente con una relazione di dire, 300 / 5A può essere convertito in un altro di 150 / 5A o anche 100 / 5A facendo passare il conduttore principale principale attraverso la sua finestra interna due o tre volte come mostrato. Ciò consente a un trasformatore di corrente di valore superiore di fornire la massima corrente di uscita per l'amperometro quando utilizzato su linee di corrente primaria più piccole.

Rapporto di trasformatori primari del trasformatore corrente

Esempio di trasformatore corrente n

Un trasformatore di corrente di tipo a barre che ha 1 giro sul suo primario e 160 giri sul secondario deve essere utilizzato con un intervallo standard di amperometri con resistenza interna di 0,2 Ω. L'amperometro è necessario per dare una deflessione a fondo scala quando la corrente primaria è di 800 Ampere. Calcola la corrente secondaria secondaria e la tensione secondaria attraverso l'amperometro.

Corrente secondaria:

Tensione su amperometro:

Possiamo vedere sopra che dal momento che il secondario del trasformatore di corrente è collegato attraverso l'amperometro, che ha una resistenza molto piccola, la caduta di tensione attraverso l'avvolgimento secondario è di soli 1,0 volt a piena corrente primaria.

Tuttavia, se l'amperometro è stato rimosso, l'avvolgimento secondario diventa effettivamente in circuito aperto e quindi il trasformatore funge da trasformatore elevatore. Ciò è dovuto in parte all'aumento molto grande del flusso di magnetizzazione nel nucleo secondario poiché la reattanza di dispersione secondaria influenza la tensione secondaria indotta perché non vi è alcuna corrente opposta nell'avvolgimento secondario per evitare ciò.

Il risultato è una tensione molto elevata indotta nell'avvolgimento secondario pari al rapporto tra: Vp (Ns / Np) sviluppato lungo l'avvolgimento secondario. Ad esempio, supponiamo che il nostro trasformatore di corrente da sopra sia utilizzato su una linea elettrica trifase da 480 volt verso terra. Perciò:

Questa alta tensione è dovuta al fatto che il rapporto di volt per giro è quasi costante negli avvolgimenti primario e secondario e poiché Vs = Ns * Vp i valori di Ns e Vp sono valori elevati, quindi Vs è estremamente alto.

Per questo motivo un trasformatore di corrente non deve mai essere lasciato in circuito aperto o azionato senza carico collegato quando la corrente primaria principale scorre attraverso di esso proprio come un trasformatore di tensione non dovrebbe mai operare in un cortocircuito. Se l'amperometro (o il carico) deve essere rimosso, è necessario posizionare un cortocircuito attraverso i terminali secondari per eliminare il rischio di shock.

Questa alta tensione è dovuta al fatto che quando il secondario è aperto, il nucleo di ferro del trasformatore funziona con un alto grado di saturazione e senza nulla fermarlo produce una tensione secondaria anormalmente elevata e nel nostro semplice esempio sopra, questo è stato calcolato a 76,8 kV !. Questa alta tensione secondaria potrebbe danneggiare l'isolamento o causare scosse elettriche se i terminali del CT vengono toccati accidentalmente.

Trasformatori di corrente portatili

Ora sono disponibili molti tipi speciali di trasformatori di corrente. Un tipo popolare e portatile che può essere usato per misurare il carico del circuito è chiamato "clamp meter" come mostrato.

I misuratori a morsetto si aprono e si chiudono attorno a un conduttore che trasporta corrente e misurano la corrente determinando il campo magnetico circostante, fornendo una lettura rapida di solito su un display digitale senza scollegare o aprire il circuito.

Oltre al tipo di morsetto a mano CT, sono disponibili trasformatori di corrente a nucleo diviso che ha un'estremità rimovibile in modo che il conduttore di carico o la barra di distribuzione non debbano essere scollegati per installarlo. Sono disponibili per la misurazione di correnti da 100 a 5000 amp, con finestre quadrate da 1 "a oltre 12" (da 25 a 300 mm).

Quindi, per riassumere, il trasformatore di corrente (CT) è un tipo di trasformatore di strumento utilizzato per convertire una corrente primaria in una corrente secondaria attraverso un mezzo magnetico. Il suo avvolgimento secondario fornisce quindi una corrente molto ridotta che può essere utilizzata per rilevare sovracorrente, corrente sottocorrente, corrente di picco o condizioni di corrente media.

Una bobina primaria di trasformatori di corrente è sempre collegata in serie con il conduttore principale che dà origine ad esso anche come trasformatore in serie. La corrente secondaria nominale è di 1A o 5A per facilitare la misurazione. La costruzione può essere una singola svolta primaria come nei tipi Toroidale, Donut o Bar, o pochi giri primari avvolti, solitamente per bassi rapporti di corrente.

I trasformatori di corrente devono essere utilizzati come dispositivi di corrente proporzionali. Pertanto un avvolgimento secondario dei trasformatori di corrente non deve mai essere utilizzato in un circuito aperto, proprio come un trasformatore di tensione non deve mai essere utilizzato in un cortocircuito.

Tensioni molto elevate risultano dal circuito aperto del circuito secondario di un trasformatore di corrente eccitato, quindi i loro terminali devono essere cortocircuitati se l'amperometro deve essere rimosso o quando un CT non è in uso prima di accendere il sistema.

Nel prossimo tutorial su Transformers vedremo cosa succede quando colleghiamo tre trasformatori singoli in una configurazione a stella oa triangolo per produrre un trasformatore di potenza più grande chiamato Trasformatore trifase usato per fornire alimentazioni trifase.

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