pengenalan
Mengukur arus elektrik yang tinggi secara langsung boleh menjadi sukar dan tidak selamat kerana banyak meter elektrik dan peranti pemantauan direka untuk menerima input arus yang agak kecil sahaja. Transformer arus (CT) menyelesaikan masalah ini dengan menukar arus primer yang tinggi kepada arus sekunder rendah yang boleh diukur dengan selamat oleh instrumen elektrik standard.
Transformer semasa digunakan secara meluas dalam pengagihan kuasa, sistem elektrik industri, suis, pemeteran tenaga, penjana, dan sistem perlindungan. Dengan menggunakan aruhan elektromagnet dan nisbah transformasi yang dipilih dengan teliti, CT menyediakan perwakilan berkadar arus primer tanpa memerlukan alat pengukur untuk membawa arus sistem penuh.
Memahami cara pengubah arus mengurangkan arus tinggi adalah penting apabila memilih CT untuk aplikasi pengukuran.
Bagaimanakah Pengubah Arus Mengurangkan Arus?
Sebuah pengubah arus mengurangkan arus melalui aruhan elektromagnet.
Penggulungan utama CT membawa arus yang perlu diukur. Arus ini mencipta medan magnet dalam teras CT. Fluks magnet yang berubah kemudian mendorong arus dalam belitan sekunder.
Penggulungan sekunder mengandungi bilangan lilitan yang berbeza dari sisi primer. Hubungan pusingan ini menentukan nisbah CT dan membenarkan arus primer yang besar diwakili oleh arus sekunder yang lebih kecil.
Sebagai contoh, pertimbangkan CT dengan nisbah terkadar 500/5A.
Apabila arus primer ialah 500A, arus sekunder adalah lebih kurang 5A dalam keadaan berkadar. Jika arus primer ialah 250A, arus sekunder akan menjadi lebih kurang 2.5A, dengan mengandaikan CT beroperasi dalam julat yang ditentukan.
Oleh itu, alat pengukur menerima isyarat arus yang lebih kecil dan bukannya menerima arus primer 500A secara langsung.
Memahami Nisbah CT
Nisbah CT adalah salah satu spesifikasi yang paling penting untuk mengurangkan arus.
Nisbah biasanya dinyatakan sebagai:
Arus Utama : Arus Sekunder
Untuk CT 500/5A:
* Arus penarafan utama=500A
* Arus penarafan sekunder=5A
* Nisbah CT=100:1
Ini bermakna arus sekunder adalah lebih kurang 1/100 daripada arus primer di bawah keadaan operasi yang berkaitan.
Contoh biasa lain mungkin termasuk:
* 100/5A
* 200/5A
* 400/5A
* 600/5A
* 1000/5A
* 200/1A
* 1000/1A
Nisbah yang betul bergantung pada arus primer yang dijangkakan dan keperluan peralatan pengukur yang disambungkan.
Mengapa Arus Tinggi Tidak Disambungkan Terus ke Meter?
Meter elektrik standard biasanya tidak direka untuk membawa ratusan atau ribuan ampere secara berterusan.
Menyambung secara terus alat pengukur kepada litar-arus tinggi mungkin memerlukan konduktor yang sangat besar, peralatan khusus dan langkah keselamatan tambahan. Ia juga akan menjadikan sistem pengukuran lebih kompleks.
CT menyediakan alternatif praktikal.
Konduktor-arus tinggi melalui atau bersambung ke bahagian utama CT, manakala meter disambungkan ke-bahagian kedua semasa yang lebih rendah.
Sebagai contoh, bukannya menyambung meter tenaga terus ke litar 500A, CT 500/5A boleh menyediakan meter dengan arus sekunder terkadar maksimum 5A.
Ini menjadikan sistem pengukuran lebih praktikal dan membenarkan meter piawai digunakan dalam-aplikasi semasa tinggi.
Peranan Aruhan Elektromagnet
Aruhan elektromagnet adalah prinsip fizikal asas yang membolehkan CT mengubah arus.
Apabila arus mengalir melalui konduktor utama, ia menghasilkan fluks magnet dalam teras CT. Fluks magnet ini mendorong arus sekunder.
Hubungan antara arus primer dan sekunder ditentukan oleh konfigurasi belitan dan reka bentuk CT.
Untuk CT ideal yang dipermudahkan, hubungan boleh diwakili lebih kurang sebagai:
Ip / Is ≈ Ns / Np
di mana:
* Ip=arus primer
* Adakah=arus sekunder
* Np=bilangan pusingan utama
* Ns=bilangan pusingan kedua
Dalam kebanyakan CT praktikal, terutamanya reka bentuk jenis tingkap dan gelang-, yang utama mungkin terdiri daripada konduktor yang melalui teras, manakala belitan sekunder mengandungi banyak lilitan.
Susunan ini membolehkan arus primer yang tinggi diwakili oleh arus sekunder yang jauh lebih kecil.
Contoh Pengurangan Semasa
Katakan penyuap industri biasanya membawa kira-kira 800A dan meter tenaga direka bentuk untuk menerima input CT 5A.
CT yang sesuai boleh mempunyai nisbah 800/5A.
Apabila arus primer ialah 800A:
Arus sekunder ≈ 5A
Jika beban berkurangan kepada 400A:
Arus sekunder ≈ 2.5A
Jika beban meningkat kepada 600A:
Arus sekunder ≈ 3.75A
Oleh itu, meter menerima isyarat arus berkadar manakala arus penyuap sebenar kekal lebih tinggi.
Sistem pengukur kemudiannya boleh menggunakan nisbah CT untuk mengira atau memaparkan arus primer sebenar.
CT Tidak Hanya "Menghadkan" Arus
Adalah penting untuk memahami bahawa pengubah semasa tidak berfungsi seperti peranti pengehad arus-konvensional.
CT tidak mengurangkan arus yang mengalir melalui litar primer. Peralatan dan beban elektrik masih menerima arus utama sebenar yang diperlukan oleh sistem.
Sebaliknya, CT mencipta arus sekunder berkadar untuk tujuan pengukuran dan perlindungan.
Sebagai contoh, CT 1000/5A tidak mengurangkan beban 1000A kepada 5A. Arus 1000A terus mengalir dalam litar primer. CT menghasilkan isyarat sekunder 5A yang lebih kurang berkadar di bawah keadaan berkadar.
Perbezaan ini penting apabila menerangkan cara CT beroperasi.
Kepentingan Ketepatan
Arus sekunder yang dikurangkan mesti mewakili arus primer dengan tepat untuk sistem pengukuran berfungsi dengan betul.
Ketepatan CT boleh dipengaruhi oleh:
* Nisbah CT
* Kelas ketepatan
* Beban sekunder
* Ciri-ciri teras
* Arus operasi
* Suhu
* Kekerapan
* Ketepuan
* Rintangan pendawaian
Untuk pemeteran tenaga, ketepatan pengukuran amat penting kerana ralat CT boleh menjejaskan penggunaan tenaga yang dikira.
Untuk sistem perlindungan, CT juga mesti mengekalkan prestasi yang sesuai semasa keadaan arus yang tidak normal.
Beban dan Transformasi Semasa
Litar sekunder CT mempunyai beban tertentu. Beban termasuk beban yang dikenakan oleh meter bersambung, geganti, kabel dan komponen lain.
Jika beban terlalu tinggi, CT mungkin tidak mengekalkan prestasi yang ditentukan.
Sebagai contoh, CT mungkin mempunyai beban sekunder tertentu 5 VA atau 10 VA bergantung pada reka bentuknya. Litar sekunder yang disambungkan sebenar harus kekal dalam penarafan yang berkenaan.
Kabel panjang boleh meningkatkan rintangan sekunder dan oleh itu meningkatkan beban.
Saiz pendawaian sekunder yang betul membantu CT mengekalkan perubahan arus yang tepat.
Apa yang Berlaku Semasa Arus Sesar Tinggi?
Semasa litar pintas atau kerosakan lain, arus primer mungkin menjadi lebih tinggi daripada arus operasi biasa.
CT mesti dipilih mengikut aplikasi kerana teras magnet boleh menghampiri tepu di bawah-keadaan semasa yang tinggi.
Apabila CT tepu, arus sekundernya mungkin tidak lagi menghasilkan semula bentuk gelombang arus primer dengan tepat.
Untuk aplikasi pengukuran, ini boleh menghasilkan bacaan yang tidak tepat. Untuk aplikasi perlindungan, ia boleh menjejaskan isyarat yang tersedia untuk geganti perlindungan.
Oleh itu, CT Perlindungan direka bentuk dan dipilih dengan ciri yang sesuai untuk keadaan kerosakan yang dijangkakan.
Mengapa CT Berguna untuk Meter Tenaga
Meter tenaga selalunya memerlukan maklumat arus dan voltan untuk mengira kuasa dan tenaga elektrik.
Dalam sistem-arus tinggi, CT membenarkan meter tenaga menerima isyarat semasa-rendah yang sesuai dan bukannya disambungkan terus kepada arus primer yang besar.
Ini menjadikan pemeteran berasaskan CT{0}}praktikal untuk:
* Loji industri
* Bangunan komersial
* Panel pengedaran
* Penjana
* Motor besar
* Sistem pengagihan kuasa
* Sistem tenaga boleh diperbaharui
Meter menggunakan nisbah CT untuk menukar arus sekunder yang diukur kembali kepada arus primer yang sepadan untuk pengiraan dan paparan.
Memilih Nisbah CT yang Betul
Memilih nisbah yang betul adalah penting.
CT hendaklah dipilih mengikut jangkaan arus beban biasa, arus operasi maksimum, julat pengukuran, dan keperluan meter yang disambungkan atau sistem pemantauan.
Sebagai contoh, jika sistem biasanya beroperasi sekitar 400A, menggunakan CT dengan nisbah yang lebih tinggi boleh menyebabkan CT beroperasi pada peratusan yang agak rendah daripada arus undiannya.
Sebaliknya, CT tidak boleh dikendalikan secara rutin di atas arus primer terkadarnya melainkan reka bentuk khusus membenarkannya.
Nisbah terbaik bergantung pada aplikasi lengkap dan bukannya memilih CT terbesar yang tersedia.
Pertimbangan Keselamatan
CT mesti dipasang dan dikendalikan dengan berhati-hati.
Paling penting, CT sekunder yang bertenaga tidak boleh dibiarkan terbuka-dilitar semasa arus primer mengalir. Voltan berbahaya boleh berkembang merentasi terminal sekunder.
Sebelum memutuskan sambungan pendawaian sekunder CT, prosedur yang sesuai mesti diikuti, termasuk kaedah pintasan dan pengasingan yang ditentukan oleh pengeluar jika berkenaan.
Pemasangan juga hendaklah mengikut keperluan keselamatan elektrik yang berkenaan dan arahan pengilang.
Kesimpulan
Transformer arus mengurangkan arus tinggi untuk pengukuran dengan menggunakan aruhan elektromagnet untuk menghasilkan arus sekunder yang berkadar tetapi jauh lebih kecil.
Sebagai contoh, CT 500/5A mewakili arus primer 500A dengan arus sekunder lebih kurang 5A di bawah keadaan berkadar. Arus primer yang tinggi itu sendiri tidak dikurangkan; sebaliknya, CT memberikan isyarat-arus yang lebih rendah yang boleh disambungkan dengan selamat kepada meter dan peralatan perlindungan yang sesuai.
Nisbah CT, kelas ketepatan, beban, ciri teras, arus operasi, tingkah laku ketepuan, pendawaian dan keadaan persekitaran semuanya mempengaruhi kualiti transformasi semasa.
Dengan memilih nisbah CT yang betul dan memasang pengubah dengan betul,-sistem elektrik semasa tinggi boleh diukur dan dipantau dengan selamat dan cekap.