pengenalan
Transformer arus (CT) ialah pengubah instrumen elektrik yang direka untuk mengukur arus ulang alik dengan selamat dan tepat. Ia berfungsi dengan menggunakan prinsip aruhan elektromagnet untuk mengubah arus primer yang tinggi kepada arus sekunder yang lebih kecil yang boleh digunakan oleh meter, peralatan pemantauan, dan geganti perlindungan.
Transformer semasa digunakan secara meluas dalam sistem pengagihan kuasa, suis, peralatan industri, pemeteran tenaga, dan perlindungan elektrik. Memahami prinsip kerja CT adalah penting untuk memilih, memasang dan menggunakan transformer dengan betul.
Prinsip Kerja Asas
Prinsip kerja asas pengubah arus adalah berdasarkan aruhan elektromagnet.
Apabila arus ulang alik mengalir melalui litar primer CT, ia menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah. Medan magnet ini mencipta fluks magnet dalam teras CT. Fluks magnet yang berubah kemudian mendorong daya gerak elektrik dan arus dalam belitan sekunder.
Magnitud arus sekunder berkaitan dengan arus primer dan nisbah pengubah.
Dalam CT ideal yang dipermudahkan, hubungan itu boleh dinyatakan sebagai:
Ip / Is ≈ Ns / Np
di mana:
* Ip ialah arus primer.
* Is ialah arus sekunder.
* Np ialah bilangan lilitan primer.
* Ns ialah bilangan lilitan sekunder.
Dalam kebanyakan CT praktikal, primer terdiri daripada konduktor yang melalui teras, manakala belitan sekunder mempunyai banyak lilitan. Ini membolehkan arus primer yang besar diwakili oleh arus sekunder yang lebih kecil.
Bahagian Utama dan Sekunder
Sebuah pengubah arus mempunyai dua sisi elektrik utama: sisi primer dan sisi sekunder.
Bahagian utama disambungkan atau dibentuk oleh konduktor yang membawa arus yang perlu diukur.
Bahagian kedua disambungkan kepada alat pengukur, meter tenaga, peranti pemantauan atau geganti perlindungan.
Sebagai contoh, CT 400/5A direka bentuk supaya lebih kurang 400A arus primer sepadan dengan kira-kira 5A arus sekunder di bawah keadaan berkadar.
Oleh itu, peranti pengukur boleh mengukur arus sekunder 5A dan menggunakan nisbah CT untuk menentukan arus primer yang sepadan.
Teras Magnet
Teras magnet adalah bahagian penting dalam prinsip kerja CT.
Teras menyediakan laluan keengganan-rendah untuk fluks magnet yang dijana oleh arus primer. Belitan sekunder diletakkan di sekeliling teras supaya perubahan fluks magnet boleh mendorong arus dalam belitan sekunder.
Bahan dan reka bentuk teras mempengaruhi ciri-ciri CT yang penting, termasuk ketepatan, arus pengujaan dan tingkah laku tepu.
Untuk aplikasi pemeteran, teras secara amnya direka bentuk untuk menyediakan transformasi arus yang tepat ke atas julat ukuran yang ditentukan.
Untuk aplikasi perlindungan, CT memerlukan ciri yang membolehkannya memberikan isyarat semasa yang sesuai di bawah keadaan kerosakan.
Transformasi Semasa
Tidak seperti pengubah voltan konvensional, CT direka khusus untuk mengubah arus.
Arus primer menjana fluks magnet, dan fluks ini menghasilkan arus sekunder yang lebih kurang berkadar dengan arus primer di bawah keadaan operasi biasa.
Sebagai contoh, pertimbangkan CT 1000/5A.
Apabila arus primer ialah 1000A, arus sekunder adalah lebih kurang 5A pada keadaan terkadar.
Jika arus primer ialah 500A, arus sekunder adalah lebih kurang 2.5A.
Peralatan pengukur kemudiannya boleh menggunakan nisbah CT yang diketahui untuk mengira arus primer sebenar.
Adalah penting untuk memahami bahawa CT tidak mengurangkan arus sebenar yang mengalir melalui litar utama. Ia mencipta isyarat arus yang lebih rendah pada bahagian kedua untuk pengukuran dan perlindungan.
Mengapa Aliran Arus Sekunder?
Arus sekunder mengalir kerana fluks magnet dalam teras CT berubah apabila arus ulang-alik primer berubah.
Menurut aruhan elektromagnet, medan magnet yang berubah mendorong voltan elektrik dalam konduktor.
Apabila litar sekunder CT disambungkan kepada beban yang sesuai, voltan teraruh memacu arus sekunder melalui litar itu.
Arus sekunder mencipta kesan magnetnya sendiri yang menentang perubahan dalam fluks teras. Interaksi ini membolehkan pengubah mengekalkan hubungan antara arus primer dan sekunder.
Nisbah CT dan Bilangan Giliran
Nisbah antara lilitan primer dan sekunder menentukan hubungan transformasi semasa.
Dalam kebanyakan reka bentuk CT, primer mungkin hanya mempunyai satu pusingan berkesan, manakala sekunder mempunyai banyak pusingan.
Sebagai contoh, jika CT mempunyai satu pusingan utama berkesan dan 100 pusingan sekunder, hubungan transformasi semasa boleh menjadi lebih kurang 100:1.
Ini membolehkan arus primer 500A menghasilkan arus sekunder lebih kurang 5A di bawah keadaan berkadar.
Hubungan yang tepat bergantung pada reka bentuk CT dan keadaan operasinya.
Imbangan Elektromagnet
Cara yang berguna untuk memahami operasi CT adalah melalui imbangan magnetik.
Arus primer menghasilkan daya magnetomotif dalam teras. Arus sekunder menghasilkan daya magnetomotif yang bertentangan.
Di bawah keadaan operasi biasa, CT beroperasi supaya kesan magnet ini mengekalkan keseimbangan yang sesuai semasa memindahkan tenaga melalui medan magnet.
Hubungan yang dipermudahkan ialah:
Np × Ip ≈ Ns × Is
Hubungan ini menjelaskan mengapa CT dengan banyak lilitan sekunder boleh menghasilkan arus sekunder yang lebih kecil.
Prestasi CT sebenar termasuk memanetkan arus dan kesan bukan-ideal yang lain, jadi perhubungan praktikal tidak sesuai dengan sempurna.
Arus Pengujaan
Tidak semua arus primer dipindahkan dengan sempurna ke litar sekunder.
Sebahagian kecil arus diperlukan untuk memagnetkan teras CT. Ini biasanya dirujuk sebagai pengujaan atau arus magnet.
Arus pengujaan menyumbang kepada perbezaan antara nisbah transformasi CT yang ideal dan sebenar.
Pada keadaan operasi biasa, CT yang dipilih dengan betul mengekalkan kesan ini dalam keperluan ketepatan yang ditentukan.
Ciri-ciri pengujaan teras amat penting apabila menilai ketepatan dan ketepuan CT.
Ketepuan CT
Ketepuan berlaku apabila fluks magnet dalam teras CT menjadi terlalu tinggi untuk teras mengekalkan hubungan magnet normalnya.
Ini boleh berlaku semasa-keadaan kerosakan semasa yang tinggi atau apabila beban litar sekunder terlalu tinggi untuk CT.
Apabila tepu berlaku, arus sekunder mungkin tidak lagi menghasilkan semula arus primer dengan tepat.
Herotan bentuk gelombang yang terhasil boleh menjejaskan peralatan pengukuran dan geganti perlindungan.
Oleh itu, CT Perlindungan dipilih mengikut jangkaan kesalahan-keadaan semasa dan prestasi perlindungan yang diperlukan.
Beban dan Prinsip Kerja
Litar sekunder CT mempunyai beban yang terdiri daripada peralatan pengukur atau perlindungan yang disambungkan dan pendawaian antara CT dan peranti tersebut.
CT mesti membangunkan voltan sekunder yang mencukupi untuk memacu arus sekunder yang diperlukan melalui beban ini.
Jika beban terlalu tinggi, CT mungkin memerlukan voltan sekunder yang lebih tinggi. Ini boleh meningkatkan fluks magnet dalam teras dan berpotensi menggerakkan CT lebih dekat kepada tepu.
Oleh itu, beban adalah faktor penting dalam operasi CT praktikal.
Aplikasi Pemeteran dan Perlindungan
Prinsip kerja CT adalah prinsip asas elektromagnet yang sama dalam kedua-dua aplikasi pemeteran dan perlindungan, tetapi ciri-ciri CT mungkin berbeza.
CT pemeteran direka untuk menyediakan maklumat semasa yang tepat untuk meter dan pengukuran tenaga.
CT perlindungan direka untuk memberikan isyarat semasa yang sesuai kepada geganti perlindungan, terutamanya semasa keadaan tidak normal dan kerosakan.
Oleh itu, CT yang sesuai harus dipilih mengikut aplikasi yang dimaksudkan.
Pertimbangan Keselamatan
Transformer semasa memerlukan perhatian khusus semasa operasi dan penyelenggaraan.
Apabila arus primer mengalir, sekunder CT tidak boleh dibiarkan terbuka-berlitar melainkan peralatan dan prosedur direka khusus untuk keadaan tersebut.
CT sekunder terbuka boleh menghasilkan voltan berbahaya kerana pengubah terus ditenagakan oleh arus primer.
Sebelum memutuskan sambungan pendawaian sekunder, prosedur yang sesuai yang ditentukan oleh pengilang hendaklah diikuti, termasuk pengaturan pintasan yang diluluskan jika berkenaan.
Pemasangan, pembumian, ujian dan penyelenggaraan CT juga harus mengikut keperluan keselamatan elektrik yang berkenaan.
Kesimpulan
Prinsip kerja pengubah arus adalah berdasarkan aruhan elektromagnet. Arus primer menghasilkan fluks magnet dalam teras CT, dan fluks yang berubah mendorong arus sekunder yang lebih kurang berkadar dengan arus primer mengikut nisbah CT.
Teras magnet, susunan belitan, arus pengujaan, beban, dan ciri-ciri tepu semuanya mempengaruhi prestasi sebenar pengubah.
CT tidak secara fizikal mengurangkan arus yang mengalir melalui litar primer. Sebaliknya, ia menghasilkan isyarat arus sekunder yang lebih kecil yang boleh digunakan dengan selamat dan mudah dengan peralatan mengukur dan perlindungan.
Dengan memahami aruhan elektromagnet, nisbah CT, imbangan magnet, beban dan ketepuan, pengguna boleh memilih dan menggunakan pengubah arus dengan lebih baik dalam pengukuran elektrik, pengagihan kuasa dan sistem perlindungan.