Un transformador de mesura conegut com atransformador de corrent de baixa tensió(CT) està dissenyat per mesurar corrent altern (CA) elevat dins d'un circuit. Aquest dispositiu funciona generant un corrent proporcional i més segur en el seu debanament secundari. Els instruments estàndard poden mesurar fàcilment aquest corrent reduït. La funció principal d'untransformador de correntés reduir els corrents alts i perillosos. Els transforma en nivells segurs i manejables, perfectes per a la monitorització, la mesura i la protecció del sistema.
Conclusions clau
- Un baix voltatgetransformador de corrent(TC) mesura l'electricitat elevada de manera segura. Canvia un corrent gran i perillós en un de petit i segur.
- Els TC funcionen utilitzant dues idees principals: imants que generen electricitat i un nombre especial de cables. Això els ajuda a mesurar l'electricitat correctament.
- Hi hadiferents tipus de TC, com ara els tipus bobinat, toroïdal i de barra. Cada tipus s'adapta a necessitats diferents per mesurar l'electricitat.
- No desconnecteu mai els cables secundaris d'un transformador de corrent quan hi hagi electricitat. Això pot crear un voltatge molt alt i perillós, i causar danys.
- Triar el CT correcte és important per a mesures correctes i seguretat. Un CT incorrecte pot causar factures incorrectes o danys a l'equip.
Com funciona un transformador de corrent de baixa tensió?
Untransformador de corrent de baixa tensiófunciona sobre dos principis fonamentals de la física. El primer és la inducció electromagnètica, que crea el corrent. El segon és la relació de voltes, que determina la magnitud d'aquest corrent. La comprensió d'aquests conceptes revela com un CT pot mesurar amb seguretat i precisió corrents elevats.
El principi de la inducció electromagnètica
En essència, un transformador de corrent de baixa tensió funciona basant-se enLlei de Faraday de la inducció electromagnèticaAquesta llei explica com un camp magnètic canviant pot crear un corrent elèctric en un conductor proper. El procés es desenvolupa en una seqüència específica:
- Un corrent altern (CA) flueix a través del conductor o debanament primari. Aquest circuit primari transporta el corrent elevat que cal mesurar.
- ElEl flux de CA genera un camp magnètic en constant canvial voltant del conductor. Anucli ferromagnèticdins de les guies del TC i concentra aquest camp magnètic.
- Aquest camp magnètic variable crea un canvi en el flux magnètic, que passa a través del debanament secundari.
- Segons la llei de Faraday, aquest canvi de flux magnètic indueix un voltatge (força electromotriu) i, en conseqüència, un corrent en el debanament secundari.
Nota:Aquest procés només funciona amb corrent altern (CA). Un corrent continu (CC) produeix un camp magnètic constant i immutable. Sense uncanvien el flux magnètic, no es produeix inducció i el transformador no produirà un corrent secundari.
El paper de la relació de voltes
La relació de voltes és la clau de com un CT redueix un corrent elevat a un nivell manejable. Aquesta relació compara el nombre de voltes del cable a l'enrotllament primari (Np) amb el nombre de voltes a l'enrotllament secundari (Ns). En un CT, l'enrotllament secundari té moltes més voltes que l'enrotllament primari.
ElEl corrent als debanaments és inversament proporcional a la relació de voltesAixò significa que unun nombre més elevat de voltes a l'enrotllament secundari resulta en un corrent secundari proporcionalment més baixAquesta relació segueix laequació fonamental d'amperatge-volta per a transformadors.
La fórmula matemàtica d'aquesta relació és:
Ap / As = Ns / NpOn:
Ap= Corrent primariAs= Corrent secundariNp= Nombre de voltes primàriesNs= Nombre de voltes secundàries
Per exemple, un CT amb una capacitat nominal de 200:5A té una relació de voltes de 40:1 (200 dividit per 5). Aquest disseny produeix un corrent secundari que és 1/40 del corrent primari. Si el corrent primari és de 200 amperes, el corrent secundari serà de 5 amperes, com a mínim.
Aquesta relació també influeix en la precisió del TC i la seva capacitat per suportar una càrrega, coneguda com a "càrrega".La càrrega és la impedància total (resistència)dels dispositius de mesura connectats a l'enrotllament secundari. El transformador de corrent ha de ser capaç de suportar aquesta càrrega sense perdre la seva precisió especificada.Com es mostra a la taula següent, diferents ràtios poden tenir diferents puntuacions de precisió..
| Ràtios disponibles | Precisió a B0.1 / 60Hz (%) |
|---|---|
| 100:5A | 1.2 |
| 200:5A | 0,3 |
Aquestes dades il·lustren que seleccionar un TC amb la relació de voltes adequada és fonamental per aconseguir la precisió de mesura desitjada per a una aplicació específica.
Components clau i tipus principals
Tots els transformadors de corrent de baixa tensió comparteixen una estructura interna comuna, però existeixen diferents dissenys per a necessitats específiques. Comprendre els components principals és el primer pas. A partir d'aquí, podem explorar els principals tipus i les seves característiques úniques. Un transformador de corrent de baixa tensió està construït a partir detres parts essencialsque treballen junts.
Nucli, bobinatges i aïllament
La funcionalitat d'un transformador de transformador depèn de tres components principals que treballen en harmonia. Cada part juga un paper diferent i crític en el funcionament del transformador.
- Nucli:Un nucli d'acer al silici forma la via magnètica. Concentra el camp magnètic generat pel corrent primari, garantint que s'enllaçi eficaçment amb l'enrotllament secundari.
- Enrotllaments:El TC té dos conjunts de bobinatges. El bobinatge primari transporta el corrent elevat que s'ha de mesurar, mentre que el bobinatge secundari té moltes més voltes de cable per produir el corrent reduït i segur.
- Aïllament:Aquest material separa els bobinatges del nucli i entre si. Evita curtcircuits i garanteix la seguretat i la longevitat del dispositiu.
Tipus de ferida
Un TC de tipus bobinat inclou un debanament primari que consisteix en una o més espires instal·lades permanentment al nucli. Aquest disseny és autònom. El circuit d'alt corrent es connecta directament als terminals d'aquest debanament primari. Els enginyers utilitzen TC de tipus bobinat per amesurament precís i protecció de sistemes elèctricsSovint són escollits peraplicacions d'alta tensió on la precisió i la fiabilitat són crítiques.
Tipus toroïdal (finestra)
El tipus toroïdal o de "finestra" és el disseny més comú. Presenta un nucli en forma de rosquilla amb només l'enrotllament secundari enrotllat al seu voltant. El conductor primari no forma part del transformador de transformadors en si. En canvi, el cable o la barra colectora d'alt corrent passa per l'obertura central, o "finestra", actuant com un enrotllament primari d'una sola volta.
Avantatges clau dels CT toroïdals:Aquest disseny ofereix diversos avantatges respecte a altres tipus, com ara:
- Major eficiència, sovint entre95% i 99%.
- Una construcció més compacta i lleugera.
- Reducció de la interferència electromagnètica (EMI) per als components propers.
- Brunzit mecànic molt baix, cosa que resulta en un funcionament més silenciós.
Tipus de barra
Un transformador de corrent tipus barra és un disseny específic on l'enrotllament primari és una part integral del propi dispositiu. Aquest tipus inclou una barra, normalment feta de coure o alumini, que passa pel centre del nucli. Aquesta barra actua com aconductor primari d'una sola voltaTot el conjunt està allotjat dins d'una carcassa robusta i aïllada, cosa que el converteix en una unitat robusta i autònoma.
La construcció d'un transformador de corrent de tipus barra se centra en la fiabilitat i la seguretat, especialment en sistemes de distribució d'energia. Els seus elements clau inclouen:
- Conductor principal:El dispositiu presenta una barra totalment aïllada que serveix com a debanat primari. Aquest aïllament, sovint una motllura de resina o un tub de paper bakelitzat, protegeix contra alts voltatges.
- Enrotllament secundari:Un debanament secundari amb moltes voltes de filferro s'enrotlla al voltant d'un nucli d'acer laminat. Aquest disseny minimitza les pèrdues magnètiques i garanteix una transformació de corrent precisa.
- Nucli:El nucli guia el camp magnètic des de la barra primària fins a l'enrotllament secundari, permetent el procés d'inducció.
Avantatge d'instal·lació:Un avantatge important del transformador de corrent de baixa tensió tipus barra és la seva instal·lació senzilla. Està dissenyat per al muntatge directe sobre barres colectores, cosa que simplifica la configuració i redueix els possibles errors de cablejat. Alguns models fins i tot presenten unaconfiguració de nucli dividit o de fixació amb pinçaAixò permet als tècnics instal·lar el transformador de corrent al voltant d'una barra colectora existent sense desconnectar l'alimentació, cosa que el fa ideal per a projectes de modernització.
El seu disseny compacte i durador els converteix en un ajust perfecte per als entorns confinats i exigents que es troben dins dels quadres de distribució d'energia i aparells de commutació.
Avís de seguretat crític: No obriu mai el circuit secundari
Una norma fonamental regeix la manipulació segura de qualsevol transformador de corrent. Els tècnics i enginyers no han de permetre mai que el debanat secundari estigui en circuit obert mentre el corrent flueix pel conductor primari. Els terminals secundaris sempre han d'estar connectats a una càrrega (la seva càrrega) o estar curtcircuitats. L'incompliment d'aquesta norma crea una situació extremadament perillosa.
La regla d'or dels CT:Assegureu-vos sempre que el circuit secundari estigui tancat abans d'energitzar el primari. Si heu de treure un comptador o relé d'un circuit actiu, primer curtcircuiteu els terminals secundaris del transformador de corrent.
Comprendre la física que hi ha darrere d'aquest avís revela la gravetat del perill. En funcionament normal, el corrent secundari crea un camp contramagnètic que s'oposa al camp magnètic del primari. Aquesta oposició manté el flux magnètic al nucli a un nivell baix i segur.
Quan un operador desconnecta el secundari de la seva càrrega, el circuit s'obre. L'enrotllament secundari ara intenta conduir el seu corrent cap al que és efectivament unimpedància infinita, o resistència. Aquesta acció fa que el camp magnètic oposat col·lapsi. El flux magnètic del corrent primari ja no es cancel·la i s'acumula ràpidament al nucli, provocant una saturació severa del nucli.
Aquest procés indueix una tensió perillosament alta a l'enrotllament secundari. El fenomen es desenvolupa en passos diferents durant cada cicle de CA:
- El corrent primari sense oposició crea un flux magnètic massiu al nucli, fent que es saturi.
- A mesura que el corrent primari de CA passa per zero dues vegades per cicle, el flux magnètic ha de canviar ràpidament de la saturació en una direcció a la saturació en la direcció oposada.
- Aquest canvi increïblement ràpid en el flux magnètic indueix un pic de voltatge extremadament alt en el debanament secundari.
Aquest voltatge induït no és un voltatge alt constant; és una sèrie de pics o crestes nítides. Aquests pics de voltatge poden arribar fàcilmentdiversos milers de voltsUn potencial tan alt presenta múltiples riscos greus.
- Perill de descàrrega extrema:El contacte directe amb els terminals secundaris pot causar una descàrrega elèctrica mortal.
- Desglossament de l'aïllament:L'alta tensió pot destruir l'aïllament dins del transformador de corrent, provocant una fallada permanent.
- Danys a l'instrument:Qualsevol equip de monitorització connectat que no estigui dissenyat per a un voltatge tan alt es farà malbé instantàniament.
- Arc i foc:El voltatge pot provocar la formació d'un arc entre els terminals secundaris, cosa que representa un risc significatiu d'incendi i explosió.
Per evitar aquests perills, el personal ha de seguir procediments de seguretat estrictes quan treballa amb un transformador de corrent de baixa tensió.
Procediments de manipulació segura:
- Confirma que el circuit està tancat:Abans d'energitzar un circuit primari, verifiqueu sempre que el debanat secundari del TC estigui connectat a la seva càrrega (mesuradors, relés) o estigui correctament curtcircuitat.
- Utilitzeu blocs de curtcircuit:Moltes instal·lacions inclouen blocs de terminals amb interruptors de curtcircuit integrats. Aquests dispositius proporcionen una manera segura i fiable de curtcircuitar el secundari abans de fer el manteniment de qualsevol instrument connectat.
- Curt abans de desconnectar:Si heu de treure un instrument d'un circuit energitzat, utilitzeu un cable de connexió per curtcircuitar els terminals secundaris del CT.abansdesconnectant l'instrument.
- Traieu el curtcircuit després de reconnectar:Només cal treure el pont de curtcircuitdesprésl'instrument es reconnecta completament al circuit secundari.
L'adhesió a aquests protocols no és opcional. És essencial per protegir el personal, prevenir danys als equips i garantir la seguretat general del sistema elèctric.
Sol·licituds i criteris de selecció
Els transformadors de corrent de baixa tensió són components essencials en els sistemes elèctrics moderns. Les seves aplicacions van des de la simple monitorització fins a la protecció de sistemes crítics. Seleccionar el transformador de corrent correcte per a una tasca específica és vital per garantir la precisió, la seguretat i la fiabilitat.
Aplicacions comunes en entorns comercials i industrials
Els enginyers utilitzen TC àmpliament en entorns comercials i industrials per a la monitorització i gestió de l'energia. En edificis comercials, els sistemes de monitorització de l'energia es basen en TC per mesurar corrents alterns elevats de manera segura. El corrent elevat flueix a través del conductor primari, creant un camp magnètic. Aquest camp indueix un corrent proporcional molt més petit a l'enrotllament secundari, que un comptador pot llegir fàcilment. Aquest procés permet als gestors d'instal·lacions fer un seguiment precís del consum d'energia per a aplicacions com aramesurament net de kWh comercial a 120V o 240V.
Per què és important triar la TC adequada
L'elecció del transformador de corrent adequat afecta directament tant la precisió financera com la seguretat operativa. Un transformador de corrent incorrectament dimensionat o classificat introdueix problemes importants.
⚠️La precisió afecta la facturació:Un CT té un rang de funcionament òptim. Si s'utilitza aLes càrregues molt baixes o altes augmenten l'error de mesuraUnerror de precisió de només el 0,5%farà que els càlculs de facturació s'incorreguin en la mateixa quantitat. A més, els canvis d'angle de fase introduïts pel CT poden distorsionar les lectures de potència, especialment a factors de potència baixos, cosa que provocarà més inexactituds en la facturació.
Una selecció incorrecta també compromet la seguretat. Durant una fallada, unEl TC pot entrar en saturació, distorsionant el seu senyal de sortidaAixò pot provocar que els relés de protecció no funcionin correctament de dues maneres perilloses:
- Fallada en el funcionament:És possible que el relé no reconegui una fallada real, cosa que permet que el problema s'agreugi i danyi l'equip.
- Fals desenganxament:El relé pot malinterpretar el senyal i provocar una interrupció innecessària del corrent.
Classificacions i estàndards típics
Cada transformador de corrent de baixa tensió té unes classificacions específiques que defineixen el seu rendiment. Les classificacions clau inclouen la relació de voltes, la classe de precisió i la càrrega. La càrrega és la càrrega total (impedància) connectada al secundari, inclosos els comptadors, els relés i el cable en si. El transformador de corrent ha de ser capaç d'alimentar aquesta càrrega sense perdre precisió.
| Tipus de TC | Especificació típica | Unitat de càrrega | Càlcul de la càrrega en ohms (5A secundari) |
|---|---|---|---|
| CT de mesurament | 0,2 B 0,5 | Ohms | 0,5 ohms |
| CT de relés | 10 C 400 | Volts | 4,0 ohms |
La càrrega d'un TC de mesura es mesura en ohms, mentre que la càrrega d'un TC de relés es defineix pel voltatge que pot subministrar a 20 vegades el seu corrent nominal. Això garanteix que el TC de relés pugui funcionar amb precisió en condicions de fallada.
Un transformador de corrent de baixa tensió és un instrument vital per a la gestió del sistema elèctric. Mesura de manera segura els corrents alterns elevats reduint-los a un valor proporcional més baix. El funcionament del dispositiu es basa en els principis de la inducció electromagnètica i la relació de voltes del bobinatge.
Conclusions clau:
- La regla de seguretat més important és no obrir mai el circuit secundari mentre el primari està energitzat, ja que això crea tensions altes perilloses.
- Una selecció adequada basada en l'aplicació, la precisió i les classificacions és essencial per a la seguretat i el rendiment general del sistema.
Preguntes freqüents
Es pot utilitzar un CT en un circuit de corrent continu?
No, untransformador de correntno pot funcionar en un circuit de corrent continu (CC). Un TC necessita el camp magnètic canviant produït per un corrent altern (CA) per induir un corrent en el seu debanament secundari. Un circuit de CC produeix un camp magnètic constant, que impedeix la inducció.
Què passa si s'utilitza una relació de CT incorrecta?
L'ús d'una relació de TC incorrecta comporta errors de mesura significatius i possibles problemes de seguretat.
- Facturació incorrecta:Les lectures de consum d'energia seran incorrectes.
- Fallada de protecció:Els relés de protecció poden no funcionar correctament durant una fallada, cosa que pot provocar danys a l'equip.
Quina diferència hi ha entre un CT de mesura i un de relés?
Un CT de mesura proporciona una alta precisió sota càrregues de corrent normals per a la facturació. Un CT de relés està dissenyat per mantenir la precisió durant condicions de fallada d'alt corrent. Això garanteix que els dispositius de protecció rebin un senyal fiable per disparar el circuit i evitar danys generalitzats.
Per què el circuit secundari està en curtcircuit per seguretat?
Curtcircuitar el secundari proporciona una via segura i completa per al corrent induït. Un circuit secundari obert no té cap lloc on pugui anar el corrent. Aquesta condició fa que el transformador de corrent generi tensions extremadament altes i perilloses que poden causar descàrregues mortals idestruir el transformador.
Data de publicació: 05 de novembre de 2025