Nieuws - Wat is een laagspanningsstroomtransformator en hoe werkt deze?

Een instrumenttransformator, ook wel bekend als eenlaagspanningsstroomtransformator(CT) is ontworpen om hoge wisselstroom (AC) binnen een circuit te meten. Dit apparaat werkt door een proportionele en veiligere stroom in de secundaire wikkeling te genereren. Standaardinstrumenten kunnen deze gereduceerde stroom vervolgens eenvoudig meten. De primaire functie van eenstroomtransformatoris het verlagen van hoge, gevaarlijke stromen. Het transformeert ze naar veilige, beheersbare niveaus, perfect voor monitoring, meting en systeembeveiliging.

Belangrijkste punten

Een lage spanningstroomtransformator(CT) meet veilig hoge elektriciteit. Het zet een grote, gevaarlijke stroom om in een kleine, veilige stroom.
CT's werken op basis van twee hoofdprincipes: magneten die elektriciteit opwekken en een speciaal draadsysteem. Dit helpt hen om elektriciteit correct te meten.
Er zijnverschillende soorten CT's, zoals gewikkelde, toroïdale en staafvormige typen. Elk type voldoet aan verschillende behoeften voor het meten van elektriciteit.
Koppel de secundaire draden van een CT nooit los terwijl er stroom vloeit. Dit kan een zeer hoge, gevaarlijke spanning creëren en schade veroorzaken.
Het kiezen van de juiste CT is belangrijk voor correcte metingen en veiligheid. Een verkeerde CT kan leiden tot onjuiste facturen of schade aan apparatuur.

Hoe werkt een laagspanningsstroomtransformator?

AlaagspanningsstroomtransformatorWerkt volgens twee fundamentele natuurkundige principes. Het eerste is elektromagnetische inductie, die de stroom creëert. Het tweede is de wikkelverhouding, die de grootte van die stroom bepaalt. Inzicht in deze concepten laat zien hoe een CT hoge stromen veilig en nauwkeurig kan meten.

Het principe van elektromagnetische inductie

In de kern functioneert een laagspanningsstroomtransformator op basis vanWet van Faraday over elektromagnetische inductieDeze wet verklaart hoe een veranderend magnetisch veld een elektrische stroom kan creëren in een nabijgelegen geleider. Het proces verloopt in een specifieke volgorde:

Er stroomt een wisselstroom (AC) door de primaire geleider of wikkeling. Dit primaire circuit voert de hoge stroomsterkte die gemeten moet worden.
Dede wisselstroom genereert een voortdurend veranderend magnetisch veldrond de dirigent. Eenferromagnetische kernin de CT geleidt en concentreert dit magnetische veld.
Dit wisselende magnetische veld zorgt voor een verandering in de magnetische flux, die door de secundaire wikkeling gaat.
Volgens de wet van Faraday induceert deze verandering in de magnetische flux een spanning (elektromotorische kracht) en daardoor een stroom in de secundaire wikkeling.

Opmerking:Dit proces werkt alleen met wisselstroom (AC). Gelijkstroom (DC) produceert een constant, onveranderlijk magnetisch veld. ZonderwijzigingBij magnetische flux treedt geen inductie op en zal de transformator geen secundaire stroom produceren.

De rol van de beurtverhouding

De windingsverhouding is de sleutel tot hoe een CT een hoge stroomsterkte terugbrengt tot een beheersbaar niveau. Deze verhouding vergelijkt het aantal windingen in de primaire wikkeling (Np) met het aantal windingen in de secundaire wikkeling (Ns). In een CT heeft de secundaire wikkeling veel meer windingen dan de primaire wikkeling.

DeDe stroom in de wikkelingen is omgekeerd evenredig met de windingsverhoudingDit betekent dat eeneen hoger aantal windingen op de secundaire wikkeling resulteert in een proportioneel lagere secundaire stroomDeze relatie volgt defundamentele amp-turn vergelijking voor transformatoren.

De wiskundige formule voor deze relatie is:

Ap / As = Ns / Np

Waar:

Ap= Primaire stroom

As= Secundaire stroom

Np= Aantal primaire beurten

Ns= Aantal secundaire beurten

Een CT met een vermogen van 200:5A heeft bijvoorbeeld een wikkelverhouding van 40:1 (200 gedeeld door 5). Dit ontwerp genereert een secundaire stroom die 1/40e is van de primaire stroom. Als de primaire stroom 200 ampère is, bedraagt de secundaire stroom een veilige 5 ampère.

Deze verhouding heeft ook invloed op de nauwkeurigheid van de CT en het vermogen ervan om een last te verwerken, ook wel de 'last' genoemd.De last is de totale impedantie (weerstand)van de meetinstrumenten die op de secundaire wikkeling zijn aangesloten. De CT moet deze belasting kunnen dragen zonder de gespecificeerde nauwkeurigheid te verliezen.Zoals de onderstaande tabel laat zien, kunnen verschillende verhoudingen verschillende nauwkeurigheidsclassificaties hebben.

Beschikbare ratio's	Nauwkeurigheid @ B0,1 / 60 Hz (%)
100:5A	1.2
200:5A	0,3

Deze gegevens laten zien dat het selecteren van een CT met de juiste windingverhouding van cruciaal belang is voor het bereiken van de gewenste meetnauwkeurigheid voor een specifieke toepassing.

Belangrijkste componenten en hoofdtypen

Elke laagspanningsstroomtransformator heeft een gemeenschappelijke interne structuur, maar er bestaan verschillende ontwerpen voor specifieke behoeften. Het begrijpen van de kerncomponenten is de eerste stap. Vervolgens kunnen we de belangrijkste typen en hun unieke kenmerken verkennen. Een laagspanningsstroomtransformator is opgebouwd uitdrie essentiële onderdelendie samenwerken.

Kern, wikkelingen en isolatie

De functionaliteit van een CT is afhankelijk van drie primaire componenten die harmonieus samenwerken. Elk onderdeel speelt een eigen en cruciale rol in de werking van de transformator.

Kern:Een kern van siliciumstaal vormt het magnetische pad. Deze concentreert het magnetische veld dat door de primaire stroom wordt gegenereerd en zorgt voor een effectieve verbinding met de secundaire wikkeling.
Wikkelingen:De CT heeft twee sets wikkelingen. De primaire wikkeling voert de te meten hoge stroom, terwijl de secundaire wikkeling veel meer draadwindingen heeft om de verlaagde, veilige stroom te produceren.
Isolatie:Dit materiaal scheidt de wikkelingen van de kern en van elkaar. Het voorkomt kortsluiting en garandeert de veiligheid en levensduur van het apparaat.

Wondtype

Een gewikkelde CT heeft een primaire wikkeling bestaande uit een of meer windingen die permanent op de kern zijn geïnstalleerd. Dit ontwerp is autonoom. Het hoogstroomcircuit is rechtstreeks verbonden met de aansluitingen van deze primaire wikkeling. Ingenieurs gebruiken gewikkelde CT's voornauwkeurige meting en beveiliging van elektrische systemen. Ze worden vaak gekozen voorhoogspanningstoepassingen waarbij precisie en betrouwbaarheid van cruciaal belang zijn.

Toroidaal (venster) type

Het toroïdale of "venster"-type is het meest voorkomende ontwerp. Het heeft een donutvormige kern met alleen de secundaire wikkeling eromheen gewikkeld. De primaire geleider maakt geen deel uit van de CT zelf. In plaats daarvan loopt de hoogstroomkabel of busbar door de centrale opening, of het "venster", en fungeert als een primaire wikkeling met één winding.

Belangrijkste voordelen van toroïdale CT's:Dit ontwerp biedt verschillende voordelen ten opzichte van andere typen, waaronder:

Hogere efficiëntie, vaak tussen95% en 99%.

Een compactere en lichtere constructie.

Verminderde elektromagnetische interferentie (EMI) voor componenten in de buurt.

Zeer weinig mechanisch gezoem, wat resulteert in een stillere werking.

Bar-type

Een staafvormige stroomtransformator is een specifiek ontwerp waarbij de primaire wikkeling een integraal onderdeel van het apparaat zelf is. Dit type omvat een staaf, meestal gemaakt van koper of aluminium, die door het midden van de kern loopt. Deze staaf fungeert als deenkele primaire geleiderDe gehele constructie is ondergebracht in een stevige, geïsoleerde behuizing, waardoor het een robuuste en zelfstandige eenheid is.

De constructie van een staafvormige CT is gericht op betrouwbaarheid en veiligheid, met name in stroomdistributiesystemen. De belangrijkste elementen zijn:

Primaire geleider:Het apparaat is voorzien van een volledig geïsoleerde staaf die als primaire wikkeling dient. Deze isolatie, vaak een harsvorm of een gebakken papieren buisje, beschermt tegen hoge spanningen.
Secundaire wikkeling:Een secundaire wikkeling met vele draadwindingen is om een gelamineerde stalen kern gewikkeld. Dit ontwerp minimaliseert magnetische verliezen en garandeert een nauwkeurige stroomtransformatie.
Kern:De kern geleidt het magnetische veld van de primaire staaf naar de secundaire wikkeling, waardoor het inductieproces mogelijk wordt.

Installatievoordeel:Een groot voordeel van de staafvormige laagspanningsstroomtransformator is de eenvoudige installatie. Hij is ontworpen voor directe montage op stroomrails, wat de installatie vereenvoudigt en mogelijke bedradingsfouten vermindert. Sommige modellen beschikken zelfs over eensplit-core of clamp-on configuratieHierdoor kunnen technici de CT rond een bestaande busbar installeren zonder de stroomtoevoer te onderbreken. Dit maakt het ideaal voor retrofitprojecten.

Dankzij hun compacte en duurzame ontwerp zijn ze perfect geschikt voor de beperkte en veeleisende omgevingen in schakelapparatuur en stroomverdeelpanelen.

Kritische veiligheidswaarschuwing: Open nooit de secundaire

Een fundamentele regel geldt voor de veilige omgang met elke stroomtransformator. Technici en ingenieurs mogen nooit toestaan dat de secundaire wikkeling open staat terwijl er stroom door de primaire geleider loopt. De secundaire aansluitingen moeten altijd worden aangesloten op een belasting (de belasting) of kortgesloten worden. Het negeren van deze regel creëert een extreem gevaarlijke situatie.

De gouden regel van CT's:Zorg er altijd voor dat het secundaire circuit gesloten is voordat u het primaire circuit onder spanning zet. Als u een meter of relais uit een actief circuit moet verwijderen, sluit dan eerst de secundaire aansluitingen van de CT kort.

Inzicht in de natuurkunde achter deze waarschuwing onthult de ernst van het gevaar. Bij normaal gebruik creëert de secundaire stroom een tegenmagnetisch veld dat het magnetische veld van de primaire tegenwerkt. Deze tegenwerking houdt de magnetische flux in de kern op een laag, veilig niveau.

Wanneer een operator de secundaire wikkeling loskoppelt van de belasting, wordt het circuit open. De secundaire wikkeling probeert nu zijn stroom te sturen naar wat in feite eenoneindige impedantie, of weerstand. Deze actie zorgt ervoor dat het tegengestelde magnetische veld instort. De magnetische flux van de primaire stroom wordt niet langer opgeheven en bouwt zich snel op in de kern, waardoor de kern in ernstige verzadiging raakt.

Dit proces induceert een gevaarlijk hoge spanning in de secundaire wikkeling. Het fenomeen voltrekt zich in verschillende stappen tijdens elke wisselstroomcyclus:

De ongehinderde primaire stroom creëert een enorme magnetische flux in de kern, waardoor deze verzadigd raakt.
Omdat de primaire wisselstroom tweemaal per cyclus door nul gaat, moet de magnetische flux snel veranderen van verzadiging in de ene richting naar verzadiging in de tegenovergestelde richting.
Deze ongelooflijk snelle verandering in magnetische flux veroorzaakt een extreem hoge spanningspiek in de secundaire wikkeling.

Deze geïnduceerde spanning is geen constante hoge spanning; het is een reeks scherpe pieken of toppen. Deze spanningspieken kunnen gemakkelijk oplopen totenkele duizenden voltEen dergelijk groot potentieel brengt meerdere ernstige risico's met zich mee.

Extreem schokgevaar:Direct contact met de secundaire aansluitingen kan een dodelijke elektrische schok veroorzaken.
Isolatie-overzicht:De hoge spanning kan de isolatie in de stroomtransformator beschadigen, wat tot een permanente storing kan leiden.
Schade aan instrumenten:Alle aangesloten bewakingsapparatuur die niet ontworpen is voor een dergelijke hoge spanning, raakt direct beschadigd.
Vlamboog en vuur:Door de spanning kan er een boog ontstaan tussen de secundaire aansluitingen, waardoor er een groot brand- en explosiegevaar ontstaat.

Om deze gevaren te voorkomen, moet het personeel zich aan strikte veiligheidsprocedures houden bij het werken met een laagspanningstransformator.

Veilige behandelingsprocedures:

Bevestig dat het circuit gesloten is:Voordat u een primair circuit onder spanning zet, moet u altijd controleren of de secundaire wikkeling van de CT is aangesloten op de bijbehorende belasting (meters, relais) of veilig is kortgesloten.

Gebruik kortsluitblokken:Veel installaties zijn voorzien van klemmenblokken met ingebouwde kortsluitschakelaars. Deze apparaten bieden een veilige en betrouwbare manier om de secundaire klemmen kort te sluiten voordat er onderhoud wordt gepleegd aan aangesloten instrumenten.

Kort voor het loskoppelen:Als u een instrument uit een onder spanning staand circuit moet verwijderen, gebruik dan een jumperdraad om de secundaire aansluitingen van de CT kort te sluitenvoorhet instrument loskoppelen.

Verwijder de kortsluiting na het opnieuw verbinden:Verwijder alleen de kortsluitjumpernaHet instrument is weer volledig aangesloten op het secundaire circuit.

Het naleven van deze protocollen is niet vrijblijvend. Het is essentieel om personeel te beschermen, schade aan apparatuur te voorkomen en de algehele veiligheid van het elektrische systeem te waarborgen.

Aanvragen en selectiecriteria

Laagspanningsstroomtransformatoren zijn essentiële componenten in moderne elektrische systemen. Hun toepassingen variëren van eenvoudige bewaking tot kritieke systeembeveiliging. Het selecteren van de juiste CT voor een specifieke taak is essentieel om nauwkeurigheid, veiligheid en betrouwbaarheid te garanderen.

Veelvoorkomende toepassingen in commerciële en industriële omgevingen

Ingenieurs gebruiken CT's veelvuldig in commerciële en industriële omgevingen voor stroombewaking en -beheer. In commerciële gebouwen vertrouwen stroombewakingssystemen op CT's om hoge wisselstromen veilig te meten. De hoge stroom loopt door de primaire geleider en creëert een magnetisch veld. Dit veld induceert een veel kleinere, proportionele stroom in de secundaire wikkeling, die gemakkelijk met een meter kan worden afgelezen. Dit proces stelt facility managers in staat om het energieverbruik nauwkeurig te volgen voor toepassingen zoalscommerciële kWh-netmetering op 120V of 240V.

Waarom het kiezen van de juiste CT belangrijk is

De keuze voor de juiste CT heeft een directe impact op zowel de financiële nauwkeurigheid als de operationele veiligheid. Een CT met een verkeerde maat of classificatie kan aanzienlijke problemen veroorzaken.

⚠️Nauwkeurigheid beïnvloedt facturering:Een CT heeft een optimaal werkbereik. Gebruik ervan bijzeer lage of hoge belastingen verhogen de meetfout. Eennauwkeurigheidsfout van slechts 0,5%zal ertoe leiden dat de factureringsberekeningen met dezelfde afwijking afwijken. Bovendien kunnen de door de CT veroorzaakte fasehoekverschuivingen de vermogensmetingen vertekenen, vooral bij lage vermogensfactoren, wat leidt tot verdere onnauwkeurigheden in de facturering.

Een verkeerde selectie brengt ook de veiligheid in gevaar. Tijdens een storing kan eenCT kan in verzadiging raken, waardoor het uitgangssignaal vervormd raaktDit kan ertoe leiden dat beveiligingsrelais op twee gevaarlijke manieren defect raken:

Niet functioneren:Het kan zijn dat het relais een echte storing niet herkent, waardoor het probleem kan escaleren en de apparatuur beschadigd kan raken.
Valse activering:Het relais kan het signaal verkeerd interpreteren en een onnodige stroomuitval veroorzaken.

Typische beoordelingen en normen

Elke laagspanningsstroomtransformator heeft specifieke specificaties die de prestaties bepalen. Belangrijke specificaties zijn onder andere de wikkelverhouding, nauwkeurigheidsklasse en belasting. De belasting is de totale belasting (impedantie) die is aangesloten op de secundaire transformator, inclusief meters, relais en de kabel zelf. De CT moet deze belasting kunnen voeden zonder aan nauwkeurigheid in te boeten.

Standaardwaarden verschillen voor toepassingen met betrekking tot meting en beveiliging (relais), zoals hieronder weergegeven.

CT-type	Typische specificatie	Lasteneenheid	Berekening van de belasting in ohm (5A secundair)
Metering CT	0,2 B 0,5	Ohm	0,5 ohm
CT-doorschakeling	10 C 400	Volt	4,0 ohm

De belasting van een meet-CT wordt uitgedrukt in ohm, terwijl de belasting van een relais-CT wordt gedefinieerd door de spanning die deze kan leveren bij 20 keer de nominale stroom. Dit garandeert dat de relais-CT nauwkeurig kan functioneren onder storingsomstandigheden.

Een laagspanningsstroomtransformator is een essentieel instrument voor het beheer van elektriciteitssystemen. Hij meet veilig hoge wisselstromen door deze terug te brengen naar een proportionele, lagere waarde. De werking van het apparaat is gebaseerd op de principes van elektromagnetische inductie en de wikkelverhouding.

Belangrijkste punten:

De allerbelangrijkste veiligheidsregel is dat u het secundaire circuit nooit mag openen terwijl het primaire circuit onder spanning staat. Dit kan namelijk gevaarlijke hoge spanningen opleveren.

Een goede selectie op basis van toepassing, nauwkeurigheid en beoordelingen is essentieel voor de algehele veiligheid en prestaties van het systeem.

Veelgestelde vragen

Kan een CT gebruikt worden op een DC-circuit?

Nee, eenstroomtransformatorkan niet werken op een gelijkstroomcircuit (DC). Een CT heeft het veranderende magnetische veld van een wisselstroom nodig om een stroom in de secundaire wikkeling te induceren. Een DC-circuit produceert een constant magnetisch veld, waardoor inductie wordt voorkomen.

Wat gebeurt er als de verkeerde CT-verhouding wordt gebruikt?

Het gebruik van een onjuiste CT-verhouding leidt tot aanzienlijke meetfouten en mogelijke veiligheidsproblemen.

Onjuiste facturering:De metingen van het energieverbruik zijn onjuist.
Beschermingsfout:Beschermingsrelais werken mogelijk niet goed tijdens een storing, waardoor er risico is op schade aan de apparatuur.

Wat is het verschil tussen een meter- en een relais-CT?

Een meet-CT biedt een hoge nauwkeurigheid bij normale stroombelastingen voor factureringsdoeleinden. Een relais-CT is ontworpen om nauwkeurig te blijven tijdens storingen met hoge stroomsterktes. Dit zorgt ervoor dat beveiligingsapparaten een betrouwbaar signaal ontvangen om het circuit te activeren en wijdverspreide schade te voorkomen.

Waarom is het secundaire circuit om veiligheidsredenen kortgesloten?

Door de secundaire kort te sluiten, ontstaat een veilige, volledige doorgang voor de geïnduceerde stroom. Een open secundair circuit biedt geen mogelijkheid voor de stroom. Deze situatie zorgt ervoor dat de CT extreem hoge, gevaarlijke spanningen genereert die dodelijke schokken en verwondingen kunnen veroorzaken.vernietig de transformator.

Plaatsingstijd: 5 november 2025