Czym jest transformator prądowy niskiego napięcia i jak działa?

Każdy transformator prądowy niskiego napięcia ma wspólną strukturę wewnętrzną, ale istnieją różne konstrukcje dostosowane do konkretnych potrzeb. Zrozumienie podstawowych komponentów to pierwszy krok. Następnie możemy przeanalizować główne typy i ich unikalne cechy. Transformator prądowy niskiego napięcia jest zbudowany ztrzy niezbędne częściktóre współpracują ze sobą.

Rdzeń, uzwojenia i izolacja

Funkcjonalność przekładnika prądowego opiera się na harmonijnej współpracy trzech głównych podzespołów. Każdy z nich odgrywa odrębną i kluczową rolę w działaniu transformatora.

• Rdzeń:Rdzeń ze stali krzemowej tworzy ścieżkę magnetyczną. Koncentruje on pole magnetyczne generowane przez prąd pierwotny, zapewniając jego efektywne połączenie z uzwojeniem wtórnym.
• Uzwojenia:Przekładnik prądowy (CT) ma dwa zestawy uzwojeń. Uzwojenie pierwotne przenosi prąd o wysokim natężeniu, który ma być mierzony, natomiast uzwojenie wtórne ma znacznie więcej zwojów drutu, aby wytwarzać prąd o obniżonym, bezpiecznym natężeniu.
• Izolacja:Materiał ten oddziela uzwojenia od rdzenia i od siebie nawzajem. Zapobiega to zwarciom elektrycznym i zapewnia bezpieczeństwo oraz trwałość urządzenia.

Rodzaj rany

Przekładnik prądowy typu uzwojenia zawiera uzwojenie pierwotne składające się z jednego lub więcej zwojów trwale zamontowanych na rdzeniu. Konstrukcja ta jest samowystarczalna. Obwód wysokoprądowy łączy się bezpośrednio z zaciskami tego uzwojenia pierwotnego. Inżynierowie używają przekładników prądowych typu uzwojenia do:precyzyjnego pomiaru i zabezpieczania systemów elektrycznych. Często są wybierane dozastosowania wysokiego napięcia, w których precyzja i niezawodność mają kluczowe znaczenie.

Typ toroidalny (okienny)

Typ toroidalny, zwany też „okienkowym”, jest najpowszechniejszą konstrukcją. Charakteryzuje się rdzeniem w kształcie pączka, wokół którego owinięte jest jedynie uzwojenie wtórne. Przewód pierwotny nie jest częścią samego przekładnika prądowego. Zamiast tego, kabel lub szyna zbiorcza wysokiego prądu przechodzi przez środkowy otwór, czyli „okienko”, pełniąc funkcję jednozwojowego uzwojenia pierwotnego.

Główne zalety toroidalnych przekładników prądowych:Konstrukcja ta oferuje szereg korzyści w porównaniu z innymi typami, w tym:

• Wyższa wydajność, często pomiędzy95% i 99%.
• Bardziej kompaktowa i lekka konstrukcja.
• Zmniejszone zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) dla pobliskich komponentów.
• Bardzo niski poziom szumu mechanicznego, co przekłada się na cichszą pracę urządzenia.

Typ słupkowy

Przekładnik prądowy typu prętowego to specyficzna konstrukcja, w której uzwojenie pierwotne stanowi integralną część samego urządzenia. Ten typ zawiera pręt, zazwyczaj wykonany z miedzi lub aluminium, przechodzący przez środek rdzenia. Pręt ten pełni funkcjęjednozwojowy przewód pierwotnyCały zespół umieszczono w wytrzymałej, izolowanej obudowie, dzięki czemu jest to solidna i samodzielna jednostka.

Konstrukcja przekładnika prądowego typu szynowego koncentruje się na niezawodności i bezpieczeństwie, szczególnie w systemach dystrybucji energii. Jego kluczowe elementy to:

• Przewód pierwotny:Urządzenie jest wyposażone w całkowicie izolowany pręt, który pełni funkcję uzwojenia pierwotnego. Izolacja ta, często wykonana z formowanej żywicy lub rurki z papieru bakelizowanego, chroni przed wysokim napięciem.
• Uzwojenie wtórne:Uzwojenie wtórne z wieloma zwojami drutu jest nawinięte na laminowany rdzeń stalowy. Taka konstrukcja minimalizuje straty magnetyczne i zapewnia precyzyjną transformację prądu.
• Rdzeń:Rdzeń kieruje pole magnetyczne z uzwojenia pierwotnego do uzwojenia wtórnego, umożliwiając proces indukcji.

Zaleta instalacji:Główną zaletą transformatora prądowego niskiego napięcia typu szynowego jest jego prosta instalacja. Jest on przeznaczony do bezpośredniego montażu na szynach zbiorczych, co upraszcza konfigurację i ogranicza potencjalne błędy w okablowaniu. Niektóre modele są nawet wyposażone w…konfiguracja z rdzeniem dzielonym lub zaciskowymDzięki temu technicy mogą zainstalować przekładnik prądowy wokół istniejącej szyny zbiorczej bez odłączania zasilania, co czyni go idealnym rozwiązaniem w przypadku projektów modernizacji.

Ich kompaktowa i trwała konstrukcja sprawia, że ​​doskonale nadają się do stosowania w ciasnych i wymagających środowiskach panujących wewnątrz rozdzielnic i paneli dystrybucji energii.

 

Krytyczne ostrzeżenie dotyczące bezpieczeństwa: Nigdy nie otwieraj obwodu wtórnego

Podstawowa zasada reguluje bezpieczne obchodzenie się z każdym transformatorem prądowym. Technicy i inżynierowie nigdy nie mogą dopuścić do rozwarcia uzwojenia wtórnego podczas przepływu prądu przez przewód pierwotny. Zaciski wtórne muszą być zawsze podłączone do obciążenia (jego obciążenia) lub zwarte. Nieprzestrzeganie tej zasady stwarza skrajnie niebezpieczną sytuację.

Złota zasada CT:Zawsze upewnij się, że obwód wtórny jest zamknięty przed zasileniem obwodu pierwotnego. Jeśli musisz odłączyć licznik lub przekaźnik od obwodu czynnego, najpierw zewrzyj zaciski wtórne przekładnika prądowego (CT).

Zrozumienie fizyki stojącej za tym ostrzeżeniem ujawnia powagę zagrożenia. Podczas normalnej pracy prąd wtórny wytwarza przeciwne pole magnetyczne, które przeciwdziała polu magnetycznemu uzwojenia pierwotnego. To przeciwstawienie utrzymuje strumień magnetyczny w rdzeniu na niskim, bezpiecznym poziomie.

Gdy operator odłącza uzwojenie wtórne od obciążenia, obwód staje się otwarty. Uzwojenie wtórne próbuje teraz skierować prąd do tego, co w rzeczywistości jest…nieskończona impedancja, czyli opór. To działanie powoduje zanik przeciwstawnego pola magnetycznego. Strumień magnetyczny prądu pierwotnego nie jest już neutralizowany i szybko narasta w rdzeniu, doprowadzając go do silnego nasycenia.

Proces ten indukuje niebezpiecznie wysokie napięcie w uzwojeniu wtórnym. Zjawisko to rozwija się w poszczególnych etapach podczas każdego cyklu prądu przemiennego:

1. Niesprzeciwiany prąd pierwotny wytwarza potężny strumień magnetyczny w rdzeniu, powodując jego nasycenie.
2. Ponieważ prąd pierwotny prądu przemiennego przechodzi przez zero dwa razy na cykl, strumień magnetyczny musi szybko zmienić się z nasycenia w jednym kierunku na nasycenie w kierunku przeciwnym.
3. Ta niewiarygodnie szybka zmiana strumienia magnetycznego indukuje niezwykle wysoki skok napięcia w uzwojeniu wtórnym.

To indukowane napięcie nie jest stałym, wysokim napięciem; to seria ostrych szczytów lub pików. Te skoki napięcia mogą łatwo osiągnąćkilka tysięcy woltówTak wysoki potencjał niesie ze sobą wiele poważnych zagrożeń.

• Ryzyko ekstremalnego porażenia prądem:Bezpośredni kontakt z zaciskami wtórnymi może spowodować śmiertelne porażenie prądem.
• Awaria izolacji:Wysokie napięcie może zniszczyć izolację wewnątrz transformatora prądowego, powodując jego trwałą awarię.
• Uszkodzenie instrumentu:Każdy podłączony sprzęt monitorujący, który nie jest przystosowany do tak wysokiego napięcia, ulegnie natychmiastowemu uszkodzeniu.
• Łukowanie i ogień:Napięcie może spowodować powstanie łuku elektrycznego pomiędzy zaciskami wtórnymi, co stwarza poważne ryzyko pożaru i wybuchu.

Aby zapobiec tym zagrożeniom, personel musi przestrzegać ścisłych procedur bezpieczeństwa podczas pracy z transformatorem prądowym niskiego napięcia.

Procedury bezpiecznego postępowania:

1. Potwierdź, że obwód jest zamknięty:Przed podaniem napięcia do obwodu pierwotnego należy zawsze sprawdzić, czy uzwojenie wtórne przekładnika prądowego jest podłączone do obciążenia (liczników, przekaźników) lub czy jest bezpiecznie zwarte.
2. Użyj bloków zwarciowych:Wiele instalacji zawiera bloki zaciskowe z wbudowanymi przełącznikami zwarciowymi. Urządzenia te zapewniają bezpieczny i niezawodny sposób zwarcia obwodu wtórnego przed serwisowaniem podłączonych urządzeń.
3. Krótkie naciśnięcie przed rozłączeniem:Jeśli musisz odłączyć urządzenie od obwodu pod napięciem, użyj przewodu połączeniowego, aby zewrzeć zaciski wtórne przekładnika prądowego.zanimodłączenie instrumentu.
4. Usuń złącze zwarciowe po ponownym podłączeniu:Zdjąć tylko zworkęPourządzenie jest ponownie całkowicie podłączone do obwodu wtórnego.

Przestrzeganie tych protokołów nie jest opcjonalne. Jest niezbędne dla ochrony personelu, zapobiegania uszkodzeniom sprzętu i zapewnienia ogólnego bezpieczeństwa instalacji elektrycznej.

Aplikacje i kryteria wyboru