Stroomtransformator (CT): Definitie, Toepassingen en Werkingsprincipe

Stroomtransformator

Een stroomtransformator is een meettransformator. Het lijkt op de spannings.transformator, maar in plaats van spanning te transformeren, wordt het gebruikt om stroom te transformeren.

Definitie:

„Het hoofddoel is om de stroom van hoogspannings-transmissielijnen op te trekken of af te trekken. De stroom in de secundaire winding is evenredig met die van de primaire winding, maar de grootte van de stroom is verminderd.”

Het hoofddoel is wisselstroom meten.

Waarom Gebruiken We de Stroomtransformator?

De vraag rijst waarom we stroomtransformatoren gebruiken. Aangezien we de spannings.transformator hebben om spanning op te trekken/af te trekken…

1. Een standaard amperemeter (meetinstrument) is niet in staat om hoge stroomwaarden aan te kunnen en kan niet aan een hoogspanningslijn (transmissielijn) worden aangesloten. Om de werkelijke stroom in de transmissielijn te meten met een standaard amperemeter, gebruiken we een stroomtransformator, omdat de stroom in de secundaire winding evenredig is met die van de primaire winding, maar de grootte is verminderd.
2. Het wordt gebruikt om het meetinstrument van hoogspanningslijnen te isoleren.
3. Het wordt gebruikt om stroomingang te geven aan relais voor beschermingsdoeleinden (vanaf hoge transmissielijn), als we een relais willen bedienen, gebruiken we CT die stroom in de secundaire produceert evenredig aan de primaire maar de grootte van de stroom verminderd.

Werkingsprincipe:

De basiswerking van CT is vergelijkbaar met die van PT, maar de primaire winding van de stroomtransformator is in serie geschakeld met hoogspanningslijnen. Aangezien de stroom in hoge-magnitude lijnen zeer groot is, zou een kleine diameter van de primairedraad beschadigd raken. Daarom is de primaire spoel een zware draad. Aangezien de secundaire stroom van CT evenredig is met de primaire, maar verminderd is tot een kleine magnitude. Wat is nu de wikkelverhouding van primaire en secundaire windingen? Laten we de basisvergelijking van transformatorstroom en aantal windingen bekijken.

N_SI_S = N_PI_P

N_S/N_P = I_P/I_S

Volgens deze relatie zien we dat de wikkelverhouding van de secundaire groter is en de primaire minder windingen heeft om de stroom af te trekken.

Omdat de primaire spoel in serie is met de energielijn, heet het ook „serietransformator”.

De secundaire winding is gewonden op het gelamineerde kernmateriaal met laag-verlies magnetisch materiaal van grote doorsnede.

In de stroomtransformator is de belasting aangesloten op de secundaire winding zeer klein om de secundaire te beschermen tegen hoge-spanningsdoorbraak. Op dit punt moet het bovenstaande punt begrepen worden om CT te gebruiken.

Dit is een aftrafotransformator omdat de secundaire winding groter is dan de primaire winding.

N_S/N_P = I_P/I_S

Stel dat de wikkelverhouding 10:1 is, wat betekent (N_S/N_P = 10/1 = I_P/I_S) dat de primaire stroom tien keer groter is dan de secundaire stroom, maar de primaire spanning tien keer kleiner is dan de secundaire spanning.

N_S/N_P = V_S/V_P = 10/1

„De impedantie (de belasting) aangesloten op de secundaire is zeer klein.”

Om dit te begrijpen, laten we aannemen:

• Als R_L=1Ω, dan is de spanningsval bij R_L V_O=IR = (1A)(1Ω) = 1V
• Als R_L=10Ω, dan is de spanningsval bij R_L V_O=IR = (1A)(10Ω) = 10V
• Als R_L=100Ω, dan is de spanningsval bij R_L V_O=IR = (1A)(100Ω) = 100V
• Als R_L=1kΩ, dan is de spanningsval bij R_L V_O=IR = (1A)(1kΩ) = 1kV.

Nu waarnemen we uit de bovenstaande berekening dat als R_L toeneemt, de V_O over R_L toeneemt. Er is een bepaalde limiet van R_L die aan de secundaire winding kan worden aangesloten. Als R_L deze limiet overschrijdt, treedt flashover op en brandt de CT uit. We kunnen R_L niet verwijderen, want als R_L wordt verwijderd, wordt de weerstand oneindig (∞) en treedt flashover op. Als R_L de minimumwaarde overschrijdt, brandt de CT uit.

We mogen de secundaire winding niet loskoppelen van de nominale belasting;

„De belasting is gedefinieerd als de last aangesloten over de secundaire winding.”

Daarom wordt CT altijd in kortsluiting bediend. De last (de belasting) is gedefinieerd als het product van stroom & spanningen (VA) van de secundaire. CT is in staat om laag vermogen aan te kunnen.

Stroomtransformatieverhouding:

„De verhouding van primaire stroom tot secundaire stroom heet de stroomtransformatieverhouding.”

De primaire stroom van de transmissielijn is boven de 10–3000 A of hoger, terwijl de secundaire stroom rond de 0,1 A – 5 A ligt.