Základný pracovný princíp prúdových transformátorov a ako sa používajú na meranie elektrického prúdu

Prúdové transformátory (CT) sú životne dôležité komponenty v oblasti elektrotechniky, najmä v energetických systémoch a aplikáciách merania. Sú navrhnuté tak, aby presne merali elektrický prúd a zároveň poskytovali elektrickú izoláciu a bezpečnosť. Základný pracovný princíp prúdových transformátorov a spôsob ich použitia na meranie elektrického prúdu možno zhrnúť takto:

Pracovný princíp:

Prúdový transformátor pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie. Skladá sa z primárneho vinutia a sekundárneho vinutia, obe navinuté okolo magnetického jadra.

Primárne vinutie: Primárne vinutie CT je zapojené do série s vodičom, cez ktorý sa má merať prúd. Keď elektrický prúd preteká primárnym vinutím, vytvára okolo jadra magnetické pole.

Magnetické jadro: Jadro CT je zvyčajne vyrobené z vysoko priepustného materiálu, ako je železo alebo ferit, na zlepšenie magnetického spojenia medzi vinutiami.

Sekundárne vinutie: Sekundárne vinutie je navinuté na rovnakom jadre, ale je elektricky izolované od primárneho vinutia. Pozostáva z podstatne väčšieho počtu závitov ako primárne vinutie.

Indukcia napätia: Podľa Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie meniace sa magnetické pole vytvorené primárnym prúdom indukuje napätie v sekundárnom vinutí. Indukované napätie je priamo úmerné rýchlosti zmeny prúdu v primárnom vinutí.

Kľúčové vlastnosti a aplikácie:

Redukcia prúdu: CT sú navrhnuté tak, aby znížili prúd z primárneho vinutia na štandardnú, zvládnuteľnú úroveň na účely merania a ochrany. Sekundárny prúd je zvyčajne oveľa nižší ako primárny prúd, často v pomere 100:5 alebo 1000:5.

Izolácia: CT poskytujú elektrickú izoláciu medzi vysokonapäťovým primárnym okruhom a nízkonapäťovým sekundárnym okruhom. To zaisťuje bezpečnosť meracích a monitorovacích zariadení.

Presnosť: Vysoko presné CT sú vyrábané tak, aby poskytovali presné merania prúdu v rámci špecifikovanej chybovej hranice, dokonca aj pri meniacich sa podmienkach zaťaženia.

Meracie zariadenia: Sekundárny prúdový výstup CT je pripojený k rôznym meracím a monitorovacím zariadeniam, ako sú ampérmetre, voltmetre, wattmetre, merače energie a ochranné relé.

Ochranné relé: CT hrajú kľúčovú úlohu pri ochrane napájacieho systému. Používajú sa na snímanie nadprúdových stavov a poruchových prúdov, ktoré spúšťajú ochranné relé na izoláciu chybných častí systému.

Meranie a fakturácia: V aplikáciách merania elektriny sa CT používajú na meranie aktuálnej spotreby v obytných, komerčných a priemyselných prostrediach. Sekundárny prúdový výstup sa používa na výpočet spotreby energie na účely fakturácie.

Prístrojové transformátory: CT spolu s napäťovými transformátormi (VT) sa súhrnne označujú ako prístrojové transformátory. VT plnia podobnú funkciu na meranie a izoláciu napätia.