Wat is een eenfasige stroomtransformator voor binnen? Hoe werkt het?

Stroomtransformatoren zijn onmisbare kerninstrumenten bij het meten, beveiligen en monitoren van energiesystemen. Of het nu gaat om distributieruimten in fabrieken, onderstations of om verdeelkasten in gebouwen, ze zijn vrijwel overal te vinden waar stroommeting nodig is. Eénfasige stroomtransformatoren voor binnen spelen, als het meest gebruikte type, een cruciale rol bij het omzetten van grote stromen in hoogspanningslijnen- in kleinere stromen die geschikt zijn voor veilig gebruik door instrumenten en relais. In dit artikel worden op systematische wijze de definitie, de structuur en het werkingsprincipe van eenfasige stroomtransformatoren voor binnenshuis geïntroduceerd, waardoor elektroprofessionals en beginners een duidelijk inzicht krijgen.

Een stroomtransformator (CT) is een gespecialiseerd meet- en transformatieapparaat. De kernfunctie ervan is om grote stromen in een energiesysteem proportioneel om te zetten in standaard kleinere stromen. Doorgaans zet het een grote primaire stroom om in een standaard 5A- of 1A-uitgang aan de secundaire zijde, waardoor een veilig gebruik van secundaire apparatuur zoals vermogensmeetinstrumenten, ampèremeters, wattmeters en relaisbeveiligingsapparaten wordt gegarandeerd.
Waarom is deze conversie nodig? Er zijn twee redenen: ten eerste bereikt de lijnstroom in voedingssystemen vaak honderden of zelfs duizenden ampère, waardoor directe aansluiting op gewone instrumenten onmogelijk is. Ten tweede kunnen hoog-lijnen niet rechtstreeks worden aangesloten op meetinstrumenten; Anders lopen operators het risico op een elektrische schok. Stroomtransformatoren bereiken elektrische isolatie via het principe van elektromagnetische inductie, waarbij zowel de stroom proportioneel wordt verminderd als de hoge-spanningszijde volledig wordt geïsoleerd van het- lagespanningssecundaire circuit, waardoor de veiligheid van het meetpersoneel en de apparatuur fundamenteel wordt gegarandeerd.

Binnen: Dit verwijst naar een transformatormodel dat speciaal is ontworpen voor installatie binnenshuis. De isolatiestructuur, het beschermingsniveau van de behuizing en de kruipafstand zijn ontworpen voor binnenomstandigheden en zijn niet geschikt voor direct gebruik in vochtige, vuile of aan regen- blootgestelde buitenomgevingen.
Eén-fase: dit betekent dat elke transformator de stroom van slechts één faselijn meet, waarbij één eenheid per fase is geconfigureerd. Als in een drie--fasesysteem drie-stroommetingen nodig zijn, zijn doorgaans twee of drie enkel-fasige transformatoren nodig (afhankelijk van de bedradingsmethode). Vergeleken met drie-geïntegreerde stroomtransformatoren, zijn enkel-fasige stroomtransformatoren kleiner en flexibeler qua installatie, waardoor plaatsing in diverse verdeelkasten, schakelapparatuur en meetkasten wordt vergemakkelijkt.

Eenfasige stroomtransformatoren voor binnenshuis bestaan ​​hoofdzakelijk uit de volgende onderdelen, van buiten naar binnen:
1. Kern
De kern is de kern van het magnetische circuit van de transformator, doorgaans gemaakt van gestapelde platen van siliciumstaal met hoge{0}}permeabiliteit, die een gesloten magnetische fluxlus vormen. Het materiaal en de dwarsdoorsnede van de kern zijn rechtstreeks van invloed op de nauwkeurigheidsklasse en de foutkenmerken van de transformator. Meettransformatoren vereisen een hoge kernpermeabiliteit en een laag hysteresisverlies; Beveiligingstransformatoren geven prioriteit aan het vermogen van de kern om voortijdige verzadiging bij hoge- stroomfouten te voorkomen.
2. Primaire wikkeling (primaire spoel)
De primaire wikkeling heeft zeer weinig windingen, meestal slechts één tot enkele windingen, soms rechtstreeks gevormd door een stroomrail of koperen staaf die door de kern gaat. De primaire wikkeling is in serie verbonden met de gemeten voedingslijn en de grote primaire stroom vloeit door deze wikkeling en genereert een magnetisch veld.
3. Secundaire wikkeling (Secondary Coil) De secundaire wikkeling heeft meer windingen en is om de ijzeren kern gewikkeld. Het bereikt elektromagnetische koppeling met de primaire wikkeling via het magnetische veld van de ijzeren kern, waardoor een secundaire stroom wordt geïnduceerd. De twee aansluitingen van de secundaire wikkeling zijn meestal gemarkeerd met S1 en S2 (of K1 en K2) voor externe instrument- en relaisaansluiting.
4. Isolator De isolator wikkelt zich rond de ijzeren kern en wikkeling, waardoor het primaire hoog-spanningscircuit volledig wordt geïsoleerd van het secundaire laag-circuit. Gebruikelijke isolatiemethoden voor stroomtransformatoren binnenshuis zijn onder meer het gieten van epoxyhars (monolithisch gieten, goede isolatie, compacte structuur) en isolerend papier omwikkelen met vernis (traditioneel proces, geschikt voor producten met een grote- capaciteit).
5. Behuizing en montagebeugel De behuizing is meestal een monolithisch gegoten epoxyhars of een metalen behuizing. Installatiemethoden omvatten typen door- muren, palen en doorvoeren, waarbij verschillende vormen worden geselecteerd, afhankelijk van de installatielocatie en circuitstructuur.

Het werkingsprincipe van eenfasige stroomtransformatoren voor binnenshuis is gebaseerd op de wet van Faraday over elektromagnetische inductie. De essentie is dezelfde als die van een transformator, maar de bedrijfsomstandigheden zijn aanzienlijk verschillend. Het basiswerkproces is als volgt:
Wanneer de primaire stroom I₁ door de primaire wikkeling (N₁ windingen) in het te testen circuit stroomt, genereert de stroom, volgens de wet van Ampere, een wisselende magnetische flux Φ in de ijzeren kern. Deze wisselende magnetische flux passeert de secundaire wikkeling met N₂-windingen, en volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie wordt een secundaire elektromotorische kracht geïnduceerd in de secundaire wikkeling, waardoor een secundaire stroom I₂ wordt gegenereerd in het secundaire circuit dat is verbonden met de belasting (interne weerstand van het instrument).
Het belangrijkste verschil tussen een stroomtransformator en een transformator is: een transformator werkt onder bijna-geen-belasting of onder belasting, en de secundaire spanning varieert met de belasting; terwijl een stroomtransformator normaal werkt met de secundaire zijde in een toestand van bijna-kortsluiting- (met minimale interne weerstand van het instrument), en de secundaire stroom een ​​vaste proportionele relatie heeft met de primaire stroom, onafhankelijk van de belastingsgrootte. Vanwege deze eigenschap mag de secundaire zijde van een stroomtransformator nooit met een open circuit worden gebruikt. Eenmaal open- zal de magnetische flux door de kern dramatisch toenemen als gevolg van het verlies van demagnetiserende ampère-windingen aan de secundaire zijde, wat leidt tot over-kernverzadiging en het induceren van een gevaarlijk hoge spanning (tot enkele kilovolt) aan de secundaire zijde, waardoor de veiligheid van apparatuur en personeel ernstig in gevaar komt.

Nadat u het werkingsprincipe heeft begrepen, is het ook noodzakelijk om bekend te zijn met de volgende belangrijke parameters:
Nominale stroomverhouding (transformatieverhouding): zoals 100/5, 200/5, 400/5, enz., die de verhouding vertegenwoordigt van de nominale stroom aan de primaire zijde tot de nominale stroom aan de secundaire zijde, is de primaire parameter voor selectie.
Nauwkeurigheidsklasse (precisiegraad): Vaak gezien zijn 0,1, 0,2, 0,5 (voor meting) en 5P, 10P (voor bescherming). Hoe kleiner het getal, hoe hoger de nauwkeurigheid. Voor verschillende toepassingen moeten verschillende kwaliteiten worden geselecteerd.
Nominale secundaire belasting (VA): Dit verwijst naar het schijnbare vermogen dat overeenkomt met de maximaal toegestane impedantie aangesloten op de secundaire zijde van de stroomtransformator. Gangbare waarden zijn 5VA, 10VA, 15VA, 30VA, etc. De totale impedantie van de aangesloten instrumenten mag deze waarde niet overschrijden; anders zal de fout toenemen.
Nominale isolatiespanning (Um): Dit geeft de isolatieweerstandsspanningsklasse aan van de primaire zijde van de stroomtransformator naar aarde en naar de secundaire zijde, zoals 0,72 kV, 3,6 kV, 7,2 kV, enz.

Scenario's Enkel{0}}fase stroomtransformatoren voor binnenshuis worden veel gebruikt in de volgende toepassingen: meet- en beveiligingscircuits in stroomdistributiesystemen in fabrieken; stroomdetectie in 10 kV-schakelapparatuur en laagspanningsverdeelkasten; huidig

bemonstering in relaisbeveiligingsapparaten van onderstations; energiemeetkasten in distributieruimten van gebouwen; en stroombewakingscircuits in industriële automatiseringssystemen.

Vraag 1: Waarom kan de secundaire kant van een stroomtransformator geen open- circuit hebben?
A: Wanneer de secundaire zijde open-is, verliest de magnetische flux in de ijzeren kern het demagnetiserende effect van de secundaire stroom, waardoor een scherpe toename van de magnetische flux ontstaat. Dit veroorzaakt een hoge spanning van enkele duizenden volts aan de secundaire zijde, wat gemakkelijk kan leiden tot defecte isolatie van de stroomtransformator en ongelukken met elektrische schokken. De secundaire zijde moet worden kortgesloten-voordat het instrument wordt gedemonteerd.

Vraag 2: Is het veiliger om een ​​grotere transformatieverhouding voor de stroomtransformator te kiezen?
Antwoord: Niet noodzakelijkerwijs. Een te grote transformatieverhouding zal resulteren in een onvoldoende secundaire stroom onder normale belasting, waardoor de meetfouten en onnauwkeurige instrumentaflezingen toenemen. Er moet een geschikte transformatieverhouding worden geselecteerd op basis van de werkelijke maximale belastingsstroom; over het algemeen verdient een normale bedrijfsstroom van 60% tot 80% van de nominale primaire stroom de voorkeur.

Vraag 3: Kunnen stroomtransformatoren voor binnenshuis buiten worden geïnstalleerd?
A: Nee. De isolatiestructuur en de kruipafstand van stroomtransformatoren voor binnenshuis zijn ontworpen voor een schoon binnenmilieu. Vochtige, vuile en ultraviolette omgevingen in de buitenlucht versnellen de veroudering van de isolatie, wat leidt tot kruipflashover of kapotte isolatie. Er moeten speciale buitenstroomtransformatoren worden gebruikt.