Tipi di trasformatori di corrente e applicazioni

Nel nostro articolo precedente, Abbiamo trattato i principi di base della progettazione e del funzionamento dei trasformatori di corrente (TA). Ora discuteremo alcuni tipi di TA comuni e le loro applicazioni.

TA di misura standard

I trasformatori di corrente di misura standard vengono utilizzati insieme agli amperometri per misurare correnti elevate che vengono ridotte a un rapporto di uscita standard di 5 A o 1 A. Il valore VA del TA è abbinato al valore VA dello strumento di misura o dell'amperometro.                                      

Un trasformatore di corrente della serie 200/5 A FSD viene utilizzato insieme a un amperometro a ferro mobile con scala da zero a 200 A. L'amperometro è calibrato in modo che la deflessione di fondo scala (FSD) si verifichi quando l'uscita del trasformatore di corrente è pari a 5 A.

Il carico R dell'amperometro deve essere il più basso possibile per offrire un circuito quasi corto per garantire una corrente secondaria non ostruita. Anche il carico R utilizzato in combinazione con un voltmetro deve essere il più basso possibile per mantenere bassa la tensione secondaria del TA per una maggiore precisione.

I valori VA tipici dei trasformatori di corrente di misura standard sono 2,5, 5 e 10 VA. È importante che i trasformatori di corrente di misura saturino a un livello tale da garantire la sicurezza dello strumento di misura in caso di corrente superiore a quella nominale o in condizioni di guasto.

Se l'amperometro viene rimosso dal circuito, l'avvolgimento secondario diventa effettivamente aperto e il trasformatore si comporta come un trasformatore step-up. Ciò è dovuto in parte al forte aumento del flusso magnetizzante nel nucleo del TA, poiché nell'avvolgimento secondario non c'è una corrente contraria che lo impedisca.

Ciò può comportare l'induzione di una tensione molto elevata nell'avvolgimento secondario, pari al rapporto tra V_p × (N_s/N_p) che si sviluppa sull'avvolgimento secondario.

Per questo motivo, un trasformatore di corrente non deve mai essere lasciato a circuito aperto. Se l'amperometro (o il carico) deve essere rimosso, si deve prima mettere in cortocircuito i terminali secondari per eliminare il rischio di scosse.

Rapporto di rotazione

Il rapporto di spire di un trasformatore di corrente può essere modificato utilizzando più spire. L'esempio seguente mostra come un TA da 300/5 A possa essere utilizzato come un TA da 100/5 A utilizzando tre spire primarie per ridurre il rapporto di spire da 60:1 a 20:1. Ciò consente di utilizzare un trasformatore di corrente di potenza superiore per misurare correnti inferiori. In questo modo è possibile utilizzare un trasformatore di corrente di potenza superiore per misurare correnti inferiori.

I limiti per l'errore di rapporto per i trasformatori di corrente di misura di Classe 3 e Classe 5 sono indicati di seguito.

L'errore di rapporto è rispettivamente di 3% e 5%, senza alcun requisito per lo spostamento di fase ±.

Le applicazioni dei trasformatori di corrente di misura di Classe 3 e Classe 5 comprendono:

• Protezione da sovraccarico
• Monitoraggio della corrente Generatori trifase
• Dispositivi di controllo
• Pannelli di controllo
• Controllo e monitoraggio dei quadri elettrici
• Distribuzione

Sebbene sia auspicabile avere uno sfasamento nullo tra corrente primaria e secondaria, per i TA di misura da 5 A non è così importante, poiché gli amperometri indicano solo l'entità della corrente.

CT di misurazione

Un trasformatore di corrente di misura è progettato per misurare la corrente in modo continuo e lavorare con precisione entro l'intervallo di corrente nominale. I limiti di errore di corrente e di sfasamento sono determinati dalla classe di precisione. Le classi di precisione sono: 0,1, 0,2, 0,5 e 1.

In wattmetri, contatori di energiae fattore di potenza Lo sfasamento dei contatori produce errori. Tuttavia, l'introduzione di contatori elettronici di potenza ed energia ha permesso di calibrare l'errore di fase della corrente.

Quando la corrente supera il valore nominale, il TA di misura si satura, limitando così il livello di corrente all'interno dello strumento. I materiali del nucleo per questo tipo di TA hanno in genere un basso livello di saturazione, come il nanocristallino.

Le serie AP e AQ di Nuvotem sono trasformatori di corrente di precisione con un'accuratezza tipica di 0,1-0,2%, che li rende adatti alle applicazioni che richiedono un'elevata accuratezza e uno sfasamento minimo.

Protezione CT

Un trasformatore di corrente di protezione è progettato per funzionare ben oltre il campo di sovracorrente. Ciò consente ai relè di protezione di misurare con precisione le correnti di guasto, anche in condizioni di corrente molto elevata. La corrente secondaria viene utilizzata per azionare un relè di protezione che può isolare una parte del circuito di alimentazione in condizioni di guasto.

Il materiale del nucleo di questo tipo di tomografia computerizzata ha un elevato livello di saturazione ed è normalmente realizzato in acciaio al silicio.

Tensione del punto di ginocchio

Oltre il punto K, è necessario aumentare la corrente in misura maggiore per ottenere un aumento della tensione. Questo perché la curva oltre il punto K diventa non lineare. La tensione al punto K (V_k) è chiamato il tensione del punto di ginocchio.

Il tensione del punto di ginocchio di un trasformatore di corrente è definita come la tensione alla quale un aumento di 10% della tensione del secondario del TA comporta un aumento di 50% della corrente secondaria. Ciò significa anche che un aumento di corrente di 50% porterà a un aumento di tensione di soli 10%.

La tensione del punto di ginocchio è importante per i TA di classe di protezione, cioè quando il TA è utilizzato per scopi di protezione.

Il onere di protezione CT è piuttosto elevato rispetto a quello di un TA di classe metering, il che significa che la caduta di tensione attraverso il TA onere sarà elevata. Pertanto, la tensione del punto di ginocchio di un TA di classe di protezione deve essere superiore alla caduta di tensione attraverso il carico per mantenere il nucleo del TA nella sua zona lineare.

I trasformatori di corrente di protezione sono solitamente definiti in termini di errore composito in corrispondenza di un fattore limite di precisione, vale a dire la precisione che il trasformatore di corrente manterrà quando la corrente primaria che scorre è molte volte superiore al normale in una situazione di guasto.

Le classi standard per i TA di protezione sono 5P 10 e 10P 10, dove P è la designazione della protezione. Il numero prima di P indica la percentuale di errore composito. Il numero dopo la lettera indica il fattore di corrente primaria fino al quale si ottiene l'errore composito, ovvero 10 volte la corrente primaria nominale in 5P 10 e 10P 10.

I dispositivi di protezione specificano normalmente la classificazione della CT destinata a far funzionare il dispositivo di protezione in questione.

Talema produce una vasta gamma di prodotti standard e personalizzati a 50/60 Hz. trasformatori di corrente toroidali. Ogni serie è progettata con caratteristiche specifiche in pacchetti compatti per soddisfare la maggior parte delle applicazioni. Sono disponibili sia opzioni per il montaggio su scheda che per il cavo volante, oltre alla possibilità di utilizzare connettori IDC o a due vie.