Voolutrafod (CT)
Voolutrafod (CT) on spetsiaalsed elektriinstrumendid, mida kasutatakse vahelduvvoolu (AC) mõõtmiseks ja jälgimiseks või kõrgendatud voolutaseme tuvastamiseks elektrisüsteemides. Need instrumendid täidavad olulist funktsiooni kaitse tagamisel ja täpsete mõõtmisrakenduste võimaldamisel. Vähendades tõhusalt kõrgeid vooluväärtusi standardiseeritud tasemele, tagavad CT-d mõõtmiste ohutu sooritamise ja võimaldavad süsteemis omavahel ühendatud seadmete nõuetekohast toimimist.
Primaarmähis koosneb ühest suure ristlõikepinna pöördest, mis on ühendatud järjestikku suure voolujuhtmega. Sekundaarmähis koosneb paljudest väikese ristlõikepindalaga pööretest. Sekundaarmähis on voolu mõõtmiseks ühendatud tavalise ampermeetriga.
Voolutrafo tööpõhimõte
Voolutrafod kasutavad tõhusaks toimimiseks elektromagnetilise induktsiooni põhimõtet. Need seadmed koosnevad kahest olulisest elemendist: primaar- ja sekundaarmähisest. Primaarmähis on ühendatud tugeva vooluahelaga järjestikku, tekitades voolava vooluga võrdelise magnetvälja.
Seevastu sekundaarmähis on ühendatud seadmetega, mida kasutatakse mõõtmiseks või kaitse tagamiseks. See on tahtlikult konstrueeritud primaarmähisega võrreldes erineva pöörete arvuga, mis määrab teisendussuhte. Järelikult tekitab sekundaarmähis voolu, mis peegeldab täpselt primaarvoolu proportsionaalsust.
Voolutrafod on põhimõtteliselt astmelised trafod, mis suurendavad pinget ja vähendavad voolutugevust sekundaarmähises.
Trafode puhul on sekundaar- ja primaarvoolu suhe võrdne primaar- ja sekundaarmähise pöörete suhtega, mis on esitatud järgmiselt:
Voolutrafo puhul on pöörete suhe üsna kõrge ja seetõttu on sekundaar- ja primaarvoolude suhe oluliselt kõrge.
CT suhted on tavaliselt suurusjärgus 500:2, 200:1. CT suhe 500:2 tähendab muundamist primaarvoolult 500A sekundaarvooluks 2A.
Voolutrafode tüübid
Voolutrafodel on konstruktsiooni ja isolatsiooni tüübi järgi erinevad variatsioonid. Need on jagatud kahte suurde kategooriasse: sise- ja välistingimustes.
Sisevoolutrafo
Sisevoolutrafosid kasutatakse siseruumides ja need võib ehituse põhjal jagada kolme põhitüüpi:
1: varda tüüp CT
Need voolutrafod kasutavad primaarmähisena metallvardaid ja seetõttu nimetatakse neid varrastüüpi voolutrafodeks.
2: pesa/akna/rõnga tüüp CT
Need voolutrafod on õõnsa kujuga ja primaarjuht asetatakse sellest avausest väljapoole:
3: jagatud südamiku tüüpi CT
See on spetsiaalne voolutrafo, mida saab jagada kaheks osaks. Selline paigutus võimaldab hõlpsat juurdepääsu konstruktsiooni ja mähiste avamiseks.
3: haava tüüp CT
Nende voolutrafode primaarmähised on keritud ümber kesksüdamiku. Pöörete arv peab olema ühest suurem.
Sisevoolutrafosid saab jagada ka isolatsiooni alusel; nende hulka kuuluvad lint-isolatsiooniga voolutrafod ja valuvaigu isolatsiooniga voolutrafod.
Välisvoolutrafo
Välisvoolutrafod paigaldatakse välitingimustesse ja neid saab tööpõhimõtte alusel jagada. Kuna need on välitingimustes, vajavad need tööks nii isolatsiooni kui ka jahutust. Enamasti kasutatakse isolatsioonivahendina trafoõli. Õliga täidetud voolutrafod liigitatakse veel järgmiselt:
1: pingestatud paagi tüüp CT
Pinge all olev paak tähendab, et CT paaki hoitakse süsteemi pingel. Gravitatsioonipunkt asub kõrgusel.
2: Dead Tank Type CT
Surnud paak tähendab, et CT paak hoitakse maanduspotentsiaalil. Gravitatsioonipunkt on madalam kui Live tanki CT-del.
Mõõtevoolutrafo
Neid voolutrafosid kasutatakse ainult mõõtmise ja näidu eesmärgil. Mõõtetüüpi voolutrafod on ette nähtud mõõtmisfunktsioonide täpsuse tagamiseks nimivoolu piires. Niipea, kui vool ületab nimipiirid, voolu mõõtmise CT-d küllastuvad, et piirata sellesse voolu. Siiski on mõõte-CT-del madalamad koormusväärtused võrreldes kaitsevoolutrafodega. Mõõtmisklassi CT esindab enamasti kolm parameetrit.
Need parameetrid hõlmavad täpsust, mõõteklassi ja voolutrafo koormust. Alla CT on 0,3% veapiirist, mõõteklass on tähistatud tähega 'B' ja koormus 0,9 Ω.
Kaitsevoolutrafo
Neid voolutrafosid kasutatakse ainult kaitsefunktsioonide jaoks. Need CT-d töötavad laias vahemikus nii nimi- kui ka rikkevooludes. Seetõttu on kaitse-CT-del lineaarne reaktsioon nende nimivoolutasemest kuni 20 korda. Kaitsevoolutrafod on tähistatud nende 'C' väärtustega, mis näitavad veasuhet ja klemmi pinge väärtusi.
C-klassi CT-de puhul on veapiir alla 3%, standardkoormus 2Ω, sekundaarpinge 200V.
Voolutrafode pöördesuhe
Suuremad voolutrafo suhted on konverteeritavad väiksemateks, muutes primaarmähise silmuste arvu. Mõelge tavalisele 300/5A CT konstruktsioonile, kus üle akna liigub üks primaarmähis, mida nimetatakse ühekäiguliseks CT-ks. Sama saab ümber konfigureerida, viies primaarmähise kaks või kolm korda üle akna, mida nimetatakse kahe- või kolmekäiguliseks CT-ks.
Primaarmähise kahe läbikäiguga saab 300/5A teisendada samaväärseks 150/5A CT-ks. Sarnaselt primaarmähise kolme läbikäiguga saab 300/5A teisendada samaväärseks 100/5A CT-ks.
Näide: Arvutage sekundaarvool ja pinge
Mõelge viie esmase ja 300 sekundaarpöördega varda CT-le, mida kasutatakse koos sisetakistusega 0,5 oomi ampermeetriga. Ampermeeter peaks tagama täieliku läbipainde, kui primaarvool jõuab 1000A-ni.
Sekundaarvoolu annab:
Pinge arvutamine oomi seaduse järgi:
Järeldus
Voolutrafod on instrumenditrafod, mida kasutatakse suurte voolutugevuste mõõtmiseks, mida ei saa mõõta standardsete ampermeetritega. Voolutrafod pakuvad elektrivõrkudes nii mõõtmis- kui ka kaitsefunktsioone.