مقدار نامی ترانسفورماتور جریان

مقدار نامی ترانسفورماتور جریان:
جریان نامی اغلب ترانسفورماتورهای جریان استاندارد در ثانویه 5 آمپر است و جریان های اولیه و ثانویه به عنوان یک نسبت، مثلاً 100/5 (صد به پنج) بیان می شوند.

این بدین معنی است که جریان اولیه 20 برابر بزرگ تر از جریان ثانویه است؛ بنابراین وقتی جریان 100 آمپری از سیم پیچ اولیه عبور کند، جریان سیم پیچ ثانویه 5 آمپر خواهد بود.

بر همین اساس، وقتی می گوییم یک ترانسفورماتور جریان 500/5 است، جریان خروجی ثانویه آن 5 و جریان اولیه اش 500 آمپر بوده که جریان اولیه 100 برابر جریان ثانویه است.

با افزایش تعداد دورهای سیم پیچی ثانویه (NS)، جریان آن نسبت به جریانی که در اولیه اندازه گیری می شود بسیار کمتر خواهد شد؛ زیرا وقتیNSافزایش می یابد، IS متناسب با همان افزایش کاهش پیدا می کند.

به عبارت دیگر، تعداد دورها و جریان در سیم پیچ های اولیه و ثانویه تناسب معکوس با یکدیگر دارند.

یک ترانسفورماتور جریان، مانند سایر ترانسفورماتورها، باید در معادله آمپر-دور صدق کند:

در نتیجه، جریان ثانویه به صورت زیر به دست می آید:

نسبت دور و نسبت جریان ترانس با هم برابر هستند و از آن جایی که سیم پیچ اولیه معمولاً یک یا دو دور دارد و تعداد دورهای سیم پیچی ثانویه چند هزار است، نسبت بین اولیه و ثانویه بسیار بزرگ خواهد بود.

برای مثال، فرض کنید جریان نامی سیم پیچی اولیه 100 آمپر و جریان خروجی سیم پیچی ثانویه 5 آمپر است.

آن گاه نسبت بین جریان های اولیه و ثانویه 100 آمپر به 5 آمپر یا 20:1 خواهد بود. به عبارت دیگر، جریان اولیه 20 برابر بزرگ تر از جریان ثانویه است.

لازم به ذکر است که ترانسفورماتور جریانی با مقدار نامی 100/5 با ترانسفورماتور جریانی با مقدار نامی 20/1 یا هر ترانسفورماتوری با نسبت دور مشابه و مقادیر متفاوت یکسان نیست.

دلیل این امر آن است که نسبت 100/5 به عنوان نسبت جریان خروجی/ورودی بیان می شود و نسبت ساده شده آن ها نیست. نسبت تعداد دورها و جریان ها در ترانسفورماتور با هم تناسب عکس دارد.

تغییرات نسبتاً بزرگ در نسبت دور ترانس های جریان را می توان با اصلاح تعداد دورهای اولیه قاب ترانس انجام داد که یک دور اولیه برابر با یک عبور است و بیش از یک عبور از قاب نسبت الکتریکی را اصلاح خواهد کرد.

در نتیجه، برای مثال، یک ترانس جریان با نسبت 300/5 را می توان با عبور سیم اولیه اصلی درون قاب به اندازه دو یا سه دور، به یک ترانس دیگر با نسبت 150/5 یا حتی 100/5 تبدیل کرد. شکل زیر این موضوع را نشان می دهد.

مثال:
یک ترانس جریان را در نظر بگیرید که اولیه اش 1 دور و ثانویه اش 160 دور دارد و با یک آمپرمتر استاندارد با مقاومت درونی 0٫2 اهم مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی جریان اولیه 800 آمپر باشد، آمپرمتر باید تمام مقیاس انحراف داشته باشد. حداکثر جریان ثانویه و ولتاژ ثانویه روی آمپرمتر را محاسبه کنید.

حل: جریان ثانویه برابر است با:

ولتاژ آمپرمتر نیز به صورت زیر محاسبه می شود:

همان طور که می بینیم، از آن جایی که ثانویه ترانس جریان به آمپرمتر وصل می شود (و مقاومت بسیار کوچکی دارد)، افت ولتاژ دو سر سیم پیچی ثانویه در جریان اولیه کامل برابر با 1 ولت است.

البته اگر آمپرمتر حذف شود، سیم پیچی ثانویه مدار باز می شود و بنابراین، ترانسفورماتور مانند یک ترانسفورماتور افزاینده عمل می کند. این به دلیل افزایش بسیار زیاد شار مغناطیس کنندگی در هسته ثانویه است.

در نتیجه، یک ولتاژ بزرگ در سیم پیچی ثانویه القا می شود که برابر با Vp(Ns/Np) است. برای مثال، فرض کنید ترانسفورماتور جریانی که بررسی کردیم، با ولتاژ 480 فاز به زمین در یک سیستم سه فاز مورد استفاده قرار گیرد.

این ولتاژ بالا به این دلیل است که نسبت ولت به دور در سیم پیچی های اولیه و ثانویه تقریباً ثابت است و از آن جایی که VS=NS×VP و مقادیرNS و VP بزرگ هستند، VS نیز بسیار زیاد خواهد بود.

به همین دلیل، یک ترانسفورماتور جریان نباید وقتی که جریان از اولیه اش می گذرد، مدار باز شود یا بدون بار مورد استفاده قرار گیرد.

این گفته مشابه این است که می گوییم یک ترانسفورماتور ولتاژ نباید اتصال کوتاه شود. اگر آمپرمتر (یا بار) حذف شود، باید یک اتصال بین ترمینال های ثانویه قرار داد تا از خطر شوک جلوگیری شود.

این ولتاژ بالا به این دلیل ایجاد می شود که وقتی ثانویه مدار باز می شود، هسته آهنی ترانسفورماتور به درجه بالایی از اشباع می رسد و چیزی برای جلوگیری از آن وجود ندارد.

در نتیجه، یک ولتاژ ثانویه غیرعادی بسیار بزرگ تولید می شود که در مثالی که بررسی کردیم مقدار آن 76٫8 کیلوولت است.

این ولتاژ بزرگ می تواند به عایق آسیب برساند یا اگر ترمینال های CT با یکدیگر اتصال پیدا کنند موجب شوک الکتریکی شود.