Základní princip činnosti proudových transformátorů a jak se používají k měření elektrického proudu

Proudové transformátory (CT) jsou životně důležité součásti v oblasti elektrotechniky, zejména v energetických systémech a aplikacích měření. Jsou navrženy tak, aby přesně měřily elektrický proud a zároveň poskytovaly elektrickou izolaci a bezpečnost. Základní princip činnosti proudových transformátorů a způsob jejich použití k měření elektrického proudu lze shrnout takto:

Pracovní princip:

Proudový transformátor pracuje na principu elektromagnetické indukce. Skládá se z primárního vinutí a sekundárního vinutí, obě navinuté kolem magnetického jádra.

Primární vinutí: Primární vinutí CT je zapojeno do série s vodičem, kterým má být měřen proud. Když elektrický proud protéká primárním vinutím, vytváří kolem jádra magnetické pole.

Magnetické jádro: Jádro CT je obvykle vyrobeno z vysoce propustného materiálu, jako je železo nebo ferit, aby se zlepšila magnetická vazba mezi vinutími.

Sekundární vinutí: Sekundární vinutí je navinuto na stejném jádru, ale je elektricky izolováno od primárního vinutí. Skládá se z výrazně většího počtu závitů než primární vinutí.

Indukce napětí: Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce indukuje měnící se magnetické pole vytvářené primárním proudem napětí v sekundárním vinutí. Indukované napětí je přímo úměrné rychlosti změny proudu v primárním vinutí.

Klíčové vlastnosti a aplikace:

Snížení proudu: CT jsou navrženy tak, aby snížily proud z primárního vinutí na standardní, zvládnutelnou úroveň pro účely měření a ochrany. Sekundární proud je obvykle mnohem nižší než primární proud, často v poměru 100:5 nebo 1000:5.

Izolace: CT zajišťují elektrickou izolaci mezi vysokonapěťovým primárním okruhem a nízkonapěťovým sekundárním okruhem. To zajišťuje bezpečnost měřicích a monitorovacích zařízení.

Přesnost: Vysoce přesné CT jsou vyráběny tak, aby poskytovaly přesná měření proudu v rámci specifikované chybové meze, a to i při měnících se podmínkách zatížení.

Měřicí zařízení: Sekundární proudový výstup CT je připojen k různým měřicím a monitorovacím zařízením, jako jsou ampérmetry, voltmetry, wattmetry, měřiče energie a ochranná relé.

Ochranná relé: CT hrají klíčovou roli v ochraně napájecího systému. Používají se ke snímání nadproudových podmínek a poruchových proudů, které spouštějí ochranná relé k izolaci vadných částí systému.

Měření a účtování: V aplikacích pro měření elektřiny se CT používají k měření aktuální spotřeby v obytných, komerčních a průmyslových prostředích. Sekundární proudový výstup se používá k výpočtu spotřeby energie pro účely fakturace.

Přístrojové transformátory: CT spolu s napěťovými transformátory (VT) se souhrnně označují jako přístrojové transformátory. VT slouží podobnou funkci pro měření napětí a izolaci.