Het basiswerkingsprincipe van stroomtransformatoren en hoe ze worden gebruikt om elektrische stroom te meten

Stroomtransformatoren (CT's) zijn essentiële componenten op het gebied van elektrotechniek, met name in energiesystemen en meettoepassingen. Ze zijn ontworpen om de elektrische stroom nauwkeurig te meten en tegelijkertijd elektrische isolatie en veiligheid te bieden. Het fundamentele werkingsprincipe van stroomtransformatoren en hoe ze worden gebruikt om elektrische stroom te meten, kan als volgt worden samengevat:

Werkend principe:

Een stroomtransformator werkt volgens het principe van elektromagnetische inductie. Het bestaat uit een primaire wikkeling en een secundaire wikkeling, beide gewikkeld rond een magnetische kern.

Primaire wikkeling: De primaire wikkeling van de CT is in serie verbonden met de geleider waardoor de stroom moet worden gemeten. Wanneer elektrische stroom door de primaire wikkeling vloeit, genereert deze een magnetisch veld rond de kern.

Magnetische kern: De kern van de CT is doorgaans gemaakt van een zeer permeabel materiaal, zoals ijzer of ferriet, om de magnetische koppeling tussen de wikkelingen te verbeteren.

Secundaire wikkeling: De secundaire wikkeling is op dezelfde kern gewikkeld, maar is elektrisch geïsoleerd van de primaire wikkeling. Het bestaat uit een aanzienlijk groter aantal windingen dan de primaire wikkeling.

Inductie van spanning: Volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie induceert het veranderende magnetische veld dat door de primaire stroom wordt gecreëerd een spanning in de secundaire wikkeling. De geïnduceerde spanning is direct evenredig met de snelheid waarmee de stroom in de primaire wikkeling verandert.

Belangrijkste kenmerken en toepassingen:

Stroomreductie: CT's zijn ontworpen om de stroom van de primaire wikkeling te reduceren tot een standaard, beheersbaar niveau voor meet- en beveiligingsdoeleinden. De secundaire stroom is doorgaans veel lager dan de primaire stroom, vaak in een verhouding van 100:5 of 1000:5.

Isolatie: CT's zorgen voor elektrische isolatie tussen het primaire hoogspanningscircuit en het secundaire laagspanningscircuit. Dit waarborgt de veiligheid van meet- en monitoringapparatuur.

Nauwkeurigheid: CT's met hoge precisie worden vervaardigd om nauwkeurige stroommetingen te leveren binnen een gespecificeerde foutmarge, zelfs onder variërende belastingsomstandigheden.

Meetapparatuur: De secundaire stroomuitgang van CT's is verbonden met verschillende meet- en bewakingsapparatuur, zoals ampèremeters, voltmeters, wattmeters, energiemeters en beveiligingsrelais.

Beschermende relais: CT's spelen een cruciale rol bij de bescherming van het stroomsysteem. Ze worden gebruikt om overstroomomstandigheden en foutstromen te detecteren, die beveiligingsrelais activeren om defecte delen van het systeem te isoleren.

Meten en factureren: Bij toepassingen voor elektriciteitsmeting worden CT's gebruikt om het huidige verbruik in residentiële, commerciële en industriële omgevingen te meten. De secundaire stroomopbrengst wordt gebruikt om het energieverbruik voor factureringsdoeleinden te berekenen.

Instrumenttransformatoren: CT's worden samen met spanningstransformatoren (VT's) gezamenlijk instrumenttransformatoren genoemd. VT's hebben een vergelijkbare functie voor spanningsmeting en -isolatie.