Wat zijn stroomtransformatoren?

Huidige Transformers zijn een essentieel onderdeel van elke industriële installatie en worden voor verschillende toepassingen gebruikt. Ze worden gebruikt om het elektriciteitsverbruik te meten, om de elektrische infrastructuur te beschermen tegen overbelasting en kortsluiting, en om de binnenkomende spanning van hoogspanningstransmissielijnen te meten.

Ze zijn verkrijgbaar in vele stijlen, vormen en classificaties en zijn een populaire keuze voor elektriciens over de hele wereld. Deze omvatten klem-, gespleten kern- en massieve kerntypen voor laag- tot middenspanningstoepassingen.

CT's worden gebruikt om de stroom te meten die door een geleider gaat, meestal door gebruik te maken van het magnetische veld dat ontstaat terwijl de stroom door een ringkern vloeit. Deze stroom induceert vervolgens een spanning in de secundaire wikkeling.

Een CT bestaat uit een kern van gelamineerd staal, een secundaire wikkeling rond de kern en isolatiemateriaal dat de secundaire wikkelingen omringt. Wanneer stroom door een geleider gaat, genereert deze een magnetisch veld dat haaks staat op de stromingsrichting. Het resulterende magnetische veld induceert een spanning in de secundaire wikkeling van de CT, die vervolgens kan worden gemeten met een instrument of meter.

De primaire wikkeling van een CT bestaat meestal uit een zware koperen staaf die door een toroïdale kern gaat. De ring van de ringkern wordt vervolgens omwikkeld met windingen van koperdraad, soms met een donutfitting over één uiteinde. Dit type CT wordt ook wel een 'venster'-CT genoemd.

Over het algemeen is de nominale secundaire waarde van een CT 5 of 1 ampère. Dit is gebaseerd op de windingsverhouding van de secundaire wikkeling en de waarde van de hoofdbelastingsgeleider van de CT.

Nauwkeurigheidsklassen zijn onderverdeeld in meetnauwkeurigheid en beveiligings(relais)nauwkeurigheid. De meetklasse van een CT bepaalt de mate waarin de stroomfout en faseverschuiving tussen de primaire en secundaire stromen binnen een vooraf bepaalde waarde liggen. De beschermingsklasse (relaisklasse) van een CT bepaalt de omvang van de maximaal toegestane belasting voor een bepaalde CT.

Wanneer de hoofdbelastingsstroom van een CT hoger is dan de nominale waarde van de CT, kan er sprake zijn van een overmatige magnetiserende flux in de secundaire wikkeling, waardoor de secundaire isolatie kapot kan gaan. Dit kan leiden tot verlies van meetnauwkeurigheid.

Om dit probleem te voorkomen, wordt een beveiligingsrelais in de secundaire van een CT geplaatst om de stroom die door het circuit vloeit te verminderen. Hierdoor kan de CT blijven werken als meetapparaat, maar wordt ook voorkomen dat er een te hoge stroom wordt gegenereerd in de primaire wikkeling van de CT, waardoor de secundaire isolatie kapot gaat en de meetnauwkeurigheid verloren gaat.

Zoals bij alle transformatoren hebben CT's een maximale hoeveelheid energie die kan worden omgezet in een andere vorm van energie. Deze limiet wordt de ‘last’ van de CT genoemd.

Als de belasting van een CT zijn nominale capaciteit overschrijdt, verliest hij zijn nauwkeurigheid en kan hij zelfs gevaarlijk worden in het gebruik, omdat hij schade kan veroorzaken aan aangesloten instrumenten. Dit is de reden waarom de belasting van een CT moet worden gemeten om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de specificaties van zijn toepassing.