İçindekiler
Akım Transformatörünün Arkasındaki Basit Fikir
Modern elektrik sistemlerini yönetilebilir kılan bir ekipman varsa, o da akım transformatörüdür. Orada öylece duran, genellikle bir baranın etrafına kenetlenmiş veya bir şalt sisteminin içine sıkışmış, sessizce işini yapan şeylerden biridir. Transformatöre bakarken akım transformatörü Çalışma prensibi, aslında çok basit bir gözlemle başlar: yüksek voltajı doğrudan ölçmek tehlikelidir.
11kV'luk bir hatta standart bir ampermetre koyamazsınız. Bu son derece kötü bir fikir olurdu. Dolayısıyla, tüm mantık sistemden akan gerçek akımın güvenli, küçültülmüş bir kopyasını yaratmaya dayanıyor. Bu karmaşık bir teknolojiden ziyade temel fiziğin akıllıca bir uygulamasıdır. Cihaz esasen oransal bir düşürücü görevi görerek sayaçların ve rölelerin güvenli, standart seviyelerde çalışmasını sağlarken birincil iletkenden geçen ölümcül gerilimlerden izole edilmesini sağlıyor.
Elektromanyetik İndüksiyon Burada Nasıl Uygulanır?
Çekirdek ve Sargılar
Fiziksel olarak bir akım transformatörü aldatıcı derecede basit görünür. Genellikle yüksek geçirgenliğe sahip silikon çelikten yapılmış ferromanyetik bir çekirdek ve ardından sargılar vardır. Ancak voltajla ilgilenen standart bir güç transformatörünün aksine, bu transformatör kesinlikle akıma odaklanır.
Eğer bir tanesini açacak olursanız, sadece tek bir çubuktan ya da merkezdeki bir delikten geçen düz bir iletkenden ibaret olabilecek bir birincil sargı görürsünüz. İkincil sargı çekirdeğin etrafına yüzlerce kez sarılmıştır. Alternatif akım bu birincil iletkenden geçtiğinde, etrafında bir manyetik alan yaratır. Bu alan değişir, genişler ve çöker, bu da ikincil sargıda bir voltaj indükler. İkincil devre kapalı olduğundan (genellikle bir sayaç veya röle aracılığıyla), bu indüklenen voltaj ikincil bir akımı yönlendirir.
Büyüleyici olan kısım ise ilişkidir. Primerde 1 tur ve sekonderde 100 tur varsa, 100 Amperlik bir primer akımı, kayıp olmadığı varsayılarak sekonderde tam olarak 1 Amperi indükleyecektir. Bu orantılı bir aynadır.
Yük ve Doğruluk
Burada, ders kitabı tanımlarında genellikle gözden kaçan bir nüans vardır. Bu da “yük” kavramıdır. İnsanlar transformatörün ne olursa olsun mükemmel bir akım ürettiğini düşünme eğilimindedir, ancak bu tamamen doğru değildir. Doğruluk büyük ölçüde sekondere bağlı toplam empedansa bağlıdır.
Yük (sayaçların veya kabloların yükü) çok yükselirse, çekirdek doymaya başlar. Doygunluk gerçekleştiğinde, dalga biçimi bozulur ve okuma yanlış olur. Bu biraz bir arabayı yokuş yukarı itmeye çalışmak gibidir; işler kaymaya başlamadan önce sadece çok fazla güç kullanılabilir. Pratikte bu, teknisyenlerin tek bir CT devresinde kaç cihazın zincirleme bağlandığı konusunda dikkatli olması gerektiği anlamına gelir.
Benzersiz Güvenlik Kurallarına Uyulması
İkincil Neden Açık Olamaz?
Sahadaki herkesin saygı duyduğu yazılı olmayan kurallardan biri şudur: Birincil enerjiliyken bir akım transformatörünün sekonderini asla açık devre yapmayın. Bu, gerçekleştiğini görene ya da gerçekleştiğini duyana kadar kulağa teorik gelen şeylerden biridir.
Normal çalışma altında, sekonder sargının kapalı devresi nüve akısını düşük tutan bir manyetikliği giderme etkisi yaratır. Sekonder açılırsa, bu karşıt kuvvet ortadan kalkar. Çekirdek akısı neredeyse anında doygunluğa fırlar. İndüklenen enerjinin gidebileceği hiçbir yer olmadığından, açık terminaller boyunca voltaj dramatik bir şekilde yükselir.
Bu voltajın birkaç bin volta ulaşması nadir değildir. İzolasyonu yok etmek, yangın çıkarmak veya ciddi bir şok tehlikesine neden olmak için yeterlidir. Bu davranış için söylenmemiş bir tür saygı vardır; panodaki sayaçlar sadece 5 amper gösterse bile, bir CT devresine yüksek voltajlı bir hatta davrandığınız gibi davranırsınız.
Gerçek Dünya Uygulamalarını Gözlemleme
Amacın tasarımı nasıl belirlediğini not etmek ilginçtir. Ölçüm için kullanılan bir akım transformatörü normal yük akımlarında yüksek doğruluk için tasarlanmıştır. Bir watt-saat sayacının hassas elektronik aksamını korumak için bir arıza sırasında nispeten hızlı bir şekilde doyuma ulaşacak şekilde üretilmiştir.
Öte yandan, koruma sınıfı bir CT bunun tam tersidir. Doyuma ulaşmadan büyük arıza akımlarını tolere etmek için üretilmiştir. Buradaki amaç doğrusallıktır. Bir kısa devre meydana gelirse, koruma rölesinin kesiciyi anında açması için arıza akımının gerçek büyüklüğünü görmesi gerekir, bu akım normalden 20 kat daha yüksek olsa bile. Koruma rolünde bir ölçüm CT'si kullanmak riskli olacaktır - doyuma ulaşacak, röle gerçekte var olandan daha az akım görecek ve sistem gerektiği zaman açmayabilir. Akım trafosu hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, lütfen okuyun Akım trafosu nedir.
SSS
Akım trafosu aşırı büyükse ne olur?
Bu yaygın bir senaryodur. CT değeri çok yüksekse (örneğin, yalnızca 20 amper çalışan bir devrede 2000:5 CT), ikincil akım çok küçük olur. Ekipmana zarar vermese de, cihaz uyarma eğrisinin en altında çalıştığı için ölçüm doğruluğu zarar görür ve okumalarda daha yüksek yüzde hatalarına yol açar.
Bir akım transformatörü DC akımla çalışabilir mi?
Hayır, indüksiyon için gerekli olan değişen manyetik alanı oluşturmak için tamamen alternatif akıma dayanır. Eğer primerden DC akım geçirilirse, çekirdek tek bir yönde mıknatıslanır ve doyuma ulaşır. Doyuma ulaştığında, transformatör esasen bir direnç haline gelir; ikincil tarafta herhangi bir sinyal çıkışı olmaz.
“Diz noktası” voltajı neden önemlidir?
Diz noktası gerilimi esasen mıknatıslanma eğrisi üzerindeki doyma noktasıdır. Koruma sistemleri için bu kritiktir. Nüvenin primer akımını doğrusal olarak temsil etmeyi bıraktığı voltajı tanımlar. Mühendisler, arıza koşullarında nüvenin koruma rölelerinin doğru çalışması için yeterince uzun süre doğrusal bölgede kalmasını sağlamak için CT'leri bu değere göre seçerler.
