Introducció
Un transformador de corrent (TC) està dissenyat per reproduir un corrent primari gran com un corrent secundari més petit que es pot mesurar mitjançant comptadors, dispositius de monitorització o utilitzar relés de protecció. Una de les característiques més importants d'un TC és la seva precisió perquè fins i tot un petit error de mesura pot afectar la mesura de l'energia, el control del sistema i el rendiment de la protecció.
Tanmateix, la precisió d'un transformador de corrent no està representada per un percentatge universal. Depèn de la classe de precisió del TC, la relació nominal, la càrrega, el corrent de funcionament, la freqüència, la temperatura, les característiques magnètiques i l'aplicació.
Entendre aquests factors és essencial a l'hora de seleccionar un transformador de corrent per a la mesura de potència, mesura d'energia, equips industrials o protecció elèctrica.
Què significa la precisió del transformador actual?
La precisió del TC descriu fins a quin punt el corrent secundari es correspon amb el valor esperat en funció de la relació de corrent nominal del transformador.
Per exemple, suposem que un TC té una relació nominal de 500/5A. Idealment, quan el corrent primari és de 500 A, el corrent secundari hauria de ser de 5 A.
En un TC real, el corrent secundari real pot diferir lleugerament del valor ideal. La diferència està relacionada amb l'error de relació del transformador i el desplaçament de fase.
Per tant, un TC més precís produeix un corrent secundari que representa més de prop el corrent primari real en les seves condicions de funcionament especificades.
Classe de precisió d'un transformador de corrent
La classe de precisió és una de les principals especificacions que s'utilitzen per descriure el rendiment de la mesura de TC.
Per a aplicacions de mesura, els TC es poden fabricar amb diferents classes de precisió en funció de la precisió de mesura requerida. Els exemples habituals inclouen les classes 0.1, 0.2, 0.5 i 1.0, encara que les classes disponibles exactes depenen de l'estàndard i el fabricant aplicables.
Un valor de classe de precisió numèrica més baixa-generalment indica requisits de precisió més estrictes en les condicions de prova especificades.
Per exemple, es pot seleccionar un TC de mesura-alta precisió per a aplicacions on la mesura precisa de l'energia és especialment important.
Els TC de protecció utilitzen diferents classificacions de rendiment perquè el seu objectiu principal és proporcionar un senyal de corrent adequat als equips de protecció, especialment en condicions anormals o de fallada.
Error de relació
L'error de relació és un component important de la precisió de la TC.
Idealment, la relació de corrent principal-a-secundària romandria exactament igual a la relació de transformació nominal.
A la pràctica, la relació real pot desviar-se lleugerament a causa de les característiques magnètiques del nucli i del corrent d'excitació requerit pel TC.
Aquesta desviació s'anomena error de raó.
Per a aplicacions de mesura, el control de l'error de relació és important perquè la sortida del CT s'utilitza per calcular el corrent, la potència, l'energia o altres paràmetres elèctrics.
Desplaçament de fase
La precisió del TC també es veu afectada pel desplaçament de fase.
En un transformador ideal, la relació de corrent primari i secundari tindria la relació de fase esperada. En un TC real, el corrent secundari pot tenir una petita diferència de fase causada per les característiques d'excitació i el comportament magnètic del nucli.
El desplaçament de fase pot arribar a ser important quan el TC s'utilitza per mesurar la potència i l'energia perquè els càlculs de potència depenen de la relació entre la tensió i el corrent.
Per tant, els TC de mesurament precisos estan dissenyats per controlar tant l'error de relació com el desplaçament de fase.
Com afecta la càrrega a la precisió del TC
La càrrega és un dels factors més importants que afecten la precisió de la TC.
El circuit secundari pot incloure:
* Comptadors d'energia
* Entrades d'amperímetre
* Relés de protecció
* Blocs de terminals
* Cables de connexió
* Altres dispositius secundaris
Tot això contribueix a la càrrega vista pel secundari TC.
Si la càrrega real és diferent de les condicions en què es va especificar la precisió del TC, el rendiment de la mesura pot canviar.
Una càrrega excessiva pot augmentar la tensió necessària del secundari del TC i afectar les seves condicions de funcionament magnètic.
Per tant, el TC s'ha de seleccionar amb una càrrega nominal adequada per al circuit secundari complet.
Efecte del corrent primària
La precisió del TC també pot variar en funció del corrent primari real.
És possible que un TC no proporcioni exactament la mateixa precisió a un corrent molt baix, corrent de funcionament normal i corrent alt.
Això és especialment important en aplicacions de-mesura d'energia perquè la càrrega elèctrica pot canviar al llarg del dia.
Per exemple, una instal·lació industrial pot tenir una gran diferència entre la seva càrrega mínima nocturna i la seva càrrega màxima de producció.
La selecció d'una relació de TC adequada ajuda a garantir que el corrent de funcionament real es mantingui dins d'un rang de mesura adequat.
Efecte de saturació
La saturació magnètica és un altre factor important que afecta el rendiment de la TC.
Quan el nucli magnètic s'acosta a la saturació, la relació entre el corrent primari i el secundari pot deixar de ser proporcional.
Durant les condicions d'error de corrent-alta, els TC de protecció poden experimentar una forta excitació magnètica.
Si un TC es satura significativament, la forma d'ona secundària es pot distorsionar i el relé de protecció pot rebre una representació inexacta del corrent primari.
Per aquest motiu, els TC de protecció s'han de seleccionar segons els requisits del sistema de protecció, incloses les característiques adequades de saturació i excitació.
Temperatura i condicions ambientals
La temperatura també pot afectar el rendiment del TC.
Els canvis de temperatura poden influir en la resistència elèctrica del bobinatge i en les característiques magnètiques dels materials utilitzats en el TC.
Les condicions ambientals com la humitat, l'altitud, la contaminació i les condicions d'instal·lació també poden afectar el rendiment global del transformador.
Per a aplicacions exigents, el CT s'ha de seleccionar segons l'entorn operatiu real i les condicions especificades pel fabricant.
Precisió de mesura vs rendiment de protecció
És important distingir entre precisió de mesura i rendiment de protecció.
Un TC de mesura està dissenyat principalment per proporcionar informació actual precisa per al mesurament i la gestió de l'energia.
Un TC de protecció, d'altra banda, està dissenyat per proporcionar informació actual útil als dispositius de protecció en condicions anormals.
Un TC excel·lent per a la mesura d'energia no és automàticament la millor opció per a una aplicació de protecció.
La classe de precisió i les característiques de rendiment sempre han de coincidir amb l'aplicació prevista.
Com millorar la precisió del transformador de corrent
Diversos passos poden ajudar a mantenir un bon rendiment de mesura de TC:
1. Seleccioneu la relació de TC correcta.
2. Trieu la classe de precisió adequada.
3. Relaciona la càrrega nominal amb el circuit secundari real.
4. Utilitzeu mides i longituds de cable secundari adequades.
5. Comproveu acuradament la polaritat i el cablejat.
6. Eviteu connexions secundàries innecessàries.
7. Instal·leu el TC segons les instruccions del fabricant.
8. Realitzar les proves i el calibratge adequats.
9. Comproveu si hi ha signes de sobreescalfament o problemes d'aïllament.
10. Substituïu els TC danyats o degradats quan sigui necessari.
La instal·lació correcta és tan important com la selecció d'un CT{0}}d'alta qualitat.
Com es prova la precisió del CT?
La precisió de la TC es pot verificar mitjançant l'equip de prova i procediments adequats.
Una prova de ràtio compara la relació de corrent primària i secundària real amb la relació de transformació nominal.
Altres proves poden avaluar l'error de relació, el desplaçament de fase, les característiques d'excitació, la condició d'aïllament i altres paràmetres de rendiment en funció del tipus i l'aplicació del TC.
Les proves han de ser realitzades per personal qualificat mitjançant procediments i equips adequats, especialment per a instal·lacions de mitjana- i alta-tensió.
Conclusió
La precisió d'un transformador de corrent depèn de més que la seva classe de precisió indicada. La relació CT, la càrrega, el corrent primari, la saturació, la freqüència, la temperatura, les característiques magnètiques, les condicions d'instal·lació i els requisits d'aplicació poden afectar el rendiment.
Per a la mesura de l'energia i la mesura elèctrica, és essencial una classe de precisió de mesura adequada i una càrrega adequada.
Per a aplicacions de protecció, les característiques de saturació i excitació són especialment importants.
En seleccionar les especificacions TC correctes i instal·lar, provar i mantenir el transformador correctament, els usuaris poden obtenir mesures de corrent fiables i un rendiment{0}}del sistema elèctric fiable.