UN il trasformatore di corrente (CT) è un trasformatore di misura il cui scopo è ridurre le grandi correnti alternate in un circuito primario a un livello di corrente più piccolo, più sicuro e standardizzato nel circuito secondario per la misurazione, la protezione o il controllo.
Il rapporto TA (chiamato anche rapporto corrente) è la relazione matematica tra la corrente primaria e la corrente secondaria in condizioni nominali (o di pieno carico). In altre parole:
Rapporto TA = (Corrente primaria): (Corrente secondaria)
Ad esempio, un TA con valore nominale 300:5 significa che quando 300 A fluiscono attraverso il lato primario, il secondario produrrà 5 A. Se nel primario fluiscono solo 150 A, idealmente nel secondario compaiono 2,5 A (150/300 × 5) in condizioni lineari.
Perché il rapporto CT è importante: scopi e funzioni
Il rapporto CT è fondamentale perché:
Adatta correnti elevate a livelli di misurazione sicuri Le correnti elevate nei sistemi di alimentazione (centinaia o migliaia di A) non possono essere gestite direttamente dai normali misuratori, relè o dispositivi di monitoraggio. Il rapporto TA garantisce che correnti così elevate vengano ridotte proporzionalmente (ad esempio a 1 A o 5 A) in modo che gli strumenti collegati possano misurarle in modo sicuro e accurato.
Mantiene la precisione proporzionale sull'intervallo a condizione che il trasformatore di corrente è progettato e caricato correttamente, la corrente secondaria del TA rimane proporzionale alla corrente primaria in tutto il suo intervallo operativo (entro i limiti di precisione specificati). Questo comportamento proporzionale consente misurazioni precise, dosaggi e funzionamento del relè di protezione.
Standardizza l'interfaccia per strumentazione e protezione Poiché le correnti secondarie sono standardizzate (tipicamente 5 A o 1 A), i trasformatori di corrente in vari sistemi e installazioni possono presentare un ingresso coerente a contatori, analizzatori di energia, relè di protezione e sistemi di controllo. Ciò semplifica la progettazione e l'intercambiabilità della strumentazione.
Progettazione e considerazioni sul rapporto CT
Alcuni aspetti chiave e avvertenze riguardanti i rapporti CT sono:
Valori nominali secondari standard La maggior parte dei TA fornisce correnti secondarie standard di 5 A o 1 A, quindi i rapporti dei TA sono espressi di conseguenza (ad esempio 1000:5, 2000:1).
Rapporto spire rispetto al rapporto corrente Gli avvolgimenti fisici effettivi del TA definiscono un rapporto spire (spire primarie: spire secondarie). Il rapporto di corrente è inversamente correlato al rapporto di spire, seguendo i principi del trasformatore (ovvero più spire nel secondario producono una corrente secondaria inferiore per la stessa corrente primaria).
Intervallo operativo lineare e saturazione Un TA deve essere utilizzato entro il suo intervallo lineare (non saturo). Se la corrente primaria supera il progetto (o il carico) del TA, il nucleo potrebbe saturarsi, interrompendo la relazione proporzionale e causando errori di misurazione o malfunzionamenti. Pertanto, il rapporto del TA deve essere scelto in modo tale che, anche durante sovraccarichi o correnti di guasto, il TA possa mantenere prestazioni accettabili.
Esempio pratico e implicazioni
Supponiamo che la linea di un sistema elettrico trasporti una corrente nominale di 1200 A e desideriamo monitorarla utilizzando la strumentazione standard da 5 A. Scegliamo un CT con rapporto 1200:5. Sotto carico normale, il secondario del TA produrrà 5 A, che è direttamente misurabile dal contatore o dal relè. Se la corrente di linea raddoppia fino a 2400 A durante un guasto, il TA tenterà di produrre 10 A (se rientra nel suo intervallo lineare). I relè di protezione sono impostati di conseguenza per interpretare quei 10 A come 2400 A e avviare le azioni di sgancio. Se il rapporto del TA fosse stato scelto in modo errato (ad esempio 2000:5), a 2400 A il TA potrebbe saturare o rappresentare in modo errato il livello di guasto, causando errori del relè.
Pertanto, il rapporto TA collega le correnti reali del sistema di alimentazione con le correnti interne e gestibili dei dispositivi di protezione e misurazione.
