変流器の仕組み

変流器は、交流電流を安全かつ正確に測定するために電気システムで使用される重要な計器用変圧器です。その主な機能は、電力線の大電流を、メーター、リレー、および制御装置で簡単に処理できる、はるかに小さい標準化された値に下げることです。標準的な変圧器とは異なり、変流器は二次巻線がほぼ短絡された状態で動作するように設計されており、これがその独特の動作原理を定義しています。

その核心となるのは、 変流器は、 すべての変圧器を支配するのと同じ基本法則である電磁誘導に基づいて動作します。一次巻線、二次巻線、積層磁心で構成されます。一次巻線は通常、厚い導体を 1 回または数回巻いたもので、主電源ケーブルをコアの中心に通すだけで形成されることがよくあります。この設計により、過熱することなく大きな一次電流を流すことができます。二次巻線には細線が何回も巻かれており、測定器や保護リレーに接続されています。

交流が一次巻線を流れると、コア内に連続的に変化する磁束が生成されます。この交流磁場は二次巻線を通過し、ファラデーの誘導の法則に従って二次巻線に交流電流を誘導します。一次電流と二次電流の比は、2 つの巻線の巻数比に反比例します。たとえば、比率が 200:5 の CT では、一次側が 200 アンペアを伝送するときに、二次側で 5 アンペアが生成されます。このスケールダウンされた電流は、電力システムの実際の電流を正確に表します。

変流器の重要な特性は、二次側の低インピーダンス負荷で動作しなければならないことです。通常の状態では、二次電流が一次磁束に対抗する磁束を生成し、コア磁束を低いレベルに保ち、安定した性能を確保します。一次電流が流れているときに二次回路が開いていると、二次端子間に非常に高い電圧が誘導されます。この危険な電圧により、絶縁体が損傷したり、人体に感電したり、コアが永久に飽和したりする可能性があります。したがって、CT の 2 次巻線は動作中に決して開放してはなりません。