A stroomtransformator (CT) is een instrumenttransformator die tot doel heeft grote wisselstromen in een primair circuit terug te brengen naar een kleiner, veiliger, gestandaardiseerd stroomniveau in het secundaire circuit voor meting, bescherming of controle.
De CT-ratio (ook wel stroomverhouding genoemd) is de wiskundige relatie tussen de primaire stroom en de secundaire stroom onder nominale (of vollast) omstandigheden. Met andere woorden:
CT-ratio = (primaire stroom): (secundaire stroom)
Een CT van 300:5 betekent bijvoorbeeld dat wanneer 300 A door de primaire zijde stroomt, de secundaire zijde 5 A zal produceren. Als er slechts 150 A in de primaire zijde stroomt, verschijnt er onder lineaire omstandigheden idealiter 2,5 A in de secundaire zijde (150/300 × 5).
Waarom de CT-ratio ertoe doet: doeleinden en functies
De CT-ratio is van fundamenteel belang omdat deze:
Schaalt hoge stromen op naar veilige meetniveaus Hoge stromen in energiesystemen (honderden of duizenden ampère) kunnen niet rechtstreeks worden afgehandeld door gewone meters, relais of bewakingsapparatuur. De CT-ratio zorgt ervoor dat zulke grote stromen proportioneel worden gereduceerd (bijvoorbeeld naar 1 A of 5 A), zodat de aangesloten instrumenten deze veilig en nauwkeurig kunnen meten.
Behoudt proportionele nauwkeurigheid over het hele bereik, op voorwaarde dat de Als de huidige transformator op de juiste manier is ontworpen en geladen, blijft de secundaire stroom van de CT evenredig met de primaire stroom over het hele werkingsbereik (binnen gespecificeerde nauwkeurigheidsgrenzen). Dit proportionele gedrag maakt nauwkeurige meting, dosering en werking van het beveiligingsrelais mogelijk.
Standaardiseert de interface voor instrumentatie en bescherming Omdat secundaire stromen gestandaardiseerd zijn (doorgaans 5 A of 1 A), kunnen CT's in verschillende systemen en installaties een consistente input leveren aan meters, energieanalysatoren, beveiligingsrelais en besturingssystemen. Dit maakt het ontwerp en de uitwisselbaarheid van instrumentatie eenvoudiger.
Ontwerp en overwegingen van CT-ratio
Enkele belangrijke aspecten en kanttekeningen bij CT-ratio's zijn:
Standaard secundaire waarden De meeste CT's leveren standaard secundaire stromen van 5 A of 1 A, dus CT-verhoudingen worden dienovereenkomstig uitgedrukt (bijvoorbeeld 1000:5, 2000:1).
Draaiverhouding versus stroomverhouding De werkelijke fysieke wikkelingen van de CT definiëren een windingsverhouding (primaire windingen: secundaire windingen). De stroomverhouding is omgekeerd gerelateerd aan de windingsverhouding, volgens de transformatorprincipes (dat wil zeggen dat meer windingen in de secundaire stroom een lagere secundaire stroom opleveren voor dezelfde primaire stroom).
Lineair werkbereik en verzadiging Een CT moet binnen het lineaire (onverzadigde) bereik worden gebruikt. Als de primaire stroom het ontwerp (of de belasting) van de CT overschrijdt, kan de kern verzadigen, waardoor de proportionele relatie wordt verbroken en meetfouten of storingen worden veroorzaakt. De CT-verhouding moet dus zo worden gekozen dat de CT zelfs tijdens overbelasting of foutstromen aanvaardbare prestaties kan behouden.
Praktisch voorbeeld en implicaties
Stel dat een voedingslijn een nominale stroom van 1200 A voert, en we willen deze monitoren met behulp van standaard 5 A-instrumenten. Wij kiezen voor een CT met verhouding 1200:5. Bij normale belasting zal de secundaire CT 5 A produceren, wat direct meetbaar is door de meter of het relais. Als de lijnstroom tijdens een fout verdubbelt tot 2400 A, probeert de CT 10 A te produceren (indien binnen het lineaire bereik). Beveiligingsrelais zijn dienovereenkomstig ingesteld om die 10 A als 2400 A te interpreteren en uitschakelacties te initiëren. Als de verhouding van de CT verkeerd was gekozen (bijvoorbeeld 2000:5), dan zou de CT bij 2400 A het foutniveau kunnen verzadigen of verkeerd weergeven, wat tot relaisfouten kan leiden.
De CT-ratio koppelt dus de stromen van het stroomsysteem in de echte wereld aan de interne, beheersbare stromen van beveiligings- en meetapparatuur.
