Introduzione
Un trasformatore di corrente misura indirettamente la corrente elettrica trasformando una corrente primaria maggiore in una corrente secondaria proporzionale più piccola. Questo principio consente di monitorare i sistemi elettrici che trasportano correnti elevate utilizzando contatori e altri dispositivi progettati per livelli di corrente inferiori.
I trasformatori di corrente sono ampiamente utilizzati nei sistemi di distribuzione, nei quadri, nelle apparecchiature industriali, nella misurazione dell'energia e nella protezione elettrica. Invece di collegare direttamente uno strumento di misura a un conduttore ad alta-corrente, il CT fornisce un segnale di corrente proporzionale che rappresenta la corrente primaria.
Comprendere questo processo di misurazione è importante quando si seleziona un CT e si interpretano le letture fornite dalle apparecchiature di misurazione collegate.
Induzione elettromagnetica
Il processo di misurazione di un trasformatore di corrente si basa sull'induzione elettromagnetica.
Quando la corrente scorre attraverso il conduttore primario, crea un campo magnetico attorno al conduttore. In un sistema a corrente alternata-, il campo magnetico cambia continuamente con la corrente elettrica.
Il nucleo magnetico del CT fornisce un percorso per il flusso magnetico risultante. Questo flusso variabile interagisce con l'avvolgimento secondario e induce una corrente secondaria.
La corrente secondaria è legata alla corrente primaria dal rapporto di trasformazione TA.
Comprendere il rapporto CT
Il rapporto del trasformatore di corrente è essenziale per comprendere come viene misurata la corrente elettrica.
Ad esempio, si consideri un TA valutato a 800/5A. Ciò significa che una corrente primaria di 800 A corrisponde ad una corrente secondaria di circa 5 A alle condizioni nominali.
Se la corrente primaria è 400 A, in condizioni ideali la corrente secondaria sarà di circa 2,5 A.
Uno strumento di misura collegato al lato secondario normalmente non ha bisogno di trasportare l'intera corrente primaria. Misura invece la corrente secondaria più piccola e utilizza il rapporto TA per determinare la corrente primaria corrispondente.
Esempio di misurazione della corrente
Supponiamo che un quadro elettrico industriale utilizzi un trasformatore di corrente da 500/5A.
Se la corrente secondaria misurata dal contatore è 3A, la corrente primaria corrispondente può essere stimata utilizzando il rapporto TA.
Il rapporto è:
500 ÷ 5 = 100
Pertanto una lettura secondaria di 3A corrisponde a circa:
3 × 100=300A corrente primaria.
Ciò illustra come un dispositivo di misurazione può determinare una corrente primaria elevata misurando solo la corrente secondaria più piccola.
L'effettiva precisione della misurazione dipende dalle specifiche del TA e dalle condizioni operative.
Il ruolo del dispositivo di misurazione
Il TA normalmente non visualizza la corrente da solo. Fornisce invece un segnale di corrente a uno strumento di misura o a un sistema di monitoraggio.
L'apparecchiatura collegata può essere un amperometro, un misuratore di potenza, un contatore di energia, un contatore digitale, un sistema di acquisizione dati o un altro dispositivo di monitoraggio.
Lo strumento di misura interpreta la corrente secondaria in base al rapporto TA e visualizza o elabora il valore elettrico corrispondente.
I moderni misuratori digitali possono essere configurati con il rapporto TA in modo che il display rappresenti direttamente la corrente primaria.
Fattori che influenzano la precisione della misurazione
Sebbene il principio di misurazione di base sia semplice, diversi fattori possono influenzare l’accuratezza della misurazione CT.
La classe di precisione CT è un fattore importante. Un CT progettato per una misurazione precisa dovrebbe avere specifiche di precisione adatte all'applicazione di misurazione prevista.
L'onere è un'altra considerazione importante. Il circuito secondario collegato crea un carico per il TA. Se il carico effettivo non è adatto al progetto del CT, le prestazioni della misurazione potrebbero risentirne.
Anche l'intervallo di corrente primaria, la frequenza, la temperatura, le caratteristiche del nucleo magnetico, il cablaggio e le condizioni di installazione possono influenzare le prestazioni.
Polarità e cablaggio corretti
La polarità e il cablaggio corretti sono importanti quando si utilizzano trasformatori di corrente per misurazioni elettriche.
Un CT è dotato di contrassegni di polarità primaria e secondaria. Questi contrassegni aiutano a garantire che il segnale corrente sia collegato nella direzione corretta rispetto all'impianto elettrico.
Un cablaggio errato può causare misurazioni imprecise o problemi quando il segnale CT è combinato con altre misurazioni elettriche.
Per i sistemi che utilizzano più TA, cablaggio e polarità coerenti sono particolarmente importanti.
Perché la misurazione TC è utile
Il vantaggio principale di misurare la corrente tramite un trasformatore di corrente è che i circuiti ad alta corrente-non necessitano di essere collegati direttamente agli strumenti di misura convenzionali.
Ciò semplifica l'integrazione delle apparecchiature di misurazione nei sistemi elettrici fornendo allo stesso tempo un'interfaccia adeguata tra conduttori ad alta-corrente e dispositivi a corrente-bassa.
I TA possono anche fornire isolamento elettrico tra il circuito di alimentazione primario e il circuito di misura secondario, a seconda della progettazione del sistema.
Conclusione
Un trasformatore di corrente misura la corrente elettrica utilizzando l'induzione elettromagnetica per trasformare una corrente primaria elevata in una corrente secondaria proporzionale più piccola.
Il misuratore legge la corrente secondaria e, utilizzando il rapporto TA, determina la corrente primaria corrispondente.
Per una misurazione affidabile, il TA deve avere un rapporto di corrente, una classe di precisione, un carico nominale, un livello di isolamento e una disposizione di installazione adeguati.
Se selezionato e installato correttamente, un trasformatore di corrente fornisce un metodo efficace per misurare e monitorare correnti elettriche elevate nelle applicazioni industriali e nei sistemi di alimentazione.