Introduzione
Un trasformatore di corrente (CT) è costituito da diversi componenti importanti che lavorano insieme per trasformare la corrente elettrica e fornire un segnale adeguato per apparecchiature di misurazione o protezione. Sebbene la costruzione esatta vari a seconda del tipo di trasformatore di corrente, del livello di tensione, della corrente nominale, dei requisiti di precisione e dell'applicazione, la maggior parte dei trasformatori di corrente contiene diverse parti fondamentali.
Comprendere i componenti principali di un trasformatore di corrente è utile durante la selezione, l'installazione, il test o la manutenzione delle apparecchiature CT. Il nucleo magnetico, il circuito primario, l'avvolgimento secondario, il sistema di isolamento, i terminali e l'involucro contribuiscono tutti alle prestazioni complessive e all'affidabilità del trasformatore.
Nucleo magnetico
Il nucleo magnetico è uno dei componenti più importanti di un trasformatore di corrente.
Fornisce un percorso magnetico per il flusso generato dalla corrente primaria. Quando la corrente scorre attraverso il conduttore primario, crea un campo magnetico. Il nucleo concentra e guida questo flusso magnetico in modo che possa interagire efficacemente con l'avvolgimento secondario.
Il materiale e la costruzione del nucleo hanno un'influenza significativa sulle prestazioni del CT. Fattori quali permeabilità magnetica, perdite del nucleo, caratteristiche di saturazione e dimensioni fisiche possono influire sulla precisione.
Differenti applicazioni CT possono richiedere differenti progettazioni del nucleo. Le applicazioni di misurazione generalmente si concentrano fortemente sulla precisione della misurazione, mentre le applicazioni di protezione possono richiedere prestazioni adeguate durante condizioni di guasto di corrente elevata-.
Conduttore primario o avvolgimento primario
Il lato primario è la parte del TA che trasporta la corrente da misurare.
A seconda del progetto, il primario può essere costituito da un avvolgimento dedicato, una barra di rame o un conduttore esterno passante attraverso l'apertura del TA.
I TA a finestra-e toroidali sono comunemente progettati in modo che il conduttore esistente funga da conduttore primario. In questa disposizione, il conduttore passa attraverso il nucleo magnetico e il TA rileva il campo magnetico prodotto dalla corrente.
La progettazione del primario è strettamente correlata alla corrente primaria nominale e ai requisiti di installazione.
Avvolgimento secondario
L'avvolgimento secondario è un altro componente essenziale.
È costituito da spire di conduttore isolato avvolte attorno o associate al nucleo magnetico. Il cambiamento del flusso magnetico generato dalla corrente primaria induce una corrente nell'avvolgimento secondario.
La corrente secondaria è proporzionale alla corrente primaria secondo il rapporto TA.
L'avvolgimento secondario è collegato ad apparecchiature quali amperometri, contatori di energia, sistemi di monitoraggio o relè di protezione. L'avvolgimento deve essere progettato per soddisfare le caratteristiche di corrente nominale, precisione, isolamento e carico richieste.
Sistema di isolamento
Il sistema di isolamento separa i componenti elettricamente conduttivi e aiuta il TA a resistere alla tensione nominale e alle sollecitazioni elettriche.
A seconda del progetto e dell'applicazione, l'isolamento può essere fornito da materiali come isolamento stampato, resina, carta isolante o altri materiali isolanti elettrici adatti.
Il livello di isolamento richiesto dipende dalla tensione operativa e dall'ambiente di installazione.
Un buon isolamento è essenziale per la sicurezza elettrica e l'affidabilità-a lungo termine. La progettazione dell'isolamento deve considerare anche le condizioni ambientali quali temperatura, umidità, contaminazione e stress meccanico.
Terminali
I terminali CT forniscono il collegamento elettrico tra il trasformatore e il circuito di misurazione o protezione esterno.
I terminali primari e secondari devono essere chiaramente identificati affinché il TA possa essere collegato correttamente.
I terminali secondari sono particolarmente importanti perché un cablaggio errato può influire sulla precisione della misurazione, sulla polarità e sulle prestazioni di protezione.
Nelle installazioni pratiche, la progettazione dei terminali dovrebbe fornire anche collegamenti meccanici affidabili e un adeguato isolamento elettrico.
Alloggiamento o recinzione
L'alloggiamento protegge i componenti interni del trasformatore di corrente dall'ambiente circostante e fornisce supporto meccanico.
A seconda dell'applicazione, la custodia può contribuire a proteggere il CT da polvere, umidità, impatto meccanico e altri influssi ambientali.
Per i quadri elettrici interni, sono comuni gli alloggiamenti stampati compatti. Altre applicazioni potrebbero richiedere una protezione meccanica diversa a seconda dell'ambiente di installazione.
Anche la custodia contribuisce alle dimensioni fisiche e al metodo di installazione del TA.
Struttura di montaggio
Molti trasformatori di corrente includono caratteristiche di montaggio che ne consentono l'installazione sicura su quadri elettrici, sbarre collettrici, cavi o altre apparecchiature.
Il metodo di montaggio dipende dal design del TA. Alcuni TA sono progettati per il montaggio diretto attorno a un conduttore, mentre altri possono utilizzare staffe, viti, sistemi su guida DIN o altre strutture meccaniche.
Il corretto montaggio è importante poiché movimenti o posizionamento improprio possono influenzare l'installazione e, a seconda del progetto, le prestazioni del sistema di misura.
Conclusione
I componenti principali di un trasformatore di corrente includono il nucleo magnetico, il conduttore o avvolgimento primario, l'avvolgimento secondario, il sistema di isolamento, i terminali, l'alloggiamento e la struttura di montaggio.
Ogni componente ha un ruolo specifico. Il nucleo magnetico fornisce il percorso magnetico, il primario trasporta la corrente misurata e il secondario produce la corrente di uscita proporzionale utilizzata dai contatori o dai dispositivi di protezione. Il sistema di isolamento fornisce la separazione elettrica, mentre i terminali, l'alloggiamento e la struttura di montaggio supportano un'installazione sicura e affidabile.
Poiché la costruzione del TA varia a seconda dell'applicazione, gli utenti dovrebbero considerare il rapporto di corrente richiesto, la precisione, il carico, il livello di isolamento, il metodo di installazione e le condizioni ambientali quando scelgono un prodotto.
Un trasformatore di corrente adeguatamente progettato combina questi componenti in un dispositivo affidabile per la misurazione, il monitoraggio e la protezione elettrica della corrente.