Introduzione
Un trasformatore di corrente (CT) viene utilizzato principalmente per misurare, monitorare e proteggere i sistemi elettrici in cui la corrente è troppo elevata per la misurazione diretta. Convertendo una corrente primaria elevata in una corrente secondaria più piccola, un trasformatore di corrente consente ai contatori elettrici, ai dispositivi di monitoraggio e ai relè di protezione di funzionare in modo sicuro ed efficace.
I trasformatori di corrente sono ampiamente utilizzati nei sistemi di distribuzione dell'energia, nelle apparecchiature elettriche industriali, nei quadri elettrici, nei sistemi di misurazione dell'energia e nelle applicazioni di protezione elettrica. Sono particolarmente utili quando un sistema trasporta centinaia o migliaia di ampere e il collegamento diretto a uno strumento di misura sarebbe poco pratico o pericoloso.
Capire a cosa serve un trasformatore di corrente può aiutare ingegneri, elettricisti e acquirenti di apparecchiature a selezionare il TA appropriato per le loro applicazioni elettriche.
Misurazione della corrente
Uno degli usi più comuni di un trasformatore di corrente è la misurazione della corrente elettrica.
Un TA converte la corrente che scorre attraverso un conduttore primario in una corrente secondaria proporzionale. Ad esempio, un trasformatore di corrente da 400/5 A può convertire una corrente primaria fino a 400 A in una corrente secondaria di circa 5 A alle condizioni nominali.
La corrente secondaria ridotta può quindi essere collegata a un amperometro, misuratore di potenza, contatore di energia o altra apparecchiatura di monitoraggio.
Questo approccio rende possibile misurare grandi correnti elettriche senza collegare lo strumento di misura direttamente al conduttore ad alta-corrente. Trova quindi largo impiego in quadri elettrici, quadri di distribuzione, quadri elettrici e apparecchiature industriali.
Misurazione dell'energia
I trasformatori di corrente sono comunemente utilizzati anche per la misurazione dell'energia elettrica.
Negli edifici commerciali, nelle fabbriche, nelle sottostazioni e nei grandi impianti elettrici, la corrente di carico effettiva può superare la capacità di ingresso diretto di un contatore di energia. Un TA può ridurre la corrente a un livello adeguato in modo che il contatore possa misurare in sicurezza il sistema elettrico.
Ad esempio, quando un grande carico industriale assorbe diverse centinaia di ampere, un TA opportunamente selezionato può fornire una corrente secondaria proporzionale al contatore di energia. Il contatore utilizza questo segnale insieme alle informazioni sulla tensione per calcolare la potenza elettrica e il consumo di energia.
Per le applicazioni di misurazione, la precisione della CT è particolarmente importante perché gli errori di misurazione possono influenzare il monitoraggio energetico, l’allocazione dei costi e la fatturazione dell’elettricità.
Monitoraggio dell'impianto elettrico
Un'altra importante applicazione dei trasformatori di corrente è il monitoraggio continuo dell'impianto elettrico.
Un CT può fornire informazioni sulla corrente in tempo reale-ai sistemi di monitoraggio, ai sistemi di gestione dell'energia e ai contatori digitali. Queste informazioni possono aiutare gli utenti a capire come funzionano i carichi elettrici.
Ad esempio, gli operatori delle strutture possono utilizzare le misurazioni della corrente per identificare i cambiamenti nel carico delle apparecchiature, monitorare il consumo elettrico e rilevare condizioni operative insolite.
Quando i TA vengono combinati con moderni sistemi di monitoraggio, i dati attuali raccolti possono essere utilizzati per migliorare la gestione energetica e aiutare gli operatori a prendere decisioni migliori sul funzionamento delle apparecchiature elettriche.
Protezione e rilevamento guasti
Anche i trasformatori di corrente sono una parte importante dei sistemi di protezione elettrica.
I TA di protezione forniscono segnali di corrente ai relè di protezione. Se si verifica una condizione anomala come un cortocircuito o una corrente eccessiva, il relè può analizzare il segnale di corrente e avviare un'azione di protezione appropriata.
In questa applicazione, il TA non misura semplicemente la corrente per la visualizzazione. Fornisce un input importante al sistema di protezione.
I trasformatori di corrente di protezione sono progettati con caratteristiche che consentono loro di fornire adeguate informazioni sulla corrente durante condizioni di guasto. La scelta corretta del TA è quindi essenziale per garantire prestazioni affidabili del sistema di protezione.
Utilizzo in quadri elettrici
I trasformatori di corrente sono ampiamente installati nei quadri e nelle apparecchiature di controllo elettrico.
All'interno di un sistema di quadri, i TA possono monitorare la corrente che scorre attraverso alimentatori in entrata, alimentatori in uscita, trasformatori, motori o altri circuiti elettrici.
I segnali di corrente possono essere collegati a contatori per la misurazione o relè di protezione per il rilevamento dei guasti.
La progettazione fisica del TA deve corrispondere allo spazio di installazione disponibile e alla disposizione dei conduttori. A seconda dell'applicazione, i produttori possono fornire trasformatori di corrente ad anello-, a barra-, avvolti-, a finestra-o a nucleo diviso-.
Applicazioni industriali
Gli impianti industriali spesso contengono motori di grandi dimensioni, trasformatori, macchine di produzione e apparecchiature di distribuzione. Il monitoraggio della corrente di questi carichi è importante sia per il funzionamento che per la manutenzione.
I trasformatori di corrente possono fornire informazioni sulla corrente senza richiedere che il circuito ad alta corrente-sia collegato direttamente a uno strumento di monitoraggio.
Ad esempio, i TA possono essere installati attorno agli alimentatori dei motori o all'interno dei quadri elettrici per monitorare la corrente operativa. I cambiamenti nella corrente possono indicare cambiamenti nelle condizioni di carico o potenziali problemi alle apparecchiature.
Tuttavia, le misurazioni della corrente dovrebbero sempre essere interpretate insieme alle caratteristiche specifiche dell'apparecchiatura elettrica e dell'applicazione.
Perché è utile un trasformatore di corrente?
Il vantaggio principale di un trasformatore di corrente è che rende pratiche la misurazione e la protezione di correnti elevate-.
Un TA può fornire una corrente secondaria standardizzata, comunemente 1 A o 5 A per i sistemi di misurazione tradizionali, a seconda del progetto e dell'applicazione. Ciò consente a diversi tipi di apparecchiature di misurazione e protezione di funzionare con sistemi elettrici ad alta-corrente.
Un altro importante vantaggio è l'isolamento elettrico tra il circuito primario ad alta-corrente e il circuito di misura secondario.
Tuttavia, le prestazioni del TA dipendono da fattori quali il rapporto di corrente, la classe di precisione, il carico, la frequenza, il livello di isolamento e le condizioni di installazione. La scelta del TA corretto è quindi importante per ottenere risultati di misura e protezione affidabili.
Conclusione
Un trasformatore di corrente viene utilizzato principalmente per la misurazione della corrente, la misurazione dell'energia, il monitoraggio elettrico e la protezione. Converte una corrente primaria di grandi dimensioni in una corrente secondaria proporzionale più piccola che può essere elaborata in modo sicuro da contatori, apparecchiature di monitoraggio e relè di protezione.
Dagli impianti industriali e dai pannelli di distribuzione ai quadri elettrici e ai sistemi di alimentazione, i TA forniscono un modo efficace per monitorare la corrente elettrica senza collegare direttamente strumenti sensibili a circuiti ad alta-corrente.
Quando si seleziona un trasformatore di corrente, gli utenti devono considerare il rapporto di corrente richiesto, la classe di precisione, il carico, i requisiti di isolamento, il metodo di installazione e l'applicazione prevista. Un TA opportunamente selezionato può fornire una misurazione affidabile della corrente e supportare il funzionamento sicuro ed efficiente di un sistema elettrico.