Διαστασιολόγηση Μ/Σ έντασης και τάσης

1. Βασικές αρχές μετασχηματιστών έντασης

Σε Μ/Σ έντασης 100/5 A, πρωτεύον 100 A αντιστοιχεί σε δευτερεύον 5 A, ενώ πρωτεύον 50 A σε 2,5 A. Αυτός είναι ο ονομαστικός λόγος, όχι εγγύηση ακρίβειας για κάθε φορτίο και ρεύμα σφάλματος. Το εξωτερικό φορτίο δευτερεύοντος, δηλαδή καλώδια, όργανα, ηλεκτρονόμοι και ακροδέκτες, ονομάζεται φορτίο (burden) και συνήθως εκφράζεται σε VA στο ονομαστικό δευτερεύον ρεύμα.

2. Φορτίο δευτερεύοντος και γιατί το 1 A βοηθά σε μεγάλες διαδρομές

Για μονή διαδρομή 20 m με αγωγούς χαλκού 2,5 mm² στους 20 °C (ρ = 0,0175 Ω·mm²/m), η αντίσταση βρόχου είναι 0,280 Ω. Σε δευτερεύον 5 A, οι αγωγοί καταναλώνουν 25 × 0,280 = 7 VA. Με ηλεκτρονόμο 1 VA, το συνολικό φορτίο είναι 8 VA, κάτω από τα 10 VA της ονομαστικής τιμής, σε αυτόν τον απλοποιημένο έλεγχο. Με δευτερεύον 1 A, η ίδια καλωδίωση απαιτεί μόλις 0,28 VA: για ίδια αντίσταση, το φορτίο της καλωδίωσης στα 5 A είναι 25 φορές μεγαλύτερο από εκείνο στο 1 A.

Η αντίσταση των αγωγών αυξάνεται με τη θερμοκρασία (το εργαλείο τη διορθώνει στις Προχωρημένες ρυθμίσεις: 7,0 VA στους 20 °C γίνονται περίπου 8,5 VA στους 75 °C). Ο συντελεστής 2 αφορά ειδικό βρόχο δύο αγωγών. Σε τρεις Μ/Σ έντασης συνδεδεμένους σε αστέρα με κοινή επιστροφή, το σφάλμα φάσης διατρέχει μήκος ενός αγωγού, ενώ το σφάλμα γης δύο· το εργαλείο επιτρέπει την επιλογή.

3. Κλάσεις μέτρησης και συντελεστής ασφαλείας

Οι κλάσεις μέτρησης IEC 0.1, 0.2, 0.5 και 1 περιορίζουν το σφάλμα λόγου και τη γωνιακή απόκλιση σε καθορισμένα σημεία ρεύματος και φορτίου· η κλάση 0.2 δεν σημαίνει σταθερό σφάλμα ακριβώς 0,2% σε όλες τις συνθήκες. Οι ειδικές κλάσεις 0.2S και 0.5S θέτουν αυστηρότερα όρια σε μικρά ρεύματα, κάτι σημαντικό για μετρήσεις ενέργειας σε χαμηλό φορτίο. Οι συνθήκες προκύπτουν από το IEC 61869-2 και το πιστοποιητικό του Μ/Σ έντασης. Ο Μ/Σ έντασης μέτρησης μπορεί να διαθέτει συντελεστή ασφαλείας οργάνων FS που περιορίζει το μεταφερόμενο ρεύμα κατά τις υπερεντάσεις· ο FS εξυπηρετεί διαφορετικό σκοπό από τον ALF της προστασίας.

4. Κλάσεις προστασίας 5P και 10P

Η κλάση 10P επιτρέπει σύνθετο σφάλμα 10% στο ίδιο όριο. Καμία από τις δύο δεν εγγυάται σωστή μέτρηση σε μεγαλύτερα πολλαπλάσια: ο κορεσμός αυξάνεται με τη διέγερση. Ο αποτελεσματικός ALF μεταβάλλεται με το συνδεδεμένο φορτίο. Για την εκτίμησή του απαιτείται η αντίσταση δευτερεύοντος τυλίγματος Rct:

Πρόκειται για προσέγγιση ωμικού φορτίου. Χωρίς την Rct το εργαλείο εμφανίζει «ALF: δεν αξιολογήθηκε», ανεξάρτητα από τη σύγκριση των VA.

5. Κλάση PX, μεταβατικές κλάσεις και κορεσμός

Οι Μ/Σ έντασης τύπου PX χαρακτηρίζονται από την καμπύλη μαγνήτισης, την τάση γόνατος, την αντίσταση τυλίγματος και το ρεύμα διέγερσης. Χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα σε διαφορικές προστασίες και συστήματα υψηλής αντίστασης. Οι μεταβατικές κλάσεις και η παραμένουσα μαγνήτιση απαιτούν ακόμη περισσότερα δεδομένα. Σε σοβαρά σφάλματα, το δευτερεύον ρεύμα μπορεί να πάψει να ακολουθεί αναλογικά το πρωτεύον. Παίζουν ρόλο η αντιστοίχιση των Μ/Σ έντασης, η παραμένουσα ροή, η συνεχής συνιστώσα και οι είσοδοι του ηλεκτρονόμου. Αυτά δεν προκύπτουν από έναν γενικό έλεγχο 5P.

6. Μην ανοίγετε ποτέ το κύκλωμα του δευτερεύοντος ενός Μ/Σ έντασης όταν το πρωτεύον διαρρέεται από ρεύμα

Όταν το πρωτεύον Μ/Σ έντασης διαρρέεται από ρεύμα και το δευτερεύον παραμείνει ανοικτό, μπορεί να αναπτυχθούν επικίνδυνες τάσεις. Χρησιμοποιείτε κατάλληλες γέφυρες βραχυκύκλωσης και εγκεκριμένες διαδικασίες δοκιμής, μόνο από εξειδικευμένο προσωπικό. Ο κανόνας είναι αντίθετος από τον κανόνα για τους Μ/Σ τάσης.

7. Βασικές αρχές μετασχηματιστών τάσης

Όταν οι τάσεις δηλώνονται με την ίδια σύμβαση, οι όροι √3 απλοποιούνται και προκύπτει ο ονομαστικός λόγος. Η πινακίδα μπορεί να συνδυάζει διαφορετικές συμβάσεις: για (20000/√3) : 100 V, ο λόγος των τάσεων τυλιγμάτων είναι 11.547 / 100 = 115,47. Το KiloVolt υπολογίζει τον λόγο αυτού του τυλίγματος από τις αντίστοιχες τάσεις και εξηγεί τι εκφράζει. Ορισμένοι Μ/Σ τάσης έχουν ξεχωριστά τυλίγματα μέτρησης και υπολειμματικής τάσης (ανοικτό τρίγωνο) για προστασία σφάλματος γης, π.χ. 100/3 V. Κάθε τύλιγμα έχει δικό του λόγο, ονομαστικά χαρακτηριστικά και φορτίο· δεν αθροίζονται σαν ένα κοινό φορτίο. Ο λόγος ενός τυλίγματος …/3 δεν ισοδυναμεί με τη σχέση υπολειμματικής τάσης της πλήρους σύνδεσης ανοικτού τριγώνου τριών τυλιγμάτων, η οποία εξαρτάται από τη συνδεσμολογία και τη γείωση δικτύου και δεν υπολογίζεται εδώ.

8. Κλάσεις μέτρησης και προστασίας Μ/Σ τάσης

Οι κλάσεις μέτρησης 0.1, 0.2, 0.5, 1 και 3 ορίζουν όρια σφάλματος τάσης και γωνιακής απόκλισης στις δηλωμένες περιοχές τάσης και φορτίου, όχι σταθερό σφάλμα. Οι κλάσεις προστασίας 3P και 6P καθορίζουν ακρίβεια υπό τον ονομαστικό συντελεστή τάσης και τα καθορισμένα φορτία. Το P σημαίνει «προστασία», όχι τριφασικό ή αριθμό πόλων. Ο συντελεστής τάσης, η μόνωση, η γείωση ή απομόνωση του πρωτεύοντος και η ανύψωση τάσης σε σφάλμα γης έχουν σημασία. Η ένδειξη δευτερεύοντος 100 V δεν αρκεί για να αποδείξει καταλληλότητα σε 59N ή άλλες λειτουργίες μηδενικής ακολουθίας.

9. Φορτίο Μ/Σ τάσης: και η υποφόρτιση έχει σημασία

Ένας Μ/Σ τάσης 30 VA με συνδεδεμένο φορτίο 5 VA φορτίζεται κατά 16,7%. Είναι χρήσιμη ένδειξη αλλά δεν συνιστά επιτυχή έλεγχο ακρίβειας: το IEC 61869-3 ορίζει περιοχές φορτίου για την ακρίβεια (π.χ. περιοχή I ή II) και ένας υποφορτισμένος Μ/Σ τάσης μπορεί να βρίσκεται εκτός της περιοχής όπου τεκμηριώνεται η κλάση του. Γι' αυτό το εργαλείο εμφανίζει «Ακρίβεια: ΜΗ ΕΠΑΛΗΘΕΥΜΕΝΟ». Ασφάλειες, καλώδια, μετρητές και είσοδοι ηλεκτρονόμων προκαλούν επίσης πτώση τάσης δευτερεύοντος.

10. Μη βραχυκυκλώνετε ποτέ το δευτερεύον Μ/Σ τάσης

Το δευτερεύον ενός Μ/Σ τάσης δεν πρέπει να βραχυκυκλώνεται. Χρησιμοποιείτε τις προβλεπόμενες ασφάλειες ή προστασίες δευτερεύοντος και την καθορισμένη διάταξη γείωσης.

11. Ανάγνωση τυπικών πινακίδων στοιχείων

• Μ/Σ έντασης 100/5 A, 10 VA, 0.5: ονομαστικός λόγος και κλάση μέτρησης.
• Μ/Σ έντασης 100/1 A, 10 VA, 5P10: τύπου προστασίας, με δευτερεύον 1 A και πολλαπλάσιο ορίου ακρίβειας 10 στο ονομαστικό φορτίο.
• Μ/Σ τάσης 20000/√3 : 100/√3 V, 30 VA, 0.5: τύπου μέτρησης, φάσης προς γη.
• Μ/Σ τάσης … 3P ή 6P: κλάση προστασίας· χρειάζονται επίσης ο συντελεστής τάσης και τα φορτία.

Το εργαλείο δείχνει λόγους μετασχηματισμού, αντίσταση αγωγών, φορτίο δευτερεύοντος και επεξηγήσεις κλάσεων. Δεν επαληθεύει τον κορεσμό Μ/Σ έντασης προστασίας ούτε την ακρίβεια μέτρησης. Το εργαλείο «Ρυθμίσεις προστασίας μετασχηματιστή ΜΤ» χρησιμοποιεί τον λόγο Μ/Σ έντασης για ενδεικτικά κατώφλια ηλεκτρονόμου· αυτό δεν επαληθεύει την καταλληλότητα του Μ/Σ έντασης.

IEC 61869-2 (ηλεκτρονικό κατάστημα IEC) · IEC 61869-3 (ηλεκτρονικό κατάστημα IEC) · Schneider Electric: συντελεστής ορίου ακρίβειας