بخشی از مقاله
ترانسفورماتور ولتاژ v.T يا P.T
همانطور كه مي دانيد ولتاژهاي بالاتر از v 600 را نمي توان بصورت مستقيم بوسيله دستگاه هاي اندازه گيري اندازه گرفت، بنابراين لازم است كه ولتاژ را كاهش دهيم تا بتوان ولتاژ را اندازه گيري نموده و يا اينكه در رله هاي حفاظتي استفاده كرده ترانسفورماتور ولتاژ به همين منظور استفاده مي شود. ترانسفورماتور ولتاژ از انواع مغناطيسي مطابق بشكل صفحه بعد داراي دو نوع سيم پيچ اوليه و ثانويه مي باشد كه براي ولتاژهاي بين v 600 تا HV 132 استفاده مي شود.
در اين شكل مدار الكتريكي يك vt رانشان مي دهد.
معمولا vt هاي فشار قوي بين خط و زمين قرار مي گيرند يعني ولتاژ فازي به آنها اعمال مي شود بطور مثال در نتيجه بايد مقدار امپدانس سيم پيچ اوليه خيلي بالا باشد و عايق بندي سيم پيچ ولتاژ بالاتر برود، زيادتر و مشكل تر خواهد بود. براي همين منظور است كه در ولتاژ خيلي بالا از c,v.t استفاده مي شود.
پس بطور مثال در شكل بالا به اوليه ولتاژ اعمال شود و در ثانويه كه مقدار دور آن خيلي كم است ولتاژ ولت روي هركر اعمال خواهد شد (1a 1n) كه خروجي vt را معمولا بصورت a سر كلاف و n ته كلاف مشخص مي نمايند. كه شمارش تعداد كرهاي يك vt با اعدادي است كه در سمت چپ حروف گذاشته مي شود. در شكل بالا vt داراي دو كر مي باشد.
حال ولتاژ بين كر اولvt فاز R با كر اول vt فاز s 110 ولت مي باشد كه خروجي vt را براي سه فاز به صورت ستاره اتصال دهند و به مصرف مي رسانند. كليد مصرف كننده بايد به شكل موازي با Vt قرار گيرند. و براي حفاظت Vt (خروجي) در ابتداي خروج سيم پيچ ثانويه از vt يك عدد فيوز قرار مي دهند.
در ولتاژهاي خيلي بالا، اقتصادي است كه از c.v.t استفاده شود. چون در vt عايق بندي و ايزوله كردن سيم پيچ نسبت به پايه استراكچر مسئله عمده و پر خرجي خواهد بود.
ولي در cvb توسط يك سري خازن كه در مدار قرار مي دهند. ولتاژ را پايين مي آورند و ولتاژ كم را به يك سيم پيچ اوليه داره (حدود kv 10) و از ثانويه 110 ولت خروجي گرفته مي شود. مدار يك cvt در صفحه بعد آمده است. دو مجموعه خازن C1 و C2 در مدار ديده مي شود، مجموعه c1 ظرفيت آن پايين و مجموعه c2 ظرفيت تنش بالا مي باشد، در نتيجه me1 بالا و ane2 خيلي پايين خواهد بود. و به همين نسبت ولتاژ فاز با زميني كه به cvt اعمال مي شود به نسبت مقاومت ها افت مي نمايد و از دو سر مجموعه خازن c2 (ولتاژ كم) گرفته مي شود و به سيم پيچ اوليه vt وارد مي شود.
در صفحات بعد نمونه تست هاي رايجي كه در ترانس ولتاژها انجام داده شده بطور مثال نسبت تبديل- عايقي و...
ترانسفورماتور جريان((currnt rtansrormerict
جهت اندازه گيري وهمچنين سيستم هاي حفاظتي لازم است كه از مقدار جريان عبوري از خط اطلاع پيدا كرد و نظر به اينكه مستقيما نمي توانيم از كل جريان خط در اين نوع دستگاه ها استفاده نمائيم لذا بايستي بطريقي جريان را كاهش داد، از اين جريان براي دستگاه هاي فوق استفاده نمائيم و اينكار توسط ترانسفورماتور جريان انجام مي شود براي مثال يكنوع ترانسفورماتور جريان با نسبت را در نظر بگيريم واين بدان معني است كه اگر از خط 1000A آمپر جريان عبور كند اين ترانسفورماتور آن را به 5 آمپر تبديل مي نمايد. و اين 5 آمپر به راحتي قابل اندازه گيري توسط يك آمپرمتر كوچك مي باشد. صفحه مدرج آمپرمتر را بر اساس آمپراژ اوليه خط درجه بندي مي نمايند. در انتخاب هماهنگ ct و وسيله اندازه گيري بايد حتما دقت شود و در روي صفحه مدرج وسايل اندازه گيري در انتخاب هماهنگ ct و وسيله اندازه گيري بايد حتما دقت شود و در روي صفحه مدرج وسايل اندازه گيري ct مورد نظر (هماهنگ شده را) مشخص شده است.
ساختمان ترانسفورماتور جريان تشكيل شده است از سيم پيچ اوليه كه داراي دورهاي كم ويك سيم پيچ ثانويه كه داراي دورهاي زيادي است، كه سيم پيچ اوليه معمولا بصورت شين مي باشد. شكل ساده مدار در بالا مشخص شده است. نكته قابل توجه اينست كه هيچگاه نبايد در سر ct باز باشد به محض باز كردن مصرف كننده از ثانويه ct بايد دو سر خروجي اتصال كوتاه شود چون هميشه بايد نتيجه فلو در هسته صفر شود يعني جريان اوليه I1 يك فلوي اوليه و اگر ثانويه بسته باشد I2 يك فلوي بنام ايجاد نمايد كه نتيجه حدودا صفري شود. اگر دو سر ct باز باشده I2=0 و خواهد شد. و در نتيجه هسته گرم خواهد شد و باعث سوختن ct مي گردد.
در تصوير زير شماي كلي ct و مدار داخلي و پلاك ct داده شده است.
پارامتر هاي اساسي در ct
1- نقطه اشباع
2- كلاس و دقت ترانس جريان
3- نسبت تبديل
4- ظرفيت ترانس جريان
1- نقطه اشباع
ترانسفورماتورهاي جريان براي جدا كردن مدار دستگاه هاي بخش و حفاظتي از شبكه فشار قوي بكار برده مي شود واصولا طوري انتخاب مي شوند كه در شرايط عادي و اضطراري شبكه بتواند بخوبي كار نموده و جريان ثانويه لازم را براي دستگاه هاي اندازه گيري حفاظتي تامين كند. اما مسئله اصلي اينست كه در هنگام اتصال كوتاه چون جريان اوليه ترانسفورماتور زياد است بالطبع جريان ثانويه نيز زياد خواهد شد ولي بايد ترانسفورماتور جريان طوري عمل كند تا اين جريان زياد نتواند از وسائل اندازه گيري عبور كرده و دستگاه ها را بسوزاند علاوه بر آن اين جريان نبايد سب فرمان غلط به دستگاه هاي حفاظتي شده و يا اينكه مانع عمل آنها شود. و مانع شود كه جريان زيادي از دستگاه هاي اندازه گيري عبور كند ولي براي رله حفاظتي وضعيت فرق مي كند. و ترانسفورماتور جرياني مورد احتياج است كه در جريانهاي زيادي اشباع نشده وجريان زياد را تا حد معيني اجازه داهد تا از زلزله اي حفاظتي عبور نمايد مشخصه مغناطيسي يا تحريك ct بستگي هسته، تعداد حلقه اي سيم پيچ و سطح مقطع و طول هسته دارد. در شكل زير براي يك نوع ct هسته اي مختلف منحني مغناطيسي آنها مشخص شده است.
مشكل 2 نشانگر اين است كه اگر حبس هسته از نوع آهن نيكل دار انتخاب شود مطابق منحني e تا 5 برابر جريان حساس است و اگراز نوع a انتخاب شود تا ده و براي d تا 15بربر جريان ثانويه حساس و بعد از آن اشباع شده و اجازه نمي دهد جريان از سيستم عبور كند.
جدول 3 تغييرات ولتاژ ثانويه يك ترانسفورماتور جريان با مقاومت ثانويه را نشان مي دهد. نقطه kp كه آنرا نقطه شروع اشباع knee point گويند به ازاي افزايش 50% جريان تحريك ولتاژ تنها 10% افزايش مي يابد.
مشاهده مي شود از نقطه k2 به بعد نيست تبديل e.t معلوم نيست وجريان ثانويه تقريبا ثابت است تنها اندكي افزايش خواهد داشت. بنابراين نقطه kp در انتخاب ترانسفورماتور جريان پارامتر مهمي است و حتما بايد منظور نظر باشد
2- كلاس ودقت اندازه گيري ترانس جريان
جدول هاي جريان اصولا براي كلاسهاي 5p10,5p20,10p10,10p20,0.5,0.2,0.1-5-2-1 مي باشد. بنابراين كلاس ترانسفورماتور هاي جريان اصولا يكي از اعداد بالاست. اگر كلاس ترانسفورماتور جريان بصورت apn نشان داده شده باشد اصولا a مقدار خطاي جريان بر حسب درصد و n مضربي از جريان نامي اوليه مي باشد.
مثلا در ترانسفوماتور 5p10 يعني تا ده برابر جريان نامي ترانسفورماتور جريان مقدار خطا 5% خواهد بود. در شكل 4 منحني مشخصات نسبت تبديل ترانسفوماتور جريان را براي 10p5 و 10p10 در بارهاي مختلف نشان مي دهد.
همانطور كه در شكل 4 مشخص شده براي ترانسفوماتور 10p5 در 5 برابر جريان نامي خطاي حاصل ده درصد است اما در ده برابر جريان نامي خطا به 30% مي رسد.
a: هسته حلقوي از نوع آهن بدون سيليكن
b: هسته حلقوي از نوع آهن باروكش سيلكين
c: از نوع آهن سيكل دار كه 80% نيكل دارا مي باشد.
بنابراين ترانسفورماتور فوق با اين كلاس براي سيستم حفاظتي مناسب نيست.
اما خطاي ترانسفوماتور 10p10 در دما برابر جريان نامي فقط ده درصد مي باشد واين امر نشان مي دهد كه ترانسفوماتور با كلاس 10p10 براي حفاظت مناسب تر مي باشد و اصولا اكتيوتر است بهمين دليل است كه اصولا ترانسفوماتورهاي مخصوص رله و حفاظت سيستم ها بايد متناسب با كار دستگاه هاي حفاظتي و داراي عدد ازدياد جريان 25>n>10 و كلاس يك باشد. بطوريكه نيرو وي اشباع نشود و هم اينكه دقت خوبي داشته باشد. البته انتخاب اين ct اصولا بستگي به نوع حفاظت و وضعيت سيستم دارد.
اما ترانسفوماتورها جريان مخصوص دستگاه هاي اندازه گيري بايد داراي عدد n<5 باشد تا ترانسفوماتور نيروي اشباع شده و مانع سوختن دستگاه هاي اندازه گيري گردد.
3- ظرفيت ترانس جريان
ظرفيت ترانسفوماتور جريان عبارتست از حاصلضرب جريان هاي ثانويه ترانسفوماتور جريان در مقدار افت ولتاژ ناشي از گردش اين جريان در مدار تغذيه شونده ا زct كه بر حسب vA بيان مي شود. طبق استاندارد IEC.185 مقدار ظرفيتهاي ترانسفوماتور جريان تا 30VA برابر صورت زير استاندارد نموده اند: 2.5 -5-10-15-30-VA
از 3oVA به بالا اصولا بر حسب نياز انتخاب مي نمايند. براي اينكه مقدار خط در ترانسفوماتور هاي جريان به مقدار محاسبه شد. باقي بماند لازم است مقدار توان گرفته شده از ct معادل مقدار توان ترانسفوماتور باشد. در اين حالت بايد مجموع مقاومتهاي مواد خارجي سيم پيچ ثانويه ct حتي المقدور برابر مقاومت خارجي نامي ترانسفورماتور باشد، تا از خراب شدن آن جلوگيري بعمي آيد و در ضمن از خراب شدن دستگاه هاي اندازه گيري نيز حفاظت شود.
با توجه به مطالب گفته شده در انتخاب ظرفيت ct بايد قدرت مصرف كليه وسائلي كه از ثانويه تغذيه مي شوند در نظر گرفت، در زير معرف يك سري از وسائل اندازه گيري و رله ها مشخص شده است
نوع وسيله قدرت به ولت آمپر نوع وسيله قدرت به ولت آمپر
آمپر متر 3 رله حرارتي 9-16
آمپرمتر ثبات 5-10 رله قدرت 1-5
وات متر 3 ديسانس 4-30
Cos متر 5-15 رگولاتور ولتاژ 35-135
رله اضافه جريان زماني 8.5 رله ديفرانيل 0-1-0-4
طول و سطح مقطع سيم براي جريان 5Amp قدرت مصرفي VA
10 متر سيم دولا با سطح مقطع mm2 2.5 3.5
10 متر سيم دولا با سطح مقطع mm2 4 2.2
10 متر سيم دولا با سطح مقطع 6 mm2 1.5
10 متر سيم دولا با سطح مقطع 10 0.9
تذكر: مي توان قدرت مصرفي كابلها را از رابطه RI32 نيز بدست آورد كه R مقاومت سيم بر حسب اهم و Is ثانويه ترانسفورماتور جريان مي باشد.
مثال 1: اگر مدار ثانويه يك ct آمپر را با قدرت 30VA و ضريب اشباع به ادوات زير بسته شود.
يكعدد آمپرمتر با مصرف داخلي 1.5AV
يكعدد وات متر با مصرف داخلي 3VA
5 متر سيم به مقطع 2.5 ميلي متر مربع 1.8VA
جمع كل مصرف 6.3 VA
چگونگي انتخاب قدرت
از آنجا كه توان ct در جريان هاي زياد تا n برابر جريان نامي كه خطا از 10% متجاوز نمي كند تقريبا برابر مثال ضرب Sn.n مي باشد سپس توان اين ct در 5 برابر جريان نامي n=0 نيز مي رسد كه بايد در مدار ثانويه مصرف شود، بنابراين طرف ثانويه بايد آنقدر جريان بكشد كه n برابر 6.3 مساوي 150 گردد سپس مشاهده مي شود كه در حالت اتصال كوتاه تا 23.8 برابر جريان از وسايل اندازه گيري عبور مي نمايد و سب سوختن آنها مي گردد پس بايد يا در ثانويه ترانسفوماتور مقاومت اضافه نمود كه n' حداكثر به 10 برسد و يا اينكه قدرت ct را كمتر انتخاب نمود مثلا اگر قدرت 15VA انتخاب كنيم
باز مشاهده مي شود كه n'>10 است كه باز قدرت را كمتر انتخاب مي كنيم. اگر چنانچه آنرا 10va انتخاب كنيم داريم.
بنابراين قدرت 10VA قدرت مناسبي و نبايد 30VA انتخاب كرد.
مثال 2: ترانسفورماتور جرياني با مشخصات و 30VA و h>5 يك آمپرمتر با مصرف داخلي 2.5VA و يك وات متر با مصرف داخلي سيم پيچ جرياني 3VA را تغذيه مي كند. سيم رابطه به طول 2.5m سي، مقطع 2.5 كه در جريان نامي 5A تواني معادل 4.5VA مصرف مي كند.
توان كل مصرف ثانويه
چون در مثال گفته شده كه n<5 است پس بايد قدرت را طوري انتخاب كنيم كه n نزديك 5 باشد بنابراين 15VA انتخاب مي كنيم
البته مشاهده مي شود كه n'=7.5 تقريبا مناسب ايت ولي بهترين حالت آنستكه n را به 5 برسانيم و در اين حالت بايد قدرت را 10VA انتخاب نمود و يا مقاومت به طرف ثانويه ct اضافه نمود مثال 3: يك وله جريان زياد با مصرف داخلي 8VA و يك وله ديفرانسيل با مصرف داخلي 17A بر روي ترانسفوماتور جرياني به مشخصات و n>10, 15VA بسته شده است.
در صورتيكه مصرف سيمهاي رابطه 3VA باشد در اينصورت داريم كه
8+1+3=12VA=توان كل مصرف ثانويه
بنابراين ضريبي از جريان كه در آن خطاي ترانسفوماتور جريان از 10% تجاوز نكند برابر است با
بنابراين ترانسفورماتور جريان صحيح انتخاب شد. وجريان ثانويه تا 12.5 برابر جريان اوليه بطور خطي تغيير مي كند و متناسب باجريان اوليه است و رله جريان زياد چنانچه تا 12.5 برابر جريان In تنظيم شود باشد به درستي عمل مي كند.
