Струјни трансформатор — разлика између измена

'''Струјни трансформатор''' је тип [[трансформатор]]а који се употребљава при мерењу струја великих вредности које би иначе било тешко мерити неком директном методом и за релејну заштиту. Однос примарне и секундарне струје приближно је обрнуто сразмеран односу броја примарних и секундарних намотаја. Номинална вредност секундарне струје је стандардизована и износи 5А за струјне трансформаторе за мерење и 5А или 1А за струјне трансформаторе за релејну заштиту. Номинална вредност примарне струје зависи од места примене струјног трансформатора и може да узима вредност од 10А1А до пар хиљада [[ампер]]а. Стандардизоване вредности назначене примарне струје су 5А, 10А, 15А, 20А, 25А, 30А, 40А, 50А, 60А, 75А и децимални умношци наведених. Производе се и високонапонски струјни трансформатори чија је вредност назначене примарне струје и мања од 5А и то ради одвајања високог напона од мерних уређаја.

Основни параметри струјног трансформатора су: називни напонски ниво за који je предвиђен, називна фреквенција, преносни однос или константа струјног трансформатора, називна примарна и секундарна струја, класа тачности, прекострујни број или фактор сигурности -{Fs}-, номинална снага у -{VA}-, трајна термичка струја, термичка класа изолације, број језгара, врста основне изолације, називна кратркотрајно подносива термичка струја, и називна подносива динамичка струја.

Потребно је напоменути да при протицању струје кроз примарни намотај СТ није дозвољено оставити секундарни намотај отворен - тј. у празном ходу. Разлог овоме је што тада сва примарна струја магнетише језгру струјнимструјног трансформаториматрансформатора - не постоје секундарни амперзавојци који би били у опозицији примарним амерзавојцима. То доводи до уласка струјног трансформатора дубоко у засићење, до максималне вредности флукса. Услед нагле промене флукса приликом промене смера струје кроз примарни намотај долази до индуковања високе вредности напона на секундарном намотају (који има више завојака). Овај напон има импулсни (несинусоидални каракртер) услед изразите нелинеарности гвожђа која се има при овако дубоким засићењима. Максимална тренутна вредност овог напона може постати тако велика (неколико хиљада волти) да угрози изолацију струјног трансформатора и нисконапонских мерних и заштитних уређаја прикључених на њега, као и живот људи који би евентуално дошли у контакт са секундарним прикључцима струјног трансформатора. Сем тога, пошто сва примарна струја утиче на магнетизацију језгра, она се тако јако загрева да најчешће у оваквим случајевима долази и до топљења изолације међу лимовима од којих је језгра састављена и до губљења магнетних особина ових лимова, чиме струјни трансформатор постаје неупотребљив.

Можемо разликовати струјну и угаону грешку струјног трансформатора. Струјна грешка представља процентуалну разлику између примарне струје и секундарне струје помножене константом струјног трансформатора. По вредности ова грешка може бити позитивна и негативна, али се у принципу даје њена апсолутна вредност. Угаона грешка представља разлику фазних углова примарне и секундарне струје. Класа тачности струјног трансформатора јесте дозвољена струјна грешка при номиналној струји примара. Тако нпр. кад се каже да је струјни трансформатор класе тачности 0.5%, то значи да је при номиналној примарној струји максимално дозвољена грешка од 0.5%. Ако је пак примарна струја мања од номиналне, или већа преко 120% номиналне, струјна грешка може бити и већа. Тако се нпр. за струјни трансформатор класе тачности 0.5 дозвољава грешка од 0.75% уколико је струја примара 20% номиналне, и 1% уколико је струја примара 10% номиналне. Ништа се не гарантује за случај примарне струје испод 10% номиналне (назначене) вредности, те се о овоме мора водити рачуна приликом избора струјног трансфоорматора. Грешка струјног трансформатора зависи и од оптерећења које стварају мерни, показни и заштитни уређаји везани на секундар овог уређаја. Уколико је оптерећење мање од номиналног (назначеног на плочици струјног трансформатора), струјна грешка може бити и већа од назначене класе тачности. По -{IEC}- прописима класаструјна тачностигрешка мора дабити важиу граници класе тачности за оптерећења на секундару од 1/4 до 4/4 називне (назначене) снаге струјног трансформатора. О овоме треба водити рачуна приликом избора струјног трансформатора, јер новија дигитална мерна и заштитна опрема има значајно мању потрошњу и активне и реактивне енергије од старије електромеханичке и електронске опреме. Осим тога тачност зависи и од фактора снаге оптерећења секундара и по -{IEC}- прописима (али и -{VDE}-) класа тачности важи до -{cos(fi)}-=0.8. Вредности класе тачности струјног трансформатора су стандардизоване и могу имати следеће вредности: 0.1, 0.2, 0.5, 1 и 3%.

Наведене класе тачности струјног трансформатора односиле су се на струјне трансформаторе за мерење. Струјни трансформатори који служе за релејну заштиту имају другачији систем обиљежавања. Потребно је напоменути да се ови струјни трансформатори могу извести као засебни, или чешће, као део једног СТ са два језгра. Тада једно језгро има свој секундарни намотај (за мерење нпр.) а друго језгро истог струјног трансформатора има терцијарни намотај за релејну заштиту. Код језгра за мерење је назначена вредност примарне струје 5А, а код језгре за релејну заштитззаштиту је 1А. Сем те разлике постоји и разлика у понашању приликом тока великих струја кроз примарни намотај приликом преоптерећења или кратког споја у примарном колу. За разлику од језгри за мерење, језгре за заштиту треба да имају високу тачност и при струјама које су десетак пута веће од назначене примарне струје. Њихове класе тачности се обиљежавају на следећи начин: -{nPk}- где је -{n}- број који казује колику грешку у процентима прави струјни трансформатор при струји која је -{k}- пута већа од назначене примарне струје. Тако се имају СТ класе тачности 0.5 10Р10 што значи да струјни трансформатор има бар 2 језгра, секундарни мерни намотај са класом тачности 0.5% на једном језгру и терцијарни заштитни намотај на другој језгри који при струјама 10 пута већим од номиналне прави грешку од 10%. Примарни намотај наравно обухавата оба ова језгра.

:<math>/Е=4,44 \cdot N \cdot f \cdot a \cdot B</math>

:<math>S =4.44\cdot Н\cdotf\cdot a\cdot B\cdot I_2</math> [-{VA}-],

Струјни трансформатори раде са ниском вредношћу индукције -{B}- да би одржали што већу тачност, те се повећавање снаге струјног трансформатора постиже повећањем пресека језгра -{a}-. Ово поготово важи за језгра за заштиту, која при номиналној струји морају имати јако низак флукс - а тиме и магнетну индукцију - да не би ушли у засићење при струјама квара које могу бити десетак пута веће од нормалних. Дакле важи правило: већа снага - веће језгро - тежи и већи струјни трансформатор. Снага нисконапонских струјних трансформатора је најчешће 5 ,10 или 1015 -{VA}-. Приликом избора снаге струјог трансформатора, осим снаге уређаја који се прикључују, треба водити рачуна и о дужини повезних водова од струјног трансформатора до уређаја које напаја. Ако су ови водови јако дугачки треба размотрити или повећање назначене снаге струјног трансформатора или смањење назначене секундарне струје са 5А на 1А. Такође, као што је већ речено, треба имати у виду да подоптерећен струјни трансформатор може имати већу струјну грешку од прописане класом тачности.

Један од битих параметара струјног трансформатора је фактор сигурности. Струјни мерни трансформатор је тако пројектован да може трајно да ради са 20% већом струјом од назначене. Даљим порастом примарне струје струјни трансформатор улази у засићење, тако да му почиње расти грешка мерења. Потребно је напоменути да се не може спречити да дође до пораста примарне струје изнад 120% номиналне вредности. Преоптерећења и кратки спојеви су у мрежи непредвидиви догађаји који се не могу спречити. Квалитет заштите одређује како брзо ће доћи до искључења ових догађаја у мрежи. На неки начин је потребно заштити уређаје везане за секундар, чија је назначена струја најчешће 5А. С'обзиром да како је већ речено секундар СТ не сме остати отворен није дозвољена заштита осигурачима. Механизам заштите је искориштење природне особине језгра да при повећању струје магнетизације изнад одређене вредности карактеристика магнећења долази до колена тј. улази у засићење. На тај начин расте грешка струјног трансформатора и то је добро јер је секундарна струја тада мања него што би била у случају да је језгра магнетски линеарна. Фактор сигурности или прекострујни број струјног трансформатора представља релативну вредност примарне струје у односу на назначену на плочици при којој струјна грешка СТ прелази 10%. Треба напоменути да се овај фактор одређује за номинално оптерећен струјни трансформатор као и да се овај фактор одређује само за мерну језгру, док код заштитне језгре, као што је већ поменуто, засићење не сме наступити ни при много већим струјама од номиналне.