Stroomtransformator

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Een stroomtransformator in een 150kV lijn
Het vereenvoudigd equivalent schema van een stroomtransformator

Stroomtransformatoren worden ook wel CT's genaamd naar hun Engelse naam Current Transformers. Het zijn transformatoren die een meestal grote primaire stroom Ip omzetten naar een k maal kleinere secundaire stroom Is in een galvanisch gescheiden secundaire wikkeling.

Normen over stroomtransformatoren[bewerken]

Volgens IEC[bewerken]

Het is de bedoeling van TC38 van het IEC om alle normen over meettransformatoren van de 60044-familie over te zetten naar een nieuwe reeks 61869 met een opsplitsing van de algemene eigenschappen en de specifieke eigenschappen.

  • IEC 60044-1 Consolidated Edition 1.2 (incl. am1+am2) (2003-02) TC/SC 38 Instrument transformers - Part 1: Current transformers
  • IEC 60044-3 Edition 2.0 (2002-12) TC/SC 38 Instrument transformers - Part 3: Combined transformers
  • IEC 60044-6 Edition 1.0 (1992-03) TC/SC 38 Instrument transformers - Part 6: Requirements for protective current transformers for transient performance
  • IEC 60044-8 Edition 1.0 (2002-07) TC/SC 38 Instrument transformers - Part 8: Electronic current transformers
  • IEC 61869-1 Edition 1.0 (2007-10) TC/SC 38 Instrument transformers - Part 1: General requirements

Volgens enkele andere standaard organisaties[bewerken]

  • IEEE Std C57.13-1993: IEEE Standard requirements for Instrument transformers
  • Canada CAN3-C13-M83: Instrument transformers
  • Australia AS 1675 Current transformers - Measurement and protection
  • British Standard BS3938 Specifications for Current Transformers (Vervallen en vervangen door IEC 60044-1)

Werking van de stroomtransformator[bewerken]

De werking van een stroomtransformator

Zoals een gewone transformator heeft een CT een primaire wikkeling, een secundaire wikkeling en een magnetiseerbare kern. Bij de venster-type en de doorvoering-type CT's is de primaire wikkeling herleid tot één draad of staaf die door de magnetische kern gestoken wordt wat beschouwd kan worden als één toer. De primaire stroom Ip zal de kern magnetiseren en induceert een spanning Vs in de secundaire wikkeling.

V_s = 4,44 \cdot f \cdot N \cdot A \cdot B

Door de aangesloten belasting Rb zal er dan een stroom Ib vloeien. De secundaire stroom Ib zal gelijk zijn aan de secundaire stroom Is op een kleine foutstroom Ie na en de stroom Is zal N maal kleiner zijn dan de primaire stroom Ip.

 I_s = \frac{I_p} {N}

De foutstroom Ie bestaat voor het grootste deel uit een zuiver inductieve component; de magnetisatiestroom Im die afgelezen kan worden op de magnetisatiecurve en een resistieve component Ig die de ijzerverliezen weergeeft. De magnetisatiestroom Im is evenredig aan de veldsterkte H.

 I = \frac{l} {N} \cdot H

De koperverliezen worden voorgesteld door de weerstand RCT

Algemene eigenschappen van stroomtransformatoren[bewerken]

Zoals de naam het reeds beschrijft transformeren ze stroom. Als door de primaire wikkeling P1-P2 (vroeger K-L) een stroom vloeit zal aan de secundaire zijde s1-s2 (vroeger k-l) een stroom vloeien die k maal kleiner is. Bij HSnetten dienen ze eveneens om het HS net te scheiden van het meetnet.

Primaire stroom Ip[bewerken]

De primaire stroom van de CT is volgens IEC 60044-1 gestandaardiseerd in een decadische reeks 1 - 1,25 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7,5. Voor een bepaalde installatie moet de CT dan ook gekozen worden dat zijn nominale primaire stroom minstens even groot is als de stroom die erdoor zal vloeien. Indien de stroom groter is dan waarvoor de CT geschikt is zal hij te veel opwarmen en de isolatie vroegtijdig verouderen en doorslaan.

Secundaire stroom Is[bewerken]

De secundaire stromen zijn sterk beperkt door de norm en zijn normaal 0.5, 1, 2 of 5 Ampère.

Overzetverhouding k[bewerken]

De eerste belangrijke eigenschap van de stroomtransformator is dus een overzetverhouding k die eveneens de verhouding is van het aantal secundaire wikkelingen op het aantal primaire wikkelingen. Merk op dat het zeer vaak een ringkerntransformator betreft waarbij de primaire wikkeling slechts de geleider is die door de ring gaat. Dat is dus primair één wikkeling. In de praktijk zal de secundaire stroom door inwendige verliezen steeds iets kleiner zijn dan berekend en past men ratio-turn-correction toe of in gewoon Nederlands, men vermindert het aantal secundaire wikkelingen zodat bij nominale belasting de secundaire stroom binnen de tolerantiegrenzen valt.

RCT de inwendige secundaire weerstand[bewerken]

RCT is de secundaire wikkelingsweerstand van de CT bij een temperatuur van 75°C. Deze waarde hangt af van de lengte van de draad (kernafmeting en het aantal secundaire wikkelingen) en de draadsectie volgens de wet van Pouillet. Hoe kleiner RCT hoe idealer de stroombron.

Nauwkeurigheid[bewerken]

Stroomvectoren Ip en Is en de foutvector Ic
De stroomfout voor meet CT's klasse 0.5 en klasse 1 grafisch voorgesteld

De nauwkeurigheid van een CT wordt gegeven door de "Klasse" van de CT. Die klasse-indeling hangt echter af van het soort en is dus anders gedefinieerd voor een meet- of protectie CT. Uiteraard hebben ze allebei een primaire stroom Ip, een secundaire stroom Is en een overzetverhouding k. Uit deze 3 parameters kunnen we wel enkele begrippen definiëren die belangrijk zijn voor de nauwkeurigheid.

  • De primaire stroomvector Ip.
  • De secundaire stroomvector Is wordt hier k x groter voorgesteld. Indien de fout 0 is zou k x Is gelijk moeten zijn aan Ip.
  • De totale foutvector (composite error) kan gezien worden als de samenstelling van:
    • Een amplitudefout (ratio error), uitgedrukt in % en
    • Een hoekfout (angle error), uitgedrukt in hoek-seconden

Voor protectie CT's is de hoekfout nooit afzonderlijk gemeten en wordt enkel de totale fout in % gemeten.

Belasting[bewerken]

Een spanningstransformator is onbelast bij open secundaire keten; hij gedraagt zich immers als een spanningsbron.

Een stroomtransformator werkt net andersom en is onbelast bij kortgesloten secundaire kring. Sterker nog, bij het openen van de secundaire zal de transformator zoveel spanning trachten op te wekken zodat de secundaire stroom gelijk blijft aan 1/k; zoveel spanning dat de isolatie van de transformator doorslaat en hij onherroepelijk beschadigd wordt!

De nominale belasting van een stroomtransformator is RB; uitgedrukt in VA. De juiste weerstandswaarde van die belasting kan snel gevonden worden met de formule P=R.I_s^2. Meettransformatoren worden best belast met de nominale belasting tot 1/4 van de nominale belasting omdat de meettransformator met die belastingen geijkt is.

Vermogen van de stroomtransformator in VA[bewerken]

Het vermogen dat een stroomtransformator kan leveren is afhankelijk van het aantal wikkelingen en van de kernafmetingen.

Nut van een stroomtransformator[bewerken]

Stroomtransformatoren worden ingezet voor het meten van hoge stromen. Als we bijvoorbeeld een stroom van 1000 Ampère willen meten met een draaispoel-Ampèremeter dan zullen we de stroom eerst 200 maal omlaag moeten transformeren. Daar heb je dus een stroomtransformator voor nodig. Maar waarom wil je de stroom meten? Er zijn grofweg twee verschillende groepen van stroomtransformatoren:

  • Protectie- of beveiligings-stroomtransformatoren
  • Meetstroomtransformatoren

Aan deze twee soorten stroomtransformatoren worden verschillende eisen gesteld en daarom worden ze dan ook verschillend gedefinieerd volgens de norm (IEC 60044-1).

Protectie CT's[bewerken]

Het verloop van de output van een protectie CT tegen de stroom
  • Zijn bedoeld om de installatie te beveiligen tegen overstroom of kortsluiting en hun nuttig werkingsgebied is daarom tussen In en de kortsluitstroom die ettelijke malen In bedraagt.
  • Zij zijn niet zeer nauwkeurig bij kleine stromen (< In) maar mogen tijdens een kortsluiting niet in verzadiging gaan. Daarom wordt hun nauwkeurigheid beschreven met een overstroomcijfer en een nauwkeurigheidslimietfactor ALF (Accuracy Limit Factor).
  • Zij worden dus aangesloten op één of meerdere protectie relais
  • Naargelang de toepassing worden ze op een andere manier beschreven
    • De standaard protectie CT's klasse "P" die enkel beschreven worden door hun AC gedrag in IEC 60044-1
    • Klasse PX CT's worden beschreven door de ligging van het kniepunt en hun secundaire wikkelingsweerstand RCT.
    • Klasse PR CT's worden beschreven zoals de PX CT's maar zij hebben een lage remanentie, kleiner dan 10%. Bij een DC-offset zoals bij inschakelstromen kan de class PX stroomtransformator door het remanent magnetisme snel in verzadiging gaan. Bij een class PX stroomtransformator bestaat dit risico niet.
    • De CT's voor weergave van transiënt gedrag klasse "TP" worden beschreven door hun belasting RB, tijdsconstante TS en hun overstroomcijfer KSSC. Deze gelineariseerde CT's hebben luchtspleten in de kern om een zeer hoge verzadigingsspanning te bereiken.

De fouten voor protectie CT's volgens IEC 60044-1 vb. Een CT van klasse 5P10 heeft bij 10 keer de nominale stroom een maximale fout van 5% en bij nominale stroom maximaal 1%. Een CT van klasse 10P15 heeft bij 15 keer de nominale stroom een maximale fout van 10% en bij nominale stroom maximaal 3%.

Meet CT's[bewerken]

Het verloop van de output van een meet CT tegen de stroom
  • Zijn bedoeld om nauwkeurig de stroom te meten in het normale werkingsgebied van de installatie (van 0 tot In) en moeten in dit gebied dan ook zeer nauwkeurig zijn.
  • Meet CT's worden dan ook gebruikt voor de meting van het vermogen of het verbruik die voor facturatie van de stroom gebruikt worden. Van hun nauwkeurigheid hangt vaak veel geld af.
  • Uit veiligheid voor de meetinstrumenten die door de meet CT gevoed worden is het wenselijk dat bij een kortsluiting in het net de CT in verzadiging gaat en niet de volledige kortsluitstroom in de meetinstrumenten stuurt. Dit wordt beschreven door de Instrument Security Factor SF. Het dilemma is natuurlijk om bij In (en 1,2 x In) nog zeer nauwkeurig te kunnen meten maar bij bijvoorbeeld 5 x In reeds in verzadiging te zijn.
  • De nauwkeurigheid van een meet CT wordt gegeven door de nauwkeurigheidsklasse die de amplitudefout geeft bij 1.2 x In. We onderscheiden de klasse 0.2, 0.5, 1, 3 en 5. Bij de klasse 3 en 5 is geen hoekfout gespecificeerd door de norm.

De fouten voor meet CT's volgens IEC 60044-1

  • De nauwkeurigheid moet binnen de opgegeven tolerantiegrenzen liggen bij nominale belasting en bij 1/4 belasting. Een onbelaste meet-CT is bijgevolg niet nauwkeurig!

Verzadiging van de kern[bewerken]

De magnetisatiecurve van een stroomtransformator toont het kniepunt en het normale werkingspunt
De magnetisatiecurven van een stroomtransformator met twee overzetverhoudingen 1600-800/1A

Het kniepunt[bewerken]

Op de B-H karakteristiek of magnetisatiecurve van de kern zien we duidelijk een verzadigingspunt of kniepunt. Het is het punt waar volgens IEC een toename van 50% van de magnetisatiestroom Ie slechts 10% toename van secundaire klemspanning US geeft. Hierdoor zal de magnetisatiestroom Im sterk toenemen en dus het uitgangssignaal vervormd worden.

Meet CT's[bewerken]

Meet CT's hebben een grote nauwkeurigheid dus een kleine magnetisatiestroom wat gerealiseerd wordt door een zeer kleine &mu waarde van het magnetisch kernblik. ter beveiliging van de meetinstrumenten bij foutstromen in het net mag de secundaire stroom boven 120% van de nominale stroom begrensd worden. Begrenzen wil zeggen dat de foutstroom of magnetisatiestroom sterk mag toenemen. Inderdaad, meet CT's worden vlak onder hun kniepunt gebruikt zodat ze tot 120% van de stroom in het lineaire gebied meten en eenmaal daarboven mag de foutstroom toenemen om minder stroom in de belasting (meettoestel) te sturen. Een hoge nauwkeurigheid bij 120% van de nominale stroom en anderzijds reeds sterke verzadiging bij enkele malen de nominale stroom zorgt voor een speciaal en duur kernmateriaal; ook wel mu-metaal genoemd. Een FS5 of Instrument Security Factor 5 betekent dat bij 5 maal de nominale stroom de foutstroom minstens 10% bedraagt.

Protectie CT's[bewerken]

Protectie CT's daarentegen hebben vooral een hoge verzadigingsspanning om juist in foutsituaties de stroom nog redelijk nauwkeurig te kunnen meten. Het is immers zeer belangrijk dat protectie relais nog steeds het verschil kunnen zien tussen een foutsituatie en een inrush of inschakelverschijnsel. Bij inschakelen van een transformator zal de stroom een DC component bevatten waardoor de flux in de kern steeds maar toeneemt. Enkel bij nuldoorgangen neemt de flux terug wat af. Als de tijdsconstante van dit overgangsverschijnsel groot is zal de stroomtransformator ook in verzadiging komen. Het normale werkingspunt van de CT moet dus vele malen lager liggen dan het kniepunt. Volgens de klasse P specificatie is dit de ALF. De protectie CT's hebben dan ook een hoge verzadigingsspanning en dus een grote kerndoorsnede wat resulteert in hun aanzienlijke gewicht. Wegens de DC component moet de ALF een stuk hoger gekozen worden dan de verhouding kortsluitstroom/nominale stroom.

Specificatie van de stroomtransformator[bewerken]

De ligging van het kniepunt kan op verschillende manieren worden opgegeven:

  • Bij een 5P20 CT ligt het kniepunt bij 20 maal de nominale stroom als de CT nominaal belast wordt. Vb een CT met kenmerken 800/1A 5P20 15VA is nominaal belast met 15 Ohm. Bij nominale uitgangsstroom 1A zal de secundaire klemspanning 15V bedragen. Bij 20 maal nominale stroom zal de secundaire klemspanning dus 300V bedragen. Aangezien de secundaire wikkelingsweerstand niet gekend is zal de opgewekte secundaire spanning en dus ook het kniepunt Ek iets hoger zijn namelijk ALF x In x RCT.
  • Bij een klasse-PX, -PR en klasse TP CT's wordt de minimale kniepuntspanning en de maximale magnetisatiestroom bij die kniepuntspanning opgegeven.

Omrekening van klasse-PX naar klasse-P[bewerken]

Volgens klasse PX heeft een stroomtransformator 2000/1A met een kniepunt bij Ek = 600V en magnetisatiestroom Ie van 50mA met een secundaire weerstand RCT van 5 Ohm volgende eigenschappen:

  • Als de CT belast wordt met 25 Ohm (laten we veronderstellen dat dit de nominale belasting is) is:
    • de CT belasting 25VA bij nominale stroom
    • de totale secundaire weerstand 30 Ohm
    • de opgewekte secundaire spanning 30 Volt waarvan 25V over de belasting RB en 5V over de interne weerstand RCT
    • het kniepunt van de CT ligt 20 x hoger dan de 30 volt bij nominale belasting en nominale stroom. In class P termen wil dit zeggen dat de ALF 20 bedraagt.
    • Bij het kniepunt bedraagt de foutstroom 50mA en de secundaire stroom Is 20A. Er gaat dus slechts 19.95A naar de belasting en de fout bedraagt dus slechts 0.25% en dus voldoet de CT ruimschoots aan de klasse 5P20 waar de fout bij het kniepunt 5% mag bedragen.
    • Bij nominale stroom bedraagt de foutstroom minder dan 50mA/ALF of minder dan 2.5mA wat beter is dan 0.25% en dus ook hier voldoet aan de klasse 5P20.
  • de CT voldoet dus aan de klasse 5P20 met een vermogen van 25VA.
  • In de klasse 5P30 is het vermogen slechts 15VA omdat de kniepuntspanning bij 30A ook 600V moet geven is RB slechts 15 Ohm.

Een multi-ratio stroomtransformator[bewerken]

Stroomtransformatoren met meerdere secundaire aftakkingen worden ook wel multi-ratio CT's genoemd. Er mag in elk geval slechts één overzetverhouding aangesloten worden. Standaard zijn de gespecificeerde eigenschappen van de stroomtransformator (vermogen, nauwkeurigheid) steeds bij de grootste overzetverhouding. Bij lagere primaire stromen is de flux in de kern lager en moet de secundaire tegenflux eveneens lager zijn. Hiervoor moet de stroomtransformator dus minder secundaire spanning opwekken zodat het kniepunt lager komt te liggen. Om het kniepunt te bereiken met een lager aantal secundaire wikkelingen moet de magnetisatiestroom dus verhogen waardoor de nauwkeurigheid bij de lagere overzetverhouding afneemt. Aangezien de opgewekte secundaire spanning afneemt bij gelijke secundaire stroom moet de belastingsweerstand RB eveneens afnemen. Dit betekent dat het vermogen van de stroomtransformator in lagere overzetverhoudingen eveneens afneemt. Bij een multi-ratio CT met halve primaire stroom zal:

  • het aantal secundaire wikkelingen halveren om dezelfde secundaire stroom te bekomen
  • de wikkelingsweerstand RCT eveneens halveren
  • de kniepuntspanning EK eveneens halveren
  • de magnetisatiestroom Im verdubbelen dus de fout verdubbelen
  • het vermogen iets kleiner zijn dan de helft

Kalibreren van Stroomtransformatoren[bewerken]

(onder constructie Febr.2012) Een stroomtransformator is een passief element. De vraag kan dan ook worden gesteld, of dit passieve element periodiek moet worden gecontroleerd, of anders gezegd, met een bepaalde regelmaat moet worden gekalibreerd.

Zowel protectie- als meettransformatoren zijn bedoeld om aan de secundaire zijde een meetbare stroom te genereren. Vooral meettransformatoren moeten hierbij aan een grote nauwkeurigheid voldoen omdat ze veelal worden gebruikt in installaties ter verrekening van de verbruikte energie. Een te grote afwijking heeft dan grote gevolgen. Waarvan natuurlijk de meest voor de hand liggende van financiële aard is.

Dit is dan ook een reden dat transformatoren aan een bepaalde nauwkeurigheidsklasse moeten voldoen en kalibratie, (ijken) wordt vereist voordat ze in gebruik worden genomen. Gebruikscondities, omgevingscondities en/of eisen gesteld in een kwaliteitssysteem zijn hierna bepalend voor de herkalibratietermijn.

De termen kalibreren, ijken en justeren zorgen nogal eens voor verwarring. Daarom een kleine toelichting hierop.

Kalibreren: hieronder verstaan we het bepalen van de fout/miswijzing van een instrument en deze wordt getoetst aan de specificaties zoals die door de fabrikant zijn opgegeven voor dit instrument of de eisen die door de gebruiker hieraan worden gesteld.
IJken: is in feite hetzelfde. Deze term wordt vooral bij mechanische meetmiddelen gebruikt. Wanneer een instrument of medium niet aan de specificaties voldoet wordt deze direct gejusteerd zodat deze hier wel weer aan voldoet. Als beste voorbeeld kunnen we hier noemen het ijken van gewichten. Is de kilo geen kilo meer dan wordt dit gewicht, veelal door het toevoegen van gewicht, weer binnen de specificaties gebracht.
Justeren: wanneer een instrument een waarde aangeeft buiten de toelaatbare grenzen deze weer zo inregelen, dat de weergegeven waarde weer aan de door de fabrikant of gebruiker opgegeven specificaties voldoet.

In de elektrotechniek wordt de term ijken al sinds jaren niet meer gebruikt en is vervangen door de term kalibreren. In de volksmond blijft de term ijken echter nog hardnekkig bestaan.

Dan nu terug naar het kalibreren van stroomtransformatoren en de eventuele herkalibratietermijn. Als gebruiker van een stroomtransformator wil men er zeker van zijn, dat deze aan een bepaalde nauwkeurigheid voldoet. Het is daarom dat de stroomtransformator moet worden gekalibreerd voordat deze wordt ingebouwd. Veelal doet de fabrikant dit zelf en wordt een kalibratie- of afnamerapport toegevoegd bij aflevering. Maar dit kan ook worden uitgevoerd door een extern kalibratielaboratorium.

Wanneer de transformator hierna netjes wordt ingebouwd kan er weinig fout gaan. Mits natuurlijk de juiste stroomtransformatoren worden gebruikt en deze juist worden belast.

Wanneer een stroomtransformator herleidbaar naar een nationale en/of internationale standaard moet worden gekalibreerd, dan zal deze moeten worden gekalibreerd door een geaccrediteerd kalibratielaboratorium. Voor Nederland is dit een laboratorium met een RVA erkenning. (erkenning van de Raad Voor de Accreditatie). Deze kalibratie wordt meestal uitgevoerd zoals vermeld in internationale norm IEC 60044.

De gebruiker bepaalt dus of de gebruikte stroomtransformatoren worden gekalibreerd. Wordt hiervoor gekozen, dan is het raadzaam dit vast te leggen in een kwaliteitssysteem. Het kan echter ook zo zijn, dat de afnemer van stroomtransformatoren dit vereist in een kwaliteitssysteem van zijn bedrijf. Is er een kwaliteitssysteem aanwezig, dan moet hierin ook een herkalibratietermijn worden aangegeven.

Als standaardregel worden stroomtransformatoren die onderdeel uitmaken van een kwaliteitssysteem iedere 5 jaar gekalibreerd. Worden transformatoren intensief gebruikt, waarbij ze ook mechanisch worden belast, dan is het raadzaam en wenselijk deze kalibratietermijn te verkorten tot 3 of zelfs 1 jaar.

De gebruiker is dus zelf verantwoordelijk voor deze termijn - die dus 1, 3, 5 of 10 jaar kan zijn, of alleen voorafgaande bij plaatsing - maar moet zich natuurlijk, eenmaal opgesteld, hier wel aan houden. Herkalibratie is dus afhankelijk van wat de gebruiker wil en mag volgens het kwaliteitssysteem.

Als toelichting hierbij nog vermeld: het gebruik van transformatoren in een testomgeving en/of laboratorium vergt vaak meer aandacht met betrekking tot de kwaliteit. Deze transformatoren worden vaak in allerlei omstandigheden gebruikt en hebben mechanisch ook veel te verduren, zijn ingebouwd in meetsystemen etc.

Tijdens het kalibreren van deze stroomtransformatoren komen toch nog wel eens zaken aan de orde, die terug te voeren zijn op de kwaliteit van de gebruikte stroomtransformator, een verkeerd gekozen secundaire belasting, mechanische beschadigingen hiervan of fouten binnen het gehele systeem waarvan deze transformator onderdeel uitmaakt. Worden stroomtransformatoren echter op de juiste wijze toegepast, dan zal na kalibratie blijken dat de meeste transformatoren nog altijd uitstekend functioneren.

Het bepalen van de overzetfout en de hoekfout[bewerken]

In het algemeen kunnen we zeggen, dat de overzetting van een stroomtransformator niet overeenkomt met de nominale overzetting, maar een bepaalde mate daarvan zal afwijken. Deze afwijking noemen we de fout van de stroomtransformator en voor de fabrikant is het de kunst om deze fout binnen gespecificeerde grenzen te houden. Deze grens wordt dus de klasse van een stroomtransformator genoemd.

De standaard nauwkeurigheidsklasse voor meettransformatoren zijn 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 of 5% (zie ook punt 4.1 Protectie CT's en 4.2 Meet CT's). Zowel de maximale overzetfout (ratio error) als de hoekfout(Phase angle error) zijn hieraan gerelateerd. Moet de te meten stroom over een groter belastingsgebied (werkgebied) met voldoende nauwkeurigheid inzetbaar zijn, dan kan voor meettransformatoren worden gekozen met een nauwkeurigheid klasse 0,2S en 0,5S. Bij deze transformatoren bv. klasse 0,2S moet de overzetfout bij 20% van de nominale stroom nog aan klasse 0,2 voldoen. (Zie hiervoor ook de nauwkeurigheidtabel bij 4.2 Meet CT'). In de praktijk blijkt dat een goed geconstrueerde meettransformator hier ruimschoots aan voldoet.

Kalibratie van stroomtransformatoren wordt gedaan door deze te vergelijken met een standaard meettransformator met een te verwaarlozen overzet- en hoekfout. De vergelijking geschiedt door middel van een differentiaalmeting.

Principe differentiaalmeting[bewerken]

Een fout van een transformator kan worden gesplitst in twee componenten, te weten een component in fase met de primaire stroom – de zogenaamde overzetfout - en een component π/2 radialen uit fase met de primaire stroom; deze component bepaalt de zogenaamde hoekfout.

De fout van een stroomtransformator zal worden bepaald door een aantal factoren:

  1. De belasting van de stroomtransformator(ZB)
  2. Spreiding en weerstand van de secundaire wikkeling van de stroomtransformator (Z2=R2+j X2)
  3. De afmetingen van de kern: de ijzerdoorsnede(qE)en de gemiddelde weg, die de krachtlijnen in de kern afleggen(lE)
  4. Het aantal windingen in de secundaire wikkeling (W2)
  5. De hoekfrequentie 2πf(ω)
  6. De permeabiliteit van het ijzer van de kern(μ). Deze is een functie van de magnetiseringsstroom, hierdoor wijzigt zich de fout van een stroomtransformator als functie van de belasting en de stroom.

De fout bestaat dus uit een reëel deel en een imaginair deel hetgeen resulteert in een overzetfout en een hoekfout en deze kan worden gemeten met bijvoorbeeld van een stroomtransformatormeetbrug (zie figuur...), een standaard stroomtransformator en een nulindicator. Hier volgt een korte beschrijving van een stroomtransformator meetbrug, die werkt volgens het differentiaalprincipe. In feite geldt dit principe nog steeds echter wordt het tegenwoordig elektronisch ingesteld en gemeten.(zie figuur...)

De primaire wikkeling van de standaard stroomtransformator (N) wordt in serie geschakeld met de primaire wikkeling van de te kalibreren transformator (X). Hierbij moeten de N- transformator en de X- transformator, in principe natuurlijk wel dezelfde overzettingen hebben.

De secundaire wikkelingen van de N- en X- transformatoren worden aangesloten op de meetbrug, en wel zodanig dat het verschil van de secundaire stromen van N- en X- transformator door de weerstand Rd gaat.(als een secundaire wikkeling verkeerd aangesloten wordt, dan gaat de som van de secundaire stromen door Rd, de ampèremeter Am is hiervoor een indicatie). De spanning over Rd is een maat voor de fout van de X- transformator als we veronderstellen, dat de fout van de N- transformator te verwaarlozen klein is.

Externe links[bewerken]

  • ELEQ [1]
  • KEMA [2]
  • International Electrotechnical Commission [3]