변류기
변류기는 1차측의 일정한 전위로 인해 1차측 권선을 통해 흐르는 전류에 비례하여 출력을 생성합니다.
변류기 ( CT ) 는 1차 권선에서 측정되는 전류에 비례하는 2차 권선에 교류 전류를 생성하도록 설계된 "계기용 변압기" 유형입니다. 변류기는 고전압 전류를 훨씬 낮은 값으로 줄이고 표준 전류계를 사용하여 AC 송전선에 흐르는 실제 전류를 안전하게 모니터링하는 편리한 방법을 제공합니다. 기본 변류기의 작동 원리는 일반 변압기의 작동 원리와 약간 다릅니다.
일반적인 변류기
이전에 살펴본 전압 또는 전력 변압기와 달리 변류기는 1차 권선으로 단 하나 또는 아주 적은 권선으로 구성됩니다. 이 1차 권선은 단일 평면 회전, 코어 주위를 감싸는 튼튼한 와이어 코일 또는 그림과 같이 중앙 구멍을 통해 배치된 도체 또는 버스 바일 수 있습니다.
이러한 유형의 배열로 인해 변류기는 종종 "직렬 변압기"라고도 합니다. 권선 수가 매우 적은 1차 권선이 부하를 공급하는 전류 전달 도체와 직렬로 연결되어 있기 때문입니다.
그러나 2차 권선은 저손실 자성 재료의 적층 코어에 권선된 다수의 코일 권선을 가질 수 있습니다. 이 코어는 단면적이 크므로 훨씬 작은 단면적의 와이어를 사용하여 생성되는 자속 밀도가 낮습니다. 연결된 전류와 관계없이 일정한 전류를 출력하려고 시도할 때 전류를 얼마나 강압해야 하는지에 따라 달라집니다. 짐.
2차 권선은 2차 권선에 유도된 전압이 코어를 포화시키거나 과도한 전압 항복으로 인한 고장을 일으킬 만큼 커질 때까지 전류계 형태의 단락 회로나 저항성 부하에 전류를 공급합니다.
전압 변압기와 달리 변류기의 1차 전류는 2차 부하 전류에 의존하지 않고 대신 외부 부하에 의해 제어됩니다. 2차 전류는 일반적으로 표준 1암페어 또는 더 큰 1차 전류 정격의 경우 5암페어로 평가됩니다.
변류기에는 권선형 , 토로이달형 및 바형 의 세 가지 기본 유형이 있습니다 .
- 권선 전류 변압기 – 변압기의 1차 권선은 회로에 흐르는 측정된 전류를 전달하는 도체와 물리적으로 직렬로 연결됩니다. 2차 전류의 크기는 변압기의 권선비에 따라 달라집니다.
- 토로이달 변류기 - 1차 권선이 포함되어 있지 않습니다. 대신, 네트워크에 흐르는 전류를 전달하는 라인은 토로이달 변압기의 창이나 구멍을 통해 연결됩니다. 일부 변류기에는 연결된 회로를 분리하지 않고도 열고, 설치하고, 닫을 수 있는 "분할 코어"가 있습니다.
- 바형 변류기(Bar-type Current Transformer) - 이 유형의 변류기는 주 회로의 실제 케이블 또는 버스 바를 1차 권선으로 사용하며, 이는 단일 회전에 해당합니다. 이는 시스템의 높은 작동 전압으로부터 완전히 절연되며 일반적으로 전류 전달 장치에 볼트로 고정됩니다.
변류기는 전류 레벨을 수천 암페어에서 정상 작동 시 알려진 비율인 5A 또는 1A의 표준 출력까지 줄이거나 "강압"할 수 있습니다. 따라서 작고 정확한 계측기 및 제어 장치는 고전압 전력선으로부터 절연되어 있기 때문에 CT와 함께 사용할 수 있습니다. 전력계, 역률계, 전력량계, 보호 계전기 또는 자기 회로 차단기 또는 MCB의 트립 코일과 같은 변류기에 대한 다양한 계량 응용 및 용도가 있습니다.
변류기
일반적으로 변류기와 전류계는 전류계의 전체 크기 편향에 해당하는 최대 2차 전류를 제공하도록 변류기의 설계가 일치하는 쌍으로 함께 사용됩니다. 대부분의 변류기에서는 1차 권선과 2차 권선의 두 전류 사이에 대략적인 역권선비가 존재합니다. 이것이 CT 교정이 일반적으로 특정 유형의 전류계에 대한 이유입니다.
대부분의 변류기의 표준 2차 정격은 5암페어이며 1차 및 2차 전류는 100/5와 같은 비율로 표현됩니다. 즉, 1차 전류가 2차 전류보다 20배 더 크므로 1차 도체에 100A가 흐르면 2차 권선에 5A가 흐르게 됩니다. 예를 들어 500/5의 변류기는 1차 도체에서 500암페어에 대해 2차 전도체에서 5암페어를 생성하는데 이는 100배 더 큰 수치입니다.
2차 권선 수 Ns를 늘림으로써 2차 전류를 측정 중인 1차 회로의 전류보다 훨씬 작게 만들 수 있습니다. 왜냐하면 Ns가 증가함에 따라 Is도 비례적으로 감소하기 때문입니다. 즉, 1차 권선과 2차 권선의 권수와 전류는 반비례 관계에 있습니다.
다른 변압기와 마찬가지로 변류기도 암페어 회전 방정식을 충족해야 하며 이중 권선 전압 변압기에 대한 튜토리얼을 통해 이 권선비가 다음과 같다는 것을 알고 있습니다.
우리는 다음을 얻습니다:
전류 비율은 권선비를 설정하며 1차 권선은 일반적으로 1~2권으로 구성되는 반면 2차 권선은 수백 권선을 가질 수 있으므로 1차 권선과 2차 권선 간의 비율은 상당히 클 수 있습니다. 예를 들어, 1차 권선의 정격 전류가 100A라고 가정합니다. 2차 권선의 표준 정격은 5A입니다. 그러면 1차 전류와 2차 전류 간의 비율은 100A 대 5A, 즉 20:1이 됩니다. 즉, 1차 전류가 2차 전류보다 20배 더 큽니다.
그러나 100/5 등급의 변류기는 20/1 등급 또는 100/5의 세분과 동일하지 않다는 점에 유의해야 합니다. 이는 100/5 비율이 "입력/출력 전류 정격"을 나타내는 것이지 1차 전류와 2차 전류의 실제 비율이 아니기 때문입니다. 또한 1차 권선과 2차 권선의 권선 수와 전류는 반비례 관계에 있습니다.
그러나 변류기 권선비의 상대적으로 큰 변화는 CT 창을 통해 1차 권선을 수정함으로써 달성할 수 있습니다. 여기서 1차 권선 1개는 1패스와 동일하고 창을 통과하는 2개 이상의 통과로 인해 전기 비율이 수정됩니다.
예를 들어, 300/5A 관계의 변류기는 그림과 같이 주 1차 도체를 내부 창을 통해 두세 번 통과시켜 다른 150/5A 또는 심지어 100/5A로 변환할 수 있습니다. 이를 통해 더 작은 1차 전류 라인에 사용될 때 더 높은 값의 전류 변환기가 전류계에 최대 출력 전류를 제공할 수 있습니다.
변류기 1차 권선비
변류기 예 No1
1차 권선이 1개이고 2차 권선이 160개인 막대형 변류기는 내부 저항이 0.2Ω인 표준 범위의 전류계와 함께 사용됩니다. 전류계는 1차 전류가 800A일 때 전체 크기 편향을 제공해야 합니다. 전류계의 최대 2차 전류와 2차 전압을 계산합니다.
2차 전류:
전류계의 전압:
위에서 볼 수 있듯이 변류기의 2차측은 저항이 매우 작은 전류계를 통해 연결되므로 2차 권선의 전압 강하는 전체 1차 전류에서 1.0V에 불과합니다.
그러나 전류계를 제거하면 2차 권선이 사실상 개방되어 변압기가 승압 변압기 역할을 합니다. 이는 부분적으로 2차 누설 리액턴스가 2차 유도 전압에 영향을 미치기 때문에 2차 코어의 자속이 매우 크게 증가하기 때문입니다. 이를 방지하기 위한 2차 권선에 반대 전류가 없기 때문입니다.
결과적으로 2차 권선에 발생하는 Vp(Ns/Np) 비율과 동일한 매우 높은 전압이 2차 권선에 유도됩니다. 예를 들어 위의 변류기가 480V-접지 3상 전력선에 사용된다고 가정해 보겠습니다. 그러므로:
이러한 높은 전압은 1차 권선과 2차 권선에서 권선당 볼트 비율이 거의 일정하고 Vs = Ns*Vp이므로 Ns 및 Vp 값이 높기 때문에 Vs가 매우 높기 때문입니다.
이러한 이유로 변류기는 절대로 개방 회로로 두거나 주 1차 전류가 흐를 때 무부하가 연결된 상태로 작동해서는 안 됩니다. 마치 전압 변압기가 단락 회로로 작동해서는 안 되는 것과 같습니다. 전류계(또는 부하)를 제거하려면 먼저 2차 단자 전체에 단락을 배치하여 감전 위험을 제거해야 합니다.
이 높은 전압은 2차측이 개방되었을 때 변압기의 철심이 높은 포화도에서 작동하고 이를 막을 수 없는 상태에서 비정상적으로 큰 2차측 전압을 생성하기 때문이며, 위의 간단한 예에서는 이를 계산했습니다. 76.8kV에서!. 이렇게 높은 2차 전압으로 인해 실수로 CT 단자를 만지면 절연체가 손상되거나 감전이 발생할 수 있습니다.
휴대용 변류기
현재 사용 가능한 특수 유형의 변류기가 많이 있습니다. 그림과 같이 회로 부하를 측정하는 데 사용할 수 있는 대중적이고 휴대 가능한 유형을 "클램프 미터"라고 합니다.
클램프 미터는 전류가 흐르는 도체 주위를 열고 닫으며 주위의 자기장을 결정하여 전류를 측정하므로 일반적으로 회로를 분리하거나 열지 않고도 디지털 디스플레이에서 빠른 측정 판독값을 제공합니다.
휴대용 클램프 유형 CT뿐만 아니라 한쪽 끝을 제거할 수 있어 설치를 위해 부하 도체 또는 버스 바를 분리할 필요가 없는 분할 코어 변류기를 사용할 수 있습니다. 이 제품은 1인치에서 12인치(25~300mm) 이상의 정사각형 창 크기로 100~5000A의 전류를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
요약하자면 CT(전류 변환기)는 자기 매체를 통해 1차 전류를 2차 전류로 변환하는 데 사용되는 일종의 계기용 변압기입니다. 그런 다음 2차 권선은 과전류, 저전류, 피크 전류 또는 평균 전류 조건을 감지하는 데 사용할 수 있는 훨씬 감소된 전류를 제공합니다.
변류기의 1차 코일은 항상 주 도체와 직렬로 연결되므로 직렬 변압기라고도 합니다. 공칭 2차 전류 정격은 측정 용이성을 위해 1A 또는 5A입니다. 구성은 토로이달, 도넛 또는 바 유형과 같이 단일 1차 권선이거나 일반적으로 낮은 전류 비율의 경우 몇 개의 권선 1차 권선일 수 있습니다.
변류기는 비례 전류 장치로 사용하도록 고안되었습니다. 따라서 전압 변압기가 단락 회로로 작동되어서는 안 되는 것처럼 변류기의 2차 권선도 개방 회로로 작동되어서는 안 됩니다.
전류가 공급되는 변류기의 2차 회로 개방으로 인해 매우 높은 전압이 발생하므로 시스템에 전원을 공급하기 전에 전류계를 제거하거나 CT를 사용하지 않을 경우 단자를 단락해야 합니다.
변압기에 대한 다음 튜토리얼에서는 3개의 개별 변압기를 스타 또는 델타 구성으로 연결하여 3상 전원을 공급하는 데 사용되는 3 상 변압기 라는 더 큰 전력 변압기를 생성할 때 어떤 일이 발생하는지 살펴보겠습니다 .