変流器 (CT)
変流器 (CT) は、交流 (AC) の測定と監視、または電力システムの上昇電流レベルの検出に使用される特殊な電気機器です。これらの機器は、保護を確保し、正確な計量アプリケーションを可能にする上で重要な機能を実行します。高電流値を標準化されたレベルまで効果的に低減することで、CT は測定の安全な実行を保証し、システム内の相互接続されたデバイスの適切な動作を可能にします。
一次巻線は、大電流が流れる導体と直列に接続された大きな断面積の 1 回の巻線で構成されます。二次巻線は、小さな断面積の多数の巻線で構成されます。二次コイルは電流測定用の通常の電流計に接続されます。
変流器の動作原理
変流器は電磁誘導の原理を利用して効果的に機能します。これらのデバイスは、一次巻線と二次巻線という 2 つの重要な要素で構成されています。一次巻線は大電流回路と直列に相互接続されており、流れる電流に比例した磁界を生成します。
対照的に、二次巻線は、測定または保護を提供するために使用されるデバイスに接続されています。一次巻線と比較して明確な巻数で意図的に設計されており、変換比を確立します。その結果、二次巻線は一次電流の比例を正確に反映した電流を生成します。
変流器は基本的に、二次巻線の電圧を増加させ、電流を減少させる昇圧変圧器です。
変圧器の場合、二次電流と一次電流の比は、次の式で与えられるように、一次巻線と二次巻線の巻数の比と等しくなります。
変流器の場合、巻数比が非常に高いため、二次電流と一次電流の比が非常に高くなります。
CT 比は通常、500:2、200:1 程度です。 CT比500:2は、一次電流500Aから二次電流2Aへの変換を意味します。
変流器の種類
変流器には、構造と絶縁の種類に基づいてさまざまなバリエーションがあります。大きく分けて屋内型と屋外型の2つに分類されます。
屋内変流器
屋内変流器は屋内で使用され、構造に基づいて 3 つの主要なタイプに分類できます。
1:バータイプCT
これらの変流器は一次巻線として金属棒を使用しているため、バー型変流器と呼ばれます。
2: スロット/ウィンドウ/リングタイプ CT
これらの変流器は中空の形状をしており、一次導体がこの開口部の裏返しに配置されています。
3: 分割コアタイプCT
これは、2 つの部分に分割できる特殊なタイプの変流器です。この種の配置により、構造と巻線を開くための簡単なアクセスが可能になります。
3: 巻きタイプCT
これらの変流器の一次巻線は中心コアの周りに巻かれています。ターン数は 1 より大きい任意の数でなければなりません。
屋内変流器は絶縁に基づいて分割することもできます。これらには、テープ絶縁変流器と鋳造樹脂絶縁変流器が含まれます。
屋外用変流器
屋外変流器は屋外に設置され、動作原理に基づいて分類できます。これらは屋外にあるため、動作するには断熱と冷却の両方が必要です。主に変圧器油が絶縁媒体として使用されます。油入変流器はさらに以下のように分類されます。
1: ライブタンクタイプCT
ライブタンクとは、CT のタンクがシステム電圧に維持されていることを意味します。重心は高さにあります。
2：デッドタンクタイプCT
デッドタンクとは、CT のタンクがアース電位に保たれていることを意味します。ライブタンク CT よりも重心が低くなります。
測定用変流器
これらの変流器は、計測と表示の目的にのみ使用されます。測定型変流器は、定格電流内で測定機能が正確になるように設計されています。電流が定格制限を超えるとすぐに、計量 CT が飽和して、それ以上の電流が制限されます。ただし、計量用CTは保護変流器と比較して負担値が低くなります。メータリング クラス CT は、主に 3 つのパラメータで表されます。
これらのパラメータには、精度、計量クラス、変流器の負荷が含まれます。 CT 未満には 0.3% の誤差制限があり、測定クラスは「B」で示され、負荷は 0.9 Ω です。
保護変流器
これらの変流器は保護機能のみに使用されます。これらの CT は、定格電流と故障電流の両方の広い範囲で動作します。したがって、保護 CT は定格電流レベルの最大 20 倍まで線形応答を示します。保護変流器は、誤差率と端子電圧値を示す「C」値で示されます。
C クラス CT の場合、誤差制限は 3% 未満、標準負荷は 2Ω、二次電圧は 200V です。
変流器の巻数比
一次コイルのループ数を変更することで、より高い変流器比をより小さい変流器比に変換できます。 1 つの 1 次コイルがワンパス CT と呼ばれるウィンドウを横切ってループする、300/5A CT の通常の構造を考えてみましょう。同じものは、2 パスまたは 3 パス CT として知られるウィンドウを 1 次コイルを 2 回または 3 回通過させることによって再構成できます。
一次コイルを 2 パス使用すると、300/5A を同等の 150/5A CT に変換できます。同様に、1 次コイルを 3 パス使用すると、300/5A を同等の 100/5A CT に変換できます。
例: 二次電流と二次電圧の計算
5 つの一次巻線と 300 の二次巻線を備えた Bar CT を、内部抵抗 0.5 オームの電流計と組み合わせて使用することを考えてみましょう。電流計は、一次電流が 1000A に達したときにフルスケールの振れを提供する必要があります。
二次電流は次の式で与えられます。
オームの法則による電圧の計算:
結論
変流器は、標準の電流計では測定できない大きな電流を測定するために使用される計器用変圧器です。変流器は、電気ネットワークにおいて測定機能と保護機能の両方を提供します。