Przekładniki niskiego napięcia

Przekładniki prądowe niskiego napięcia (przekładniki nn) – dane techniczne oferowanych przez nas urządzeń

Przekładniki prądowe niskiego napięcia (przekładniki prądowe nn): pomiarowe, sumujące, zabezpieczeniowe, z wbudowanym transduktorem oraz przekładniki napięciowe.
Wykonane w obudowie z tworzywa sztucznego lub w hermetycznej obudowie żywicznej.
Przekładniki z uzwojeniem pierwotnym, z otworami na kabel lub na szynę, z rdzeniem dzielonym.
Uchwyty do montażu na tablicy i/lub śruby mocujące przekładnik bezpośrednio na szynie (w zależności od typu) znajdują się w zestawie z przekładnikiem.
Uchwyty do montażu na szynie DIN (wspornik TH-35) dostarczamy na zamówienie.
Występują też wykonania z podwójnymi zaciskami wtórnymi.
Znamionowe prądy pierwotne Ipn = 5A ÷ 6000A
Najwyższe napięcie znamionowe (max) – 720 V
Znamionowy prąd wtórny Isn = 5A lub 1A
Liczba przetężeniowa Fs < 5
Napięcie probiercze Uprob = 3kV AC
Częstotliwość f = 50 ÷ 60 Hz
Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny Ith = 60 x Ipn
Znamionowy prąd dynamiczny IDyn = 2.5 x Ith
Dopuszczalny trwały prąd przeciążeniowy ID = 1.2 x In
Temperatura pracy – 10°C ÷ 50°C
Klasy dokładności: 0,2; 0,5; 0,5(s); 1 i 3
Klasy dokładności przekładników zabezpieczeniowych: 5P10, 5P20, 10P10

Przekładniki prądowe – podstawowe definicje

1. Przekładniki prądowe

Przekładnik pomiarowy w którym prąd wtórny, w normalnych warunkach użytkowania, jest proporcjonalny do pierwotnego i różni się od niego o kąt przesunięcia fazowego, który wynosi ok. zera przy odpowiednim kierunku połączeń. Podłączenie do obwodu głównego wygląda w sposób następujący:

Z powyższej definicji i rysunku można wywnioskować, że polaryzacja nie jest obojętna. Jeśli prąd pierwotny płynie w kierunku zacisku P1/K, to prąd wtórny przepływa przez zacisk S1/K (pozostałe dwa zaciski to odpowiednio P2/L i S2/l). Dlatego polaryzacja musi być oznaczona w sposób trwały i czytelny na obudowie przekładnika. Kierunek połączeń jest bardzo ważny przy pomiarach mocy:

Jeżeli zaciski S1 i S2 zostaną zmienione, to w tej sytuacji watomierz nie będzie mierzł mocy, a kąt fazowy prądu będzie 180°.

2. Znamionowa przekładnia przekładnika (Kn)

Iloraz znamionowych prądów pierwotnego i wtórnego

3. Błąd prądowy (ɛ)

Błąd, który przekładnik wprowadza do pomiaru prądu. Wynika on z faktu, że rzeczywisty stosunek przekładni nie jest równy znamionowej wartości przekładnika:

Ip – aktualny prąd pierwotny
Is – aktualny prąd wtórny

4. Błąd kątowy (δ)

To kąt fazowy między wektorami prądów pierwotnego i wtórnego, jeżeli zwroty tych wektorów są tak dobrane, że dla idealnego przekładnika kąt wynosi zero (zazwyczaj wyrażony w minutach).

Es – siła elektromotoryczna indukowana w uzwojenie wtórnym
Io – prąd wzbudzenia
Ø – indukowany strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym
Iμ – komponent tworzący strumień
IFe – komponent reprezentujący straty w obwodzie magnetyczny

 

 

 

 

 

 

 

Prąd wtórny nie jest idealnym odwzorowaniem prądu pierwotnego ze względu na prąd wzbudzenia. Dlatego, aby zmniejszyć kąt i współczynnik błędów, prąd wzbudzenia musi zostać zmniejszony.

5. Obciążenie

Impedancja obwodu wtórnego w omach i współczynnika mocy (reprezentowanych przez Zc):

6. Znamionowa moc przekładnika

Jest to wartoś
obciążenia na której oparta jest wymagana klasa dokładności (wyjaśnienie dalej). Wartość ta wyrażona przez moc pozorna (VA), którą przekładnik ma za zadanie dostarczać do obiegu wtórnego znamionowego prądu wtórnego.

We wszystkich przypadkach obciążenie musi być indukowane przy współczynniku mocy 0.8, chyba że pochłania ono mniej niż 5VA, to w tym przypadku powinno być 1.

7. Klasy dokładności

Klasy dokładności, zgodnie z normą IEC 185, są następujące
– pomiar: 0,2 – 0,5 – 1 – 3
– zabezpieczenie: 5P – 10P
Błędy nie mogą przekraczać wartości podanych w poniższych tabelach:

Dopuszczalne błędy

Klasa dokładności

Wartość procentowa obciążenia przekładnika do wartości procentowej błędu pomiaru uzwojenia wtórnego

±50%

±120%

3

3%

3%

Granice przesunięcia fazowego nie są ustalone dla klasy dokładności 3

 

Dopuszczalne błędy

Klasa dokładności

Błąd prądowy przy znamionowym

prądzie pierwotnym

Przesunięcie fazowe dla prądu wtórnego

Błąd całkowity przy znamionowym granicznym prądzie pierwotnym (%)

Minuty

Radiany

5P

±1

±60

±1,8

5

10P

±3

10

 

Dopuszczalne błędy

Klasa dokładności

Wartość procentowa obciążenia przekładnika do wartości procentowej błędu pomiaru uzwojenia wtórnego

Przesunięcie fazowe prądu wtórnego w stosunku do procentowego obciążenia przekładnika

Minuty

Radiany

5%

20%

100%

120%

5%

20%

100%

120%

5%

20%

100%

120%

0,2

0,75%

0,35%

0,2%

0,2%

±30

±15

±10

±10

±0,9

±0,45

±0,3

±0,3

0,5

1,5%

0,75%

0,5%

0,5%

±90

±45

±30

±30

±2,7

±1,35

±0,9

±0,9

1

3,0%

1,5%

1,0%

1,0%

±180

±90

±60

±60

±5,4

±2,7

±1,8

±1,8

 

Obciążenie wtórne dla przekładników pomiarowy może być w zakresie od 25 do 100% mocy. W przypadku przekładników zabezpieczeniowych, obciążenie musi wynosić 100% mocy. Przekładnik prądowy jest zawsze definiowany dla jednego klasy dokładności i obciążenia.
Jednak ten sam przekładnik może być zdefiniowany w innych klasach dokładności, ale wtedy obciążenie będzie inny dla każdej klasy.
Przykład, przekładnik prądowy typu TU3BC 100/5A będzie miał 15 VA w klasie 0,5; 25 VA w klasie 1; 40 VA w klasie 3; 3,5 VA w klasie 5P10.
Oczywiście obciążenie zmniejsza się wraz ze wzrostem klasy dokładności. Typowe krzywe różnych przekładników prądowych przedstawiono na poniższym schemacie.

8. Współczynnik bezpieczeństwa (Fs)

Dokładność nie jest kluczowa w pomiarowym przekładniku prądowych gdy dopuszczalny maksymalny prąd ciągły przekracza 1,2 In. W tym przypadku, nasycenie jest nawet pożądane, aby prąd wtórny nie osiągnął wartości, które mogą uszkodzić podłączone instrumenty. Wykorzystując tendencję nasycania, współczynnik bezpieczeństwa przekładnika prądowego jest zdefiniowany następująco:

Ips – prąd trwałego przeciążenia (n x prąd znamionowy przekładnika)
Iss – wartość prądu wtórnego kiedy przez prąd wtórny płynie prąd przeciążeniowy Ips

Zabezpieczenie miernika podłączonego do przekładnika prądowego jest odwrotnie proporcjonalne do Fs. Standardowo .
Poniżej pokazana jak nasycenie zmienia się w odwrotnym stosunku do obciążenia.

9. Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny i znamionowy prąd dynamiczny

Zwarcie może wystąpić w obwodzie między dwoma fazami, trzema lub między fazą a uziemieniem. Najprostszy przypadek, sieć jednofazowa:

W tej sytuacji, prąd zwarciowy Icc, przewyższa kilkukrotnie wartość nominalną prądu, a przekładniki podlega obciążeniom dynamicznym (zewnętrznym i wewnętrznym) oraz efektom cieplnym (silnie rozgrzewa się).
Wydzielanie ciepła przy zwarciu jest zależne od wartości skutecznej prądu pierwotnego i czasu jej trwania. Jeżeli czas nie jest określony, przyjmuje się że jest to jedna sekunda. Dlatego:

Znamionowy krótkotrwały prąd cieplny (Ith): to wartość skuteczna prądu pierwotnego, która przekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi powinien wytrzymać przez
jedna sekundę bez uszkodzenia.
Może to być obliczone w następujący sposób:
Ith = 180 x S (miedziany przewodnik).
Ith = 118 x S (aluminiowy przewodnik).
S = przekrój przewodnika w mm2
Dlatego też znamionowy krótkotrwały prąd cieplny, generalnie wyrażany w kA, jest ograniczony do części przewodnika uzwojenia pierwotnego. Jeżeli czas zwarcia jest przez t sekund to przekładniki wytrzyma:

Wytrzymałość na obciążenie dynamiczne jest definiowane następująco:

Znamionowy prąd dynamiczny (Idyn): to wartość szczytowa prądu pierwotnego, która
przekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi powinien wytrzymać bez uszkodzenia elektrycznego bądź mechanicznego w wyniku działania sił elektromagnetycznych.

10. Izolacja

W normalnych warunkach, uzwojenie pierwotne jest podłączone pod napięcie w relacji z uziemieniem i jest regulowane przez prąd Ipn.
Napięcie Un możne uzyskać z różnych przyczyn maksymalną wartość Um, czyli mówimy tu o przepięciu. Aby sprawdzić, czy przekładnik prądowy jest w stanie wytrzymać tego przepięcia, testuje się go przy znacznie większym napięciu przez jedną minutę:

Maksymalne napięcie w sieci (kV) Testowe napięcie przez 1 minutę (kV)

0,6

3

Test jest przeprowadzany w następujący sposób:

11. Parametry wpływające na błędy

W nawiązaniu do definicji błędów oraz wykresów wektorów błędu prądowego wspomnianych wcześniej, przedstawiamy poniższe wyrażenie ukazujące parametry wpływające na błędy i sposób w jaki są osiągane:

C = stała ujemna

A. Siła magnetomotoryczna „Ø”

Parametr Ø2 ma największy wpływ. Tak więc dokładność może być większa w przekładnikach o wysokim prądzie pierwotnym typu szynowego lub przekładnikach z kilkoma zwojami (z zaciskami uzwojenia pierwotnego), dobry Ø może zostać osiągnięty.
Błąd jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu liczby zwojów.

B. Sekcja obwodu magnetycznego (S)

Im większa sekcja tym mniejszy błąd.

C. Średnia długość obwodu magnetycznego (L)

Im większa długość tym większy błąd.

D. Prąd pierwotny (Ip)

Błąd jest funkcją Ip do μ oraz B.
B jest wprost proporcjonalne do Ip. Dlatego μ=f(B) jest równoważne z μ=f(Ip).

Z powyższego wykresu wynika, że przekładnik musi utrzymać klasę dokładności w zakresie między górną i dolną granicą prądu pierwotnego.

E. Częstotliwość (f)

Wartość błędu jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwość.

F. Obciążenie (P)

Wielkość obciążenia to nic innego jak impedancja. Im większe obciążenie tym większy błąd.

G. Charakterystyka płyty magnetyczne (μ)

Im bardziej przepuszczająca płyta (μ) dla tego wartości indukcji, tym mniejszy będzie błąd.
Stopy przemysłowe to:
Żelazo-krzem o zorientowanych ziarnach
Mu-metal żelazo-nikiel
Poniżej typowe krzywe:

WAŻNA UWAGA: Otwarty obwód uzwojenia wtórnego

Przy otwartym obwodzie uzwojenia wtórnego , prąd pierwotny działa jak prąd magnesujący. Przekładnik nasyca się i powoduje niedopuszczalne podgrzewanie się rdzenia magnetycznego, co może spowodować uszkodzenie przekładnika i stwarza niebezpieczne warunki dla całego personelu. Napięcie między zaciskami wtórnymi:

Jeżeli, z jakichkolwiek powodów, obciążenie Zc musi zostać odłączone, uzwojenie wtórne powinno zostać zmostkowane. Opis oferowanych przez na przekładników prądowych wskazuje, że są wyposażone w system podwójnych zacisków aby pozwolić na wykonanie takich czynności.