Transformateur de courant

Transformateur de courant

Généralement, les transformateurs de courant et les ampèremètres sont utilisés ensemble en tant que paire adaptée, dans laquelle la conception du transformateur de courant permet de fournir un courant secondaire maximum correspondant à une déviation maximale de l’ampèremètre. Dans la plupart des transformateurs de courant, il existe un rapport de spires inverse approximatif entre les deux courants dans les enroulements primaire et secondaire. C'est pourquoi l'étalonnage du CT est généralement destiné à un type spécifique d'ampèremètre.

La plupart des transformateurs de courant ont une valeur nominale standard de 5 ampères pour le secondaire, les courants primaire et secondaire étant exprimés sous forme de rapport tel que 100/5. Cela signifie que le courant primaire est 20 fois supérieur au courant secondaire. Par conséquent, lorsque 100 ampères circulent dans le conducteur principal, 5 ampères circulent dans l'enroulement secondaire. Un transformateur de courant, disons 500/5, produira 5 ampères dans le secondaire pour 500 ampères dans le conducteur primaire, 100 fois plus.

En augmentant le nombre d'enroulements secondaires, Ns, le courant secondaire peut être rendu beaucoup plus petit que le courant dans le circuit primaire mesuré, car à mesure que Ns augmente, Is diminue d'une quantité proportionnelle. En d'autres termes, le nombre de tours et le courant dans les enroulements primaire et secondaire sont liés par une proportion inverse.

Un transformateur de courant, comme tout autre transformateur, doit satisfaire l’équation ampère-tour et notre didacticiel sur les transformateurs de tension à double bobinage indique que ce rapport de transformation est égal à: ce qui donne:

Le rapport de courant définit le rapport de tours et comme le primaire comprend généralement un ou deux tours alors que le secondaire peut avoir plusieurs centaines de tours, le rapport entre le primaire et le secondaire peut être assez important. Par exemple, supposons que le courant nominal de l’enroulement primaire soit de 100A. L'enroulement secondaire a la cote standard de 5A. Ensuite, le rapport entre les courants primaire et secondaire est de 100A à 5A, ou 20: 1. En d'autres termes, le courant primaire est 20 fois supérieur au courant secondaire.

Il convient toutefois de noter qu’un transformateur de courant de classe 100/5 n’est pas identique à un transformateur de classe 20/1 ou de subdivisions de 100/5. En effet, le rapport 100/5 exprime le «courant nominal entrée / sortie» et non le rapport réel des courants primaire aux courants secondaires. Notez également que le nombre de tours et le courant dans les enroulements primaire et secondaire sont liés par une proportion inverse.

Cependant, des modifications relativement importantes du rapport de transformation d'un transformateur de courant peuvent être obtenues en modifiant les virages primaires à travers la fenêtre du TC, un tour primaire étant égal à un passage et plusieurs passages à travers la fenêtre entraînant la modification du rapport électrique.

Ainsi, par exemple, un transformateur de courant avec une relation de 300 / 5A, par exemple, peut être converti en un autre transformateur de 150 / 5A, voire de 100 / 5A, en passant le conducteur principal principal à travers sa fenêtre intérieure deux ou trois fois, comme indiqué. Cela permet à un transformateur de courant de valeur supérieure de fournir le courant de sortie maximal pour l'ampèremètre lorsqu'il est utilisé sur des lignes de courant primaires plus petites.

Rapport de tours primaires du transformateur de courant

Exemple de transformateur de courant n ° 1

Un transformateur de courant à barres avec 1 tour pour son primaire et 160 tours pour son secondaire doit être utilisé avec une gamme standard d'ampèremètres ayant une résistance interne de 0.2Ω. L'ampèremètre est requis pour donner une déviation maximale lorsque le courant primaire est de 800 ampères. Calculez le courant secondaire et la tension secondaire maximum aux bornes de l'ampèremètre.

Courant secondaire:

Tension à travers l'ampèremètre:

Nous pouvons voir ci-dessus que puisque le secondaire du transformateur de courant est connecté à l'ampèremètre, qui a une très petite résistance, la chute de tension à travers l'enroulement secondaire n'est que de 1,0 volt à courant primaire maximum.

Cependant, si l'ampèremètre a été retiré, l'enroulement secondaire devient effectivement ouvert et le transformateur agit donc comme un transformateur élévateur. Ceci est dû en partie à la très forte augmentation du flux magnétisant dans le noyau secondaire, car la réactance de fuite secondaire influence la tension induite par le secondaire car il n’ya pas de courant contraire dans l’enroulement secondaire pour l’empêcher.

Le résultat est une très haute tension induite dans l'enroulement secondaire égale au rapport de: Vp (Ns / Np) en cours de développement à travers l'enroulement secondaire. Ainsi, par exemple, supposons que notre transformateur de courant d’en haut soit utilisé sur une ligne triphasée de 480 volts à la terre. Donc:

Cette tension élevée est due au fait que le rapport volts par tour est presque constant dans les enroulements primaire et secondaire et que, lorsque Vs = Ns * Vp, les valeurs de Ns et de Vp sont élevées et que Vs est extrêmement élevé.

Pour cette raison, un transformateur de courant ne doit jamais être mis en circuit ouvert ou fonctionner sans charge lorsque le courant primaire principal le traverse, tout comme un transformateur de tension ne devrait jamais fonctionner en court-circuit. Si l'ampèremètre (ou la charge) doit être enlevé, un court-circuit doit d'abord être placé sur les bornes secondaires pour éliminer le risque de choc.

Cette haute tension est due au fait que lorsque le secondaire est en circuit ouvert, le noyau de fer du transformateur fonctionne à un degré de saturation élevé et ne provoque rien, il produit une tension secondaire anormalement élevée, ce qui a été calculé dans notre exemple simple ci-dessus. à 76,8 kV !. Cette tension secondaire élevée pourrait endommager l'isolation ou provoquer un choc électrique en cas de contact accidentel des bornes du CT.

Transformateurs de courant portables

Il existe de nombreux types spécialisés de transformateurs de courant maintenant disponibles. Un type populaire et portable qui peut être utilisé pour mesurer la charge du circuit est appelé "pince multimètre" comme indiqué.

Les pinces ampèremétriques s'ouvrent et se ferment autour d'un conducteur porteur de courant et mesurent son courant en déterminant le champ magnétique qui l'entoure, permettant ainsi une lecture rapide de la mesure, généralement sur un affichage numérique, sans déconnecter ni ouvrir le circuit.

En plus du type de pince portable CT, il existe des transformateurs de courant à noyau divisé, dont une extrémité est amovible, de sorte que le conducteur de charge ou la barre omnibus ne doit pas être déconnecté pour l'installer. Ils sont disponibles pour la mesure de courants de 100 à 5000 ampères, avec des tailles de fenêtre carrées de 1 "à plus de 12" (25 à 300 mm).

Ensuite, pour résumer, le transformateur de courant (CT) est un type de transformateur d’instrument utilisé pour convertir un courant primaire en courant secondaire à travers un support magnétique. Son enroulement secondaire fournit alors un courant très réduit qui peut être utilisé pour détecter les conditions de surintensité, de sous-courant, de courant de pointe ou de courant moyen.

Une bobine primaire de transformateur de courant est toujours connectée en série avec le conducteur principal, ce qui en fait un transformateur en série. Le courant secondaire nominal est évalué à 1A ou 5A pour faciliter la mesure. La construction peut consister en un seul tour primaire, comme dans les types toroïdal, à beignet ou à barres, ou en quelques tours primaires enroulés, généralement pour des rapports de courant faibles.

Les transformateurs de courant sont destinés à être utilisés en tant que dispositifs à courant proportionnel. Par conséquent, un enroulement secondaire de transformateur de courant ne doit jamais être exploité en circuit ouvert, tout comme un transformateur de tension ne doit jamais être exploité en court-circuit.

De très hautes tensions résulteront de la mise en circuit du circuit secondaire d'un transformateur de courant sous tension, de sorte que ses bornes doivent être court-circuitées si l'ampèremètre doit être retiré ou lorsqu'un TC n'est pas utilisé avant la mise sous tension du système.

Dans le prochain tutoriel sur les transformateurs, nous verrons ce qui se passe lorsque nous connectons trois transformateurs individuels en configuration étoile ou triangle afin de produire un transformateur de puissance plus grand appelé transformateur triphasé utilisé pour alimenter des alimentations triphasées.

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