Tehomuuntaja

"Mitoitettu tarkkuus rajoittavat virran" on korkein arvo ensiövirta, jonka muuntajan on täytettävä yhdisteen virhe.

Suojamuuntajille määritetään "tarkkuuden rajakerroin", joka on suhde:

vs.ourkloeit limite srimkloire klossigeievs.ourkloeit srimkloire klossigeie{\ displaystyle {\ frac {\ rm {nykyinen \ raja \ ensisijainen \ määrätä}} {\ rm {nykyinen \ ensisijainen \ määrätä}}}}

Instrumenttimuuntajien osalta vastaava on turvakerroin.

Konkreettisesti tämä tarkoittaa, että jos virtamuuntajamme mittaa "normaalin" virran 10  A ja että sen varmuuskerroin on 5, se pystyy mittaamaan virran 10 * 5 = 50  A pysyessään tarkkuusalueellaan.

Suojavirtamuuntajan on kyllästyttävä riittävän korkealle, jotta vikavirta (katso oikosulku ) voidaan mitata melko tarkasti suojauksella, jonka toimintakynnys voi olla erittäin korkea. Virta-antureilla vaaditaan siksi yleensä melko korkea tarkkuuden rajakerroin.

Mittausvirtamuuntaja vaatii hyvää tarkkuutta alueella, joka on lähellä nimellisvirtaa ( normaali ), eikä mittauslaitteiden tarvitse kestää yhtä korkeita virtoja kuin suojareleet. Siksi virtamuuntajien mittaamisella, toisin kuin suojakytkimillä, on mahdollisimman alhainen turvakerroin näiden laitteiden suojaamiseksi aikaisemmalla kylläisyydellä.

Muuntajat mittauksia varten

Nykyisen virheen määritelmä on:

erreur de vs.ourkloeit (%)=Kei×Minäs-MinäsMinäs×100{\ displaystyle {\ rm {virhe \ current \}} (\%) = {K_ {n} \ kertaa I_ {s} -I_ {p} \ yli I_ {p}} \ kertaa 100}

Tai

Kei{\ displaystyle K_ {n}} on määritetty muunnossuhde

Minäs{\ displaystyle I_ {p}} on ensisijainen virta

Minäs{\ displaystyle I_ {s}} on toissijainen virta.

Muita virtamuuntajien luokkia on mittausta varten: IEC-standardissa 0,2S, 0,5S, jotka ovat tarkempia niiden nimellisvirtaa huomattavasti pienemmille virroille. Australian standardi AS 1675-1986 määrittelee luokan M (esimerkiksi 0,2 M), vielä tarkempi matalille virroille ja luokan ME, joka lisäksi on tarkka ilmoitetuille suuremmille virroille. Esimerkiksi 0,2ME2: n nimellistarkkuus on 0,2%, virta 10% sen nimellisarvosta, mutta myös kaksinkertainen nimellisarvostaan ​​(2 lopullista nimityksessä).

Muuntajat suojaamiseksi

Yhdistelmävirheen määritelmä on:

ϵvs.=100Minäs⋅1T⋅∫0T(Kei⋅is-is)2dt{\ displaystyle \ epsilon _ {c} = {\ frac {100} {I_ {p}}} \ cdot {\ sqrt {{\ frac {1} {T}} \ cdot \ int _ {0} ^ {T } (K_ {n} \ cdot i_ {s} -i_ {p}) ^ {2} dt}}}

Tai

Minäs{\ displaystyle I_ {p}}on ensisijainen virta rms-arvona

is{\ displaystyle i_ {p}}on ensisijainen virta hetkellisarvona

is{\ displaystyle i_ {s}}on toissijainen virta hetkellisarvona

T{\ displaystyle T} on nykyisen ajanjakso.

Luokka P on yleisimpiä, mutta vaativampien sovellusten täyttämiseksi muita luokkia on olemassa suojaamiseksi. Ne erotellaan magneettisydämensä hystereesikäyrällä.

IEC-standardit luokittelevat suojamuuntajille tarkoitetut magneettisydämet eri luokkiin niiden jäännösvirtauksen mukaan . Perheitä on kolme:

• Suuren remanenssin magneettisydämet, joissa ei ole ilmarakoa . Niiden jäännösvirta saavuttaa 80% kyllästysvirrasta . Nämä ovat P-, PX-, TPS- ja TPX-luokat.
• Matalan remanenssin magneettisydämet, joilla on pieni ilmarako. Niiden jäännösvirta ei ylitä 10% kyllästysvirrasta. Nämä ovat PR- ja TPY-luokat.
• Magneettisydämet, joiden remanenssi on vähäistä ja suuret ilmarakot. Niiden jäännösvirta on lähellä nollaa. Niiden suuri ilmarako vähentää tarkkuutta. Tämä koskee TPZ-luokkaa.

Täydellisen epäsymmetrisen vian sattuessa ylimääräisen suojauksen viivästymisen välttämiseksi voi olla hyödyllistä tarjota ylimääräinen marginaali ytimille, joilla on suuri remanenssi (niiden ylikoko). Niille, joilla on heikko remanenssi, tämä ei ole välttämätöntä.

Useimmissa sovelluksissa magneettipiiri ilman ilmarakoa, tyyppi P, riittää. TPY: itä käytetään erityisesti suurille muuntajille sähkögeneraattoreiden ulostulossa.

Nimitys

Virtamuuntajat on nimetty seuraavasti: ”15 VA luokka 0.5 FS 10” (mittaus) tai “30 VA luokka 5P 10” (suojaus).

Ensimmäinen numero (15 ensimmäisessä esimerkissä) on tarkkuusteho, jota seuraa lyhenne VA ( voltampere ). Sana ”luokka” seuraa ja luokan arvo (ensimmäisessä esimerkissä 0,5). Sitten tulee virtamuuntajan luokka: "", S, M, ME mittausmuuntajille, P, PR, PX, TPY ... suojauksille (katso vastaava luku yllä). Jos instrumenttimuuntajassa on turvakerroin, se lisätään kirjaimilla FS ja sen arvolla. Suojamuuntajien viimeinen numero vastaa tarkkuuden rajakerrointa.

Muuntajan virtamuuntajan mitoitus

Ulkoiset viat

Koon virtamuuntajaa varustaa muuntaja , on ensin välttämätöntä tietää suurin virta mitataan. Tässä tapauksessa tämä on oikosulkuvirta ( oikosulku englanniksi, SC) komponentin ulkoiselle vikalle: MinäSVS{\ displaystyle I_ {SC}}

MinäSVS=SEI⋅1003⋅UEI⋅ZSVS=MinäEI⋅100ZSVS{\ displaystyle I_ {SC} = {\ frac {S_ {N} \ cdot 100} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot Z_ {SC}}} = {\ frac {I_ {N } \ cdot 100} {Z_ {SC}}}}

Missä on muuntajan nimellinen näennäisteho, nimellisjännite ja oikosulun impedanssi prosentteina ilmaistuna ja nimellisvirta. Lisäksi oikosulun esiintyminen on äkillistä, ilmiö on ohimenevä. Tämä ohimenevä käyttäytyminen lisää edelleen elektronisten mittauslaitteiden havaitseman virran arvoa. Tämän ilmiön mallinnamiseksi turvakerroin "mitoituskerroin nimelliselle transienttitilalle" riippuen käytetystä elektronisesta laitteesta kerrotaan oikosulkuvirran arvolla. Tämä transienttivirta ilmaistaan ​​suhteessa virtamuuntajan ensiömuodon nimellisvirtaan, joka on todettu tarkkuuden rajakertoimessa ALF englanniksi, joka tunnetaan tosi merkittynä "" " : llä: SEI{\ displaystyle S_ {N}}UEI{\ displaystyle U_ {N}}ZSVS{\ displaystyle Z_ {SC}}MinäEI{\ displaystyle I_ {N}}Ktd{\ displaystyle K_ {td}} MinäP,VST{\ displaystyle I_ {P, CT}}

ATLF′=Ktd⋅MinäSVSMinäP,VST{\ displaystyle ALF '= {\ frac {K_ {td} \ cdot I_ {SC}} {I_ {P, CT}}}}

Tai muuntaja, jonka näennäisteho on 40 MVA, nimellisjännite 110  kV ja oikosulkuimpedanssi 12%. Laskemme . MinäEI=40⋅1033⋅110=209AT{\ displaystyle I_ {N} = {\ frac {40 \ cdot 10 ^ {3}} {{\ sqrt {3}} \ cdot 110}} = 209A}

Ja niin

MinäSVS=209,90,12=1749AT{\ displaystyle I_ {SC} = {\ frac {209.9} {0.12}} = 1749A}

Jos ajattelemme arvo 4. Tämä antaa enintään transienttivirta: . Koska nimellisvirta on 209,9 A, virtamuuntaja on yleensä 300 A / 1 A (300 on luettelon ensimmäinen arvo, joka on huomattavasti suurempi kuin 209,9). Siksi saamme: Ktd{\ displaystyle K_ {td}}4⋅1749=7kAT{\ displaystyle 4 \ cdot 1749 = 7kA}

ATLF′=7000300=23,32{\ displaystyle ALF '= {\ frac {7000} {300}} = 23,32}

Mitoituslaskenta ei kuitenkaan pysähdy tähän. Todellinen juuri laskettu tarkkuuden rajakerroin on tarpeen vain, jos virtamuuntajaa käytetään sen lämpökapasiteetin maksimiin. Itse asiassa tuskin näin on koskaan. Tätä maksimikapasiteettia kuvataan virtamuuntajan tarkkuusteholla , englanniksi Burden , se on suurin näennäisteho, joka pystyy syöttämään virtamuuntajan toissijaiseen. Toissijainen on itse asiassa kytketty tiettyyn määrään elektronisia mittauslaitteita, jotka on kytketty johtimilla, jotka edustavat tiettyä kuormitusta, joka on pienempi kuin suurin näennäisteho. Tämän parametrin ottamiseksi huomioon, todellinen tarkkuusrajakerroin on kerrottava toisioon tosiasiallisesti liitetyn kuorman suhteella jaettuna sen suurimmalla kuormituksella. Itse asiassa nämä kuormat ovat puhtaasti resistiivisiä.

ATLF=ATLF′⋅Reffevs.tifRmklox{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {työvoima}} {R_ {max}}}}

Teholliset kuormat ovat itse asiassa: havaittu sekundäärikäämityksen vastus ja havaittu kuorman tehollinen vastus , joka koostuu mittauslaitteeseen johtavan johtimen vastuksesta ja laitteen tulovastuksesta. Suurin kuormitus koostuu vastus toisiokäämin ja mitoitettu nimelliskuorma , on itse asiassa näennäistehon, koska VA jaettuna toisiovirrasta potenssiin: . Useimmissa tapauksissa tämä virta on yhtä suuri kuin 1  A , näennäistehon arvo on siis sama kuin nimellisen kuorman ohmoina. RVST{\ displaystyle R_ {CT}}RB{\ displaystyle R_ {B}}RB,EI{\ displaystyle R_ {B, N}}RB,EI=SEI,BMinäEI,S2{\ displaystyle R_ {B, N} = {\ frac {S_ {N, B}} {I_ {N, S} ^ {2}}}}

Siksi meillä on kaava:

ATLF=ATLF′⋅RVST+RBRVST+RB,EI{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}}}

Tarkastellaan 10 VA: n virtamuuntajamme näennäistehoa, kun sekundäärivirta on 1 A. Harkitse kuparijohtimen pituus, joka kytkee sekundäärisen mittauslaitteeseen 100  m 2,5 mm 2: n osalla,  ja tämän tulovastus 0,05 ohmin laite. Harkitse lopuksi 2 ohmin käämityksen vastusta.

Vastus < lasketaan kuparijohtimen pituudesta ja osasta: RB{\ displaystyle R_ {B}}

RB,vs.oeiduvs.teur=0,0175⋅2⋅1002,5=1,4ohm{\ displaystyle R_ {B, kapellimestari} = 0,0175 \ cdot {\ frac {2 \ cdot 100} {2.5}} = 1,4 ohm}

Siksi vastussuhde on yhtä suuri kuin:

RVST+RBRVST+RB,EI=RVST+RB,vs.oeiduvs.teur+RB,eeitreeklosskloreilRVST+RB,EI=2+1,4+0,052+10=0,2875{\ displaystyle {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = {\ frac {R_ {CT} + R_ {B, ohjain} + R_ { B, laitteen välillä}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = {\ frac {2 + 1,4 + 0,05} {2 + 10}} = 0,2875}

Virtamuuntaja on kuormitettu 28,75%.

ATLF=ATLF′⋅RVST+RBRVST+RB,EI=23,32⋅0,2875=6,7{\ displaystyle ALF = ALF '\ cdot {\ frac {R_ {CT} + R_ {B}} {R_ {CT} + R_ {B, N}}} = 23,32 \ cdot 0,2875 = 6,7}

Sisäiset viat

Sisäisen vian sattuessa periaate on samanlainen, kerroin korvataan kertoimella , "transienttitekijällä" , joka määräytyy suojauksen sisäisen vian havaitsemiseksi käyttämän ajan perusteella. Kaava on: Ktd{\ displaystyle K_ {td}}KTF{\ displaystyle K_ {TF}}

ATLFMinäeit′=KTF⋅1,1⋅SSVS3⋅UEI⋅MinäP,VST{\ displaystyle ALF '_ {Int} = K {TF} \ cdot {\ frac {1,1 \ cdot S_ {SC}} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot I_ {P, CT}}}}

Kanssa näennäistehoa lähde. SSVS{\ displaystyle S_ {SC}}

ALF: n ja ALF: n suhde pysyy muuttumattomana. Ulkoisen ALF: n ja sisäisen ALF: n maksimiarvo antaa tietää virtamuuntajalle käytettävän vähimmäissuhteen.

Jos otamme 3 GVA: n ja yhden 0,75: n lähteen näennäinen voima, saadaan: KTF{\ displaystyle K_ {TF}}

ATLFMinäeit′=KTF⋅1,1⋅SSVS3⋅UEI⋅MinäP,VST=0,75⋅1,1⋅3⋅1093⋅110⋅300=43,3{\ displaystyle ALF '_ {Int} = K {TF} \ cdot {\ frac {1,1 \ cdot S_ {SC}} {{\ sqrt {3}} \ cdot U_ {N} \ cdot I_ {P, CT}}} = 0,75 \ cdot {\ frac {1.1 \ cdot 3 \ cdot 10 ^ {9}} {{\ sqrt {3}} \ cdot 110 \ cdot 300}} = 43,3}

ATLFMinäeit=43,3⋅0,2875=12,4{\ displaystyle ALF_ {Int} = 43,3 \ cdot 0,2875 = 12,4}

Sovellettavat standardit

• Standardi IEC 61869-1: Instrumenttimuuntajat : Yleiset vaatimukset
• Standardi IEC 61869-2: Instrumenttimuuntajat: Virtamuuntajia koskevat lisävaatimukset (korvaa standardit IEC 60044-6 ja 60044-1)
• Standardi IEC 60044-8: Instrumenttimuuntajat - Osa 8: Elektroniset virtamuuntajat (korvataan lopulta standardilla 61869-8)

Tärkeimmät valmistajat

• MBS  : Saksan johtava klassisten ja jaettujen virtamuuntajien joukossa
• REDUR  : Saksalainen yritys uuden sukupolven virtamuuntajien alkuperästä, vähemmän tilaa vieviä, suljettavia ja asennettavia DIN-kiskoon. Tämän valmistajan jakelija Ranskassa on energianhallinnan asiantuntija POLIER
• Kaivanto

Niin sanotut "epätavanomaiset" mallit

Tämä nimi tarkoittaa malleja, jotka toimivat Hall-efektin tai Faraday-efektin periaatteella . Niiden käyttö on harvinaisempaa ja yleensä varattu tiettyihin sovelluksiin, kuten tasavirran mittaamiseen.

Huomautuksia ja viitteitä

1. IEC 60044-1, lauseke 2.1.2, versio 2003
2. Aguet, Ianoz 2004 , s.  254
3. Kack 1998 , s.  74
4. Harlow 2004 , s.  128
5. Standardi IEC 60050-321: 1986, 321-02-27: Lähtöteho (instrumenttimuuntajan) - nimellistarkkuus , electropedia.org .
6. Michel Orlhac, "  CT 164 - virtamuuntaja HV-suojaukseen  " [PDF] , osoitteessa eduscol.education.fr ,Joulukuu 1992(käytetty 9. elokuuta 2017 ) ,s.  6, 16-19.
7. Kack 1998 , s.  77
8. Kack 1998 , s.  85
9. Harlow 2004 , s.  151
10. Harlow 2004 , s.  134
11. Kack 1998 , s.  83
12. "  Schneider's Guide to Current Transformers  " (käytetty 15. maaliskuuta 2002 )
13. Harlow 2004 , s.  158
14. Kuechler 2005 , s.  367
15. (in) "  Kuituoptinen tasavirta-anturi sähkövoittajateollisuudelle, ABB  " (käytetty 10. huhtikuuta 2012 )
16. (en) "  Presentation on MOCT  " ( katsottu 10. huhtikuuta 2012 )
17. (en) "  ABB Application Guide  " (käytetty 10. huhtikuuta 2012 )
18. (in) "  Brochure MOCT measuring, ABB  " (käytetty 10. huhtikuuta 2012 )
19. (in) "  Protection Brochure MOCT ABB  " ( katsottu 10. huhtikuuta 2012 )
20. (in) "  Of the two current transformers cores  " (käytetty 12. huhtikuuta 2012 )
21. Dyer 2001 , s.  275
22. "  ABB-luettelo  " (käytetty 10. huhtikuuta 2012 )
23. Aguet, Ianoz 2004 , s.  256
24. M. Correvon, "  Sähköiset järjestelmät - Luku 14 - Virtamittaus, muuntimet  " [PDF] , on les-electroniciens.com instituutin teollisen automaation - ammattikorkeakoulu ammattikorkeakoulu Länsi Sveitsi (näytetty 07 elokuu 2017 ) , s.  14-20.
25. IEC 60044-1, lauseke 2.3.2, versio 2003
26. IEC 60044-1, lauseke 2.3.3, versio 2003
27. IEC 60044-1, taulukko 11, versio 2003
28. IEC 60044-1, lauseke 2.1.10, versio 2003
29. IEC 60044-1
30. AS 1675-1986, taulukot 2.1 ja 2.2
31. IEC 60044-1, taulukko 14, versio 2003
32. IEC 60044-1, lauseke 2.1.34, versio 2003
33. IEC 60044-6, lauseke 3.5, versio 1992
34. (en) Moderni tekniikka tehomuuntajien suojaamiseksi, ohjaamiseksi ja valvomiseksi , Cigré, ryhmä B5.05,kesäkuu 2011, luku.  463, s.  152
35. IEC 60044-1, lauseke 13.2.1, versio 2003
36. IEC 60044-1, lausekkeet 11.7 ja 12.7, versio 2003
37. IEC 60044-1, lauseke 10.2, versio 2003
38. IEC 60044-1, lauseke 2.1.15, versio 2003
39. IEC 60044-6, lauseke 3.16, versio 1992

englanninkielinen käännös

1. ikkuna
2. baari
3. haava
4. magneto-optinen virtamuuntaja (MOCT)
5. Yläosa
6. tarkkuuden rajakerroin

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

• Instrumenttimuuntaja
• Sähkömuuntaja
• Jännitemuuntaja

Bibliografia

• Michel Aguet ja Michel Ianoz , Haute voltage , voi.  XXII, Lausanne, Presses polytechniques et universitaire romandes, coll.  "Sähkösopimus",2004, 425  Sivumäärä ( ISBN  2-88074-482-2 , lue verkossa ) , s.  254
• Théodore wildi , sähkötekniikka , DeBoeck,2003( lue verkossa ) , s.  475
• (de) Andreas Kuechler , Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen , Berliini, Springer,2005, 543  Sivumäärä ( ISBN  3-540-21411-9 , lue verkossa ) , s.  366
• (en) Stephen A. Dyer , Survey of instrumentation and measuring , New York, John Wiley and Sons , ko .  "Wiley-interscience",2001, 1112  Sivumäärä ( ISBN  0-471-39484-X , luettu verkossa ) , s.  269
• (en) James H.Harlow , sähkömuuntajien suunnittelu , CRC Press ,2004, s.  128 - 160
• Danny Kack , sähköverkkojen suojaus- ja koordinointiverkosto , Laval, Quebecin yliopisto,1998( ISBN  0-612-55996-3 , lue verkossa )

Ulkoiset linkit

• [PDF] “  Virtamuuntaja HV-suojaukseen  ” (käytetty 29. heinäkuuta 2012 )
• (de) "  Erittäin täydellinen ja hyvin havainnollistettu Zürichin Sveitsin liittovaltion teknillisen instituutin kurssi instrumenttimuuntajista  " (katsottu 10. huhtikuuta 2012 )
• [PDF] (fr) "  Luettelo ja selitys Ritz-valmistajan eri mittauslaitteiden periaatteista  " ( Arkisto • Wikiwix • Archive.is • Google • Mitä tehdä? ) (Pääsy 15. maaliskuuta 2012 )