Instalatorzy i projektanci często stają przed problemem wyboru przekładnika prądowego dla analiztorów sieci, regulatorów do kompensacji mocy biernej czy innych urządzeń mierzących prąd w sposób półpośredni. Niniejszy wpis pokazuje aspekty praktyczne doboru przekładników prądowych i ich parametrów dla urządzeń pomiarowych w układach niskiego napięcia.
Każdy przekładnik prądowy niskiego napięcia ma kilka istotnych parametrów – przekładnie, moc, klasę oraz określone wymiary mechaniczne. Przekładniki mają oczywiście więcej parametrów, aczkolwiek na potrzeby podstawowego doboru zostały one pominięte. Należy mieć na uwadze że
PRZEKŁADNIA
Przekładnia jest to stosunek prądu wtórnego do prądu pierwotnego. Przekładniki wykorzystywane w przemyśle mają zwykle stronę wtórną o wartości 5A albo 1A.
Podstawowym kryterium wyboru przekładnika jest znamionowy prąd dla mierzonego urządzenia. Przekładnik powinien być dobrany możliwie najbliżej prądu znamionowego obciążenia.
Każdy przekładniki prądowy cechuje się błędem, który jest najmniejszy przy obciążeniu znamionowym.
Przekładnik powinien zostać dobrany tak aby prąd znamionowy przez większość cyklu obciążenia miał wartość w przedziale od 20% do 120% wartości strony wtórnej przekładnika prądowego. Praca przekładnika w takich warunkach gwarantuje pracę z najniższym błędem pomiarowym w danej klasie.
MOC PRZEKŁADNIKA
Bardzo ważnym aspektem doboru przekładnika jest jego moc. Aby przekładnik mógł pracować z błędem nie większym niż ten wynikający z klasy, suma strat mocy w obwodzie pomiarowym nie może przekracza mocy danego przekładnika. Straty są spowodowane przez trzy podstawowe czynniki:
- S1 – Starty w urządzeniu pomiarowym (jest to wartość, którą należy odczytać z dokumentacji urządzenia pomiarowego – zwykle wynosi od 0,2VA do 1,2VA)
- S2 – Straty na przewodach. Aby obliczyć straty na przewodach należy obliczyć rezystancje przewodu, określić jego długość oraz założyć maksymalny prąd znamionowy. Mając ppwyższe dane należy obliczyć rezystancje przewodu a następnie straty
Wzór na rezystancję:
R=ρ*l/S
ρ – rezystywność (dla miedzy rezystywność wynosi ~1,72 x 10-8Ω·m)
l – długość przewodów (m)
S – przekrój przewodu (mm2)
S2 =I 2 * R
I – maksymalny prąd strony wtórnej przekładnika prądowego
R- rezystancja - S3 – Starty na złączkach. Straty na złaczkach zależą od materiału złączki, siły docisku, jakości wykonia połączenia. Do przybliżonego określenia starty można przyjąć 0,1Ω na każde złącze.
Znając rezystancje złączy można obliczyć sumę strat z następującego wzoru:
S3 =I 2 * R
I – maksymalny prąd strony wtórnej przekładnika prądowego
R- suma rezystancji na złączkach
Suma strat S jest wyrażana jako suma wszystkich strat i powinna być mniejsza od mocy stosowanego przekładnika.
S = S1 + S2 + S3 > SPP
KLASA PRZEKŁADNIKA
Klasa przekładnika definiuje z jakim błędem pomiarowym będzie pracował dany przekładnik. Poniższy wykres prezentuje jak wygląda maksymalny błąd pomiarowy w zależności od klasy przekładnika. Dla aplikacji gdzie szczególnie istotne jest mierzenie prądu przy obciążeniach poniżej 20% prądu znamionowego przekładnika, należy stosować przekładniki precyzyjne, które charakteryzują się mniejszym błędem przy niskim obciążeniu (np. klasa 0,5S; 0,2S).
WYMIARY MECHANICZNE
Nie mniej istotnym aspektem doboru przekładnika prądowego są jego wymiary mechaniczne. Przekładnik musi mieć odpowiedni rozmiar, tak aby światło otworu pozwalało na poprowadzenie przewodu o wymaganej średnicy czy szyny o określonych wymiarach. Z reguły wraz ze wzrostem przekładni światło otworu przekładnika jest większe. W przypadku wątpliwości należy sprawdzić wymiar w dokumentacji producenta.
