Akım Transformatörleri (CT'ler)
Akım transformatörleri (CT'ler), alternatif akımın (AC) ölçümü ve izlenmesi veya güç sistemlerindeki yüksek akım seviyelerinin tespiti için kullanılan özel elektrikli aletlerdir. Bu cihazlar, korumanın sağlanmasında ve hassas ölçüm uygulamalarının sağlanmasında önemli bir işlevi yerine getirir. CT'ler, yüksek akım değerlerini etkin bir şekilde standart seviyeye indirerek ölçümlerin güvenli bir şekilde yapılmasını sağlar ve sistemdeki birbirine bağlı cihazların düzgün çalışmasını sağlar.
Birincil sargı, yüksek akım taşıyan iletken ile seri olarak bağlanan geniş kesit alanına sahip tek bir dönüşten oluşur. İkincil sargı, küçük kesit alanına sahip birçok dönüşten oluşur. İkincil bobin, akım ölçümleri için normal bir ampermetreye bağlanır.
Akım Trafosunun Çalışma Prensibi
Akım transformatörleri etkili bir şekilde çalışabilmek için elektromanyetik indüksiyon prensibini kullanır. Bu cihazlar iki hayati unsurdan oluşur: birincil ve ikincil sargı. Birincil sargı, yüksek akım devresine seri olarak bağlanır ve akan akımla orantılı bir manyetik alan üretir.
Buna karşılık, ikincil sargı, ölçüm yapmak veya koruma sağlamak için kullanılan cihazlara bağlanır. Dönüşüm oranını belirleyen, birincil sargıya kıyasla farklı sayıda dönüşle kasıtlı olarak tasarlanmıştır. Sonuç olarak, ikincil sargı, birincil akımın orantılılığını doğru bir şekilde yansıtan bir akım üretir.
Akım transformatörleri temel olarak sekonder sargıdaki gerilimi artıran ve akımı azaltan yükseltici transformatörlerdir.
Transformatörler için, ikincil ve birincil akımın oranı, aşağıdaki şekilde verildiği gibi, birincil ve ikincil sargıdaki sarımların oranına eşittir:
Akım trafosu durumunda dönüş oranı oldukça yüksektir ve bu nedenle sekonder ve primer akımlar arasındaki oran oldukça yüksektir.
CT oranları genellikle 500:2, 200:1 mertebesindedir. CT oranı 500:2, 500A'lik birincil akımdan 2A'lik ikincil akıma dönüşümü ifade eder.
Akım Trafosu Çeşitleri
Akım trafolarının yapı tipine ve izolasyonuna göre farklı çeşitleri bulunmaktadır. İki geniş kategoriye ayrılırlar: iç mekan ve dış mekan türleri.
Dahili Akım Trafosu
İç mekan akım transformatörleri iç mekanlarda kullanılır ve yapılarına göre üç ana türe ayrılabilirler:
1: Çubuk Tipi CT
Bu akım transformatörleri primer sargı olarak metalik çubuklar kullanır ve bu nedenle çubuk tipi akım transformatörleri olarak adlandırılır.
2: Yuva/Pencere/Halka Tipi CT
Bu akım transformatörleri içi boş şekillidir ve ana iletken bu açıklığın içine doğru yerleştirilir:
3: Bölünmüş Çekirdek Tipi CT
Açık olarak iki parçaya bölünebilen özel tip bir akım transformatörüdür. Bu tür bir düzenleme, yapıyı ve sargıları açmak için kolay erişim sağlayabilir.
3: Yara Tipi CT
Bu akım transformatörlerinin primer sargıları merkezi çekirdeğin etrafına sarılır. Dönüş sayısı birden büyük herhangi bir sayı olacaktır.
Bina içi akım trafoları izolasyon esasına göre de bölünebilir; bunlar bant yalıtımlı akım transformatörlerini ve dökme reçine yalıtımlı akım transformatörlerini içerir.
Dış Akım Trafosu
Dış mekan akım trafoları dış mekana monte edilir ve çalışma prensibine göre bölünebilir. Bunlar açık havada olduğundan çalışmaları için hem izolasyona hem de soğutmaya ihtiyaç duyarlar. Çoğunlukla transformatör yağı izolasyon ortamı olarak kullanılır. Yağla doldurulmuş akım transformatörleri ayrıca aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:
1: Canlı Tank Tipi CT
Canlı tank, CT tankının sistem voltajında tutulduğu anlamına gelir. Yerçekimi noktası yükseklikte bulunur.
2: Ölü Tank Tipi CT
Ölü tank, CT tankının toprak potansiyelinde tutulduğu anlamına gelir. Yerçekimi noktası Canlı tank CT'lerinden daha düşüktür.
Ölçüm Akım Trafosu
Bu akım transformatörleri yalnızca ölçüm ve gösterge amaçlı kullanılır. Ölçme tipi akım transformatörleri, anma akımı dahilinde ölçme fonksiyonlarının doğruluğu için tasarlanmıştır. Akım nominal limitleri aştığında, ölçüm CT'leri daha fazla akımı sınırlamak için doygun hale gelir. Ancak ölçüm CT'leri, koruma akım transformatörlerine kıyasla daha düşük yük değerlerine sahiptir. CT ölçüm sınıfı çoğunlukla üç parametreyle temsil edilir.
Bu parametreler doğruluk, ölçüm sınıfı ve akım trafosunun yükünü içerir. CT'nin altında %0,3 hata sınırı, 'B' ile gösterilen ölçüm sınıfı ve 0,9 Ω yük vardır.
Koruma Akım Trafosu
Bu akım trafoları sadece koruma fonksiyonları için kullanılır. Bu CT'ler hem nominal hem de arıza akımlarının geniş bir aralığında çalışır. Koruma CT'leri bu nedenle nominal akım seviyelerinin 20 katına kadar doğrusal yanıt sergiler. Koruma akım trafoları hata oranını ve terminal gerilim değerlerini gösteren ‘C’ değerleriyle gösterilir.
C sınıfı CT'ler için hata sınırı %3'ün altındadır, standart yük 2Ω, ikincil voltaj 200V'dir.
Akım Trafoları Dönüş Oranı
Daha yüksek akım transformatörü oranları, birincil bobindeki döngülerin sayısı değiştirilerek daha küçük oranlara dönüştürülebilir. Tek geçişli CT olarak bilinen, tek bir birincil bobinin pencere boyunca döndüğü normal bir 300/5A CT yapısını düşünün. Aynısı, birincil bobinin iki veya üç geçişli CT olarak bilinen pencereden iki veya üç kez geçirilmesiyle yeniden yapılandırılabilir.
Birincil bobinin iki geçişiyle 300/5A, eşdeğeri 150/5A CT'ye dönüştürülebilir. Benzer şekilde, birincil bobinin üç geçişi ile 300/5A, eşdeğeri 100/5A CT'ye dönüştürülebilir.
Örnek: İkincil Akım ve Gerilimi Hesaplama
0,5 ohm iç dirençli bir ampermetre ile birlikte kullanılacak beş birincil dönüşlü ve 300 ikincil dönüşlü bir Çubuk CT'yi düşünün. Ampermetre, primer akım 1000A'e ulaştığında tam ölçekli sapma sağlamalıdır.
İkincil akım şu şekilde verilir:
Ohm kanununa göre voltajın hesaplanması:
Çözüm
Akım transformatörleri, standart ampermetrelerle ölçülemeyen yüksek büyüklükteki akımları ölçmek için kullanılan ölçü transformatörleridir. Akım trafoları elektrik şebekelerinde hem ölçme hem de koruma fonksiyonlarını sağlar.