Einführung
Stromwandler (CTs) und Spannungswandler (VTs), auch Potenzialwandler (PTs) genannt, sind wichtige Komponenten in elektrischen Energiesystemen. Bei beiden handelt es sich um Messwandler, das heißt, sie wandeln elektrische Größen in sicherere, messbare Werte für Messgeräte, Überwachungsgeräte, Schutzrelais und Steuerungssysteme um.
Obwohl sie ähnliche Zwecke erfüllen, sind ein Stromwandler und ein Spannungswandler für die Messung unterschiedlicher elektrischer Größen konzipiert. Ein Stromwandler misst den Strom, während ein Spannungswandler die Spannung misst. Bei der Auswahl von Transformatoren für Stromverteilungs-, Strommess-, Schaltanlagen- und Schutzanwendungen ist es wichtig, den Unterschied zwischen ihnen zu verstehen.
Was ist ein Stromwandler?
Ein Stromwandler ist ein Instrumententransformator, der dazu dient, einen hohen Primärstrom auf einen niedrigeren Sekundärstrom zu reduzieren, der sicher von Strommessgeräten gemessen oder von Schutzgeräten verwendet werden kann.
Beispielsweise kann ein Stromwandler ein Verhältnis von 400/5A haben. Dies bedeutet, dass bei einem Primärstrom von 400 A der Sekundärstrom unter Nennbetriebsbedingungen etwa 5 A beträgt.
Ein Stromwandler wird normalerweise in Reihe mit dem elektrischen Leiter geschaltet, durch den der zu messende Strom fließt. Seine Primärseite führt den Systemstrom, während die Sekundärseite einen reduzierten Strom an Mess- oder Schutzgeräte liefert.
CTs werden häufig eingesetzt in:
* Energiemessung
* Amperemetersysteme
* Leistungsüberwachung
* Schutzrelais
* Schaltanlage
* Industrielle elektrische Ausrüstung
* Stromverteilungssysteme
Ein wichtiges Sicherheitsmerkmal eines Stromwandlers besteht darin, dass sein Sekundärkreis nicht offen bleiben darf, während Strom durch den Primärkreis fließt. Eine offene CT-Sekundärseite kann zu gefährlicher Hochspannung führen.
Was ist ein Spannungswandler?
Ein Spannungswandler soll eine hohe Systemspannung auf eine niedrigere, standardisierte Spannung reduzieren, die für Messung, Überwachung und Schutz geeignet ist.
Beispielsweise kann ein Spannungswandler eine hohe Primärspannung in eine Sekundärspannung von 100 V oder einem anderen spezifizierten Wert umwandeln. Dadurch können Messgeräte und Schutzrelais mit einer viel niedrigeren Spannung als der tatsächlichen Systemspannung arbeiten.
Im Gegensatz zu einem Stromwandler wird ein Spannungswandler parallel zum elektrischen System und nicht in Reihe geschaltet.
Spannungswandler werden üblicherweise verwendet für:
* Spannungsmessung
* Energiemessung
* Schutzsysteme
* Überwachung der Stromqualität
* Elektrische Steuerungssysteme
* Schaltanlage
* Hoch-Spannungs- und Mittel-Spannungssysteme
Hauptunterschied zwischen CT und VT
Der einfachste Weg, den Unterschied zu verstehen, besteht darin, dass ein Stromwandler Strom umwandelt, während ein Spannungswandler Spannung umwandelt.
- Feature Stromwandler Spannungswandler
- Hauptmessung Strom Spannung
- Anschlussreihe Parallel
- Primärgröße Hochstrom Hochspannung
- Sekundärgröße Niedriger Strom Niedrige Spannung
- Typischerweise sekundär 1 A oder 5 A. Üblicherweise etwa 100 V oder spezifizierter Wert
- Hauptanwendungen Strommessung und -schutz Spannungsmessung und -schutz
- Hauptsicherheitsrisiko Sekundärer offener Stromkreis Sekundärer Kurzschluss/Überstrom
Die genauen Nennwerte und Anschlussmethoden hängen von der Transformatorkonstruktion und dem elektrischen System ab.
Unterschied im Funktionsprinzip
Sowohl Strom- als auch Spannungswandler arbeiten auf der Grundlage elektromagnetischer Induktion, ihre Konstruktion und vorgesehenen Betriebsbedingungen unterscheiden sich jedoch.
Ein Stromwandler ist so konstruiert, dass der Primärstrom in seinem Kern einen magnetischen Fluss erzeugt, der einen proportionalen Sekundärstrom induziert. Der Stromwandler liefert daher eine galvanisch isolierte und reduzierte Darstellung des Primärstroms.
Ein Spannungswandler funktioniert eher wie ein herkömmlicher Transformator. Die Primärwicklung ist mit der Systemspannung verbunden und elektromagnetische Induktion erzeugt eine proportionale Sekundärspannung.
Das Wandlerverhältnis bestimmt das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärgröße.
Unterschied in der Verbindung
Die Verbindung ist ein weiterer wichtiger Unterschied.
Ein Stromwandler wird normalerweise in Reihe mit dem Leiter geschaltet. Der Strom, der durch den Primärleiter fließt, fließt auch durch den Primärstromkreis des Stromwandlers.
Ein Spannungswandler wird über die Spannungsquelle oder den Stromkreis angeschlossen. Es arbeitet daher parallel zum System.
Dieser Unterschied ist bei der Installation wichtig. Ein falscher Anschluss kann zu ungenauen Messungen, Geräteschäden oder unsicheren Betriebsbedingungen führen.
Unterschied in den Anwendungen
Stromwandler sind besonders wichtig, wenn der Systemstrom zu hoch ist, als dass ein Messgerät oder Relais direkt angeschlossen werden könnte.
Beispielsweise kann ein industrielles Verteilungssystem Hunderte oder Tausende Ampere führen. Ein Messgerät kann normalerweise nicht direkt an einen solchen Stromkreis angeschlossen werden. Ein Stromwandler kann den Strom in einen niedrigeren Sekundärstrom umwandeln, der für das Messgerät geeignet ist.
VIs und PTs werden verwendet, wenn die Systemspannung zu hoch ist, als dass Messgeräte direkt angeschlossen werden könnten. Ein Spannungswandler reduziert die Spannung auf ein sichereres und standardisiertes Messniveau.
In vielen Schaltanlagensystemen werden Strom- und Spannungswandler gemeinsam installiert. Der CT liefert Strominformationen, während der VT Spannungsinformationen liefert. Schutzrelais können beide Signale verwenden, um Systemzustände zu bestimmen und abnormale Betriebsbedingungen zu erkennen.
CT und VT in der Energiemessung
Beide Transformatoren können zur Messung elektrischer Energie eingesetzt werden.
Ein Stromwandler liefert Strominformationen an einen Energiezähler, während ein Spannungswandler Spannungsinformationen liefert. Aus diesen Signalen kann das Messgerät elektrische Parameter wie Leistung und Energie berechnen.
In einem drei{0}}Phasen-Hoch-system sind möglicherweise sowohl Strom- als auch Spannungswandler erforderlich, da der tatsächliche Systemstrom und die tatsächliche Systemspannung zu hoch für den direkten Anschluss an Standardmessgeräte sind.
Die Genauigkeitsklasse des Transformators ist bei diesen Anwendungen wichtig, da Transformatorfehler die Genauigkeit der endgültigen Messung beeinträchtigen können.
CT und VT in Schutzsystemen
Strom- und Spannungswandler spielen auch beim elektrischen Schutz eine wichtige Rolle.
Schutzrelais benötigen Informationen über Systemstrom und -spannung, um abnormale Zustände zu erkennen. Stromwandler liefern Stromsignale, während Spannungswandler Spannungssignale liefern.
Beispielsweise kann ein zu hoher Strom auf eine Überlastung oder einen Kurzschluss hinweisen. Spannungsinformationen können Schutzgeräten dabei helfen, Unterspannung, Überspannung oder andere abnormale Systemzustände zu erkennen.
Der für den Schutz ausgewählte Transformator sollte über Spezifikationen verfügen, die für die vorgesehenen Relais- und Systemanforderungen geeignet sind.
So wählen Sie zwischen CT und VT
Die Wahl hängt in erster Linie davon ab, welche elektrische Größe gemessen werden muss.
Wählen Sie einen Stromwandler, wenn Sie Folgendes benötigen:
* Messen Sie hohen elektrischen Strom
* Bereitstellung eines Stromeingangs für ein Messgerät
* Versorgen Sie ein Schutzrelais mit Stromsignalen
* Überwachen Sie industrielle Lasten
* Messen Sie den Strom in Schaltanlagen oder Verteilungssystemen
Wählen Sie einen Spannungswandler, wenn Sie Folgendes benötigen:
* Hohe Systemspannung messen
* Spannungseingang für ein Messgerät bereitstellen
* Spannungssignale an Schutzgeräte liefern
* Überwachen Sie Mittel-{0}} oder Hoch--Spannungssysteme
* Messgeräte von hoher Systemspannung isolieren
In manchen Anwendungen sind beide Typen erforderlich.
Abschluss
Der Hauptunterschied zwischen einem Stromwandler und einem Spannungswandler besteht in der elektrischen Größe, die sie umwandeln. Ein Stromwandler reduziert den hohen Strom auf einen niedrigeren Sekundärstrom, während ein Spannungswandler die hohe Spannung auf eine niedrigere Sekundärspannung reduziert.
Stromwandler werden im Allgemeinen in Reihe geschaltet und werden häufig zur Strommessung und zum Schutz verwendet. Spannungswandler werden parallel geschaltet und dienen hauptsächlich der Spannungsmessung und dem Spannungsschutz.
Für die Stromverteilung, Schaltanlagen, Industrieanlagen und Energiemessungen erfordert die Auswahl des richtigen Messwandlers eine sorgfältige Berücksichtigung der Systemspannung, des Stroms, des Verhältnisses, der Genauigkeit, der Bürde, der Isolationsanforderungen und der angeschlossenen Geräte. Befolgen Sie stets die Installationsanweisungen des Herstellers und die geltenden elektrischen Sicherheitsanforderungen.