Розрахунок коефіцієнта трансформації струму є фундаментальним навиком в електротехніці, необхідним для вибору трансформатора струму, проектування системи та перевірки існуючих установок. Коефіцієнт КТ визначає співвідношення між первинним струмом і вторинним струмом і може бути розрахований за допомогою кількох методів залежно від доступної інформації та мети розрахунку. Розуміння цих методів дозволяє інженерам правильно вказувати трансформатори струму, перевіряти дані паспортної таблички та виявляти несправності систем вимірювання та захисту.
Найфундаментальніший метод розрахунку коефіцієнта трансформації струму базується на коефіцієнті витків обмоток. Коефіцієнт ТТ дорівнює кількості вторинних витків, поділеній на кількість первинних витків, або, що еквівалентно, первинному струму, поділеному на вторинний струм. Співвідношення можна виразити як: Ip / Is=Ns / Np, де Ip — сила струму первинної обмотки, Is — сила струму вторинної обмотки, Ns — кількість витків вторинної обмотки, а Np — кількість витків первинної обмотки. Наприклад, трансформатор струму 400:5 має співвідношення 400/5=80, тобто 400 ампер у первинній обмотці виробляє 5 ампер у вторинній. Цей КТ вимагає 80 вторинних витків для кожного первинного витка.
Коефіцієнт CT також можна розрахувати безпосередньо з номінальних значень на паспортній табличці. Номінальний коефіцієнт – це відношення номінального струму первинної обмотки до номінального струму вторинної обмотки та вказується у вигляді нескороченої дробу на табличці з номінальними даними, наприклад 200:5 або 600:1. Відношення можна привести до найпростішої форми, поділивши обидва числа на їхній найбільший спільний дільник. Наприклад, співвідношення 300:5 можна спростити до 60:1, а співвідношення 1000:5 можна спростити до 200:1. Ця спрощена форма іноді використовується для швидких розрахунків у полі.
Коли первинний провідник пропускають через отвір трансформатора трансформатора більше одного разу, ефективне співвідношення змінюється. Кожен прохід первинного провідника через сердечник трансформаторного струму еквівалентний додаванню одного первинного витка. Фактичний коефіцієнт розраховується за формулою: Ka=Kn × Nn / Na, де Ka — фактичний коефіцієнт трансформації, Kn — паспортний коефіцієнт трансформації, Nn — номінальна кількість витків первинної обмотки (зазвичай 1), а Na — фактична кількість витків первинної обмотки. Наприклад, КТ з номінальним струмом 400:5 А з первинним провідником, пропущеним через отвір чотири рази, має ефективне співвідношення 400 × 1 / 4=100:5 А. Ця методика зазвичай використовується для адаптації КТ для вимірювання нижчого первинного струму.
Співвідношення також можна розрахувати за виміряними первинними та вторинними струмами. Цей метод використовується під час пусконалагоджувальних випробувань і періодичного технічного обслуговування, щоб перевірити, чи КТ функціонує правильно. Струм подається в первинне коло (або використовується фактичний струм навантаження), а вторинний струм вимірюється одночасно. Відношення потім розраховується як: коефіцієнт трансформатора струму=первинний струм ÷ вторинний струм. Наприклад, якщо первинний струм 150 А створює вторинний струм 3,75 А, співвідношення дорівнює 150 / 3.75=40:1, яке зазвичай виражається як 200:5 (оскільки 40 × 5=200). Цей метод враховує будь-які фактичні помилки в КТ і забезпечує правдиву індикацію його продуктивності.
Для трансформаторів струму з кількома вторинними відводами або обмотками кожен відвод має власне співвідношення. Коефіцієнт для кожного крана можна розрахувати за допомогою методу коефіцієнта обертів або за даними паспортної таблички. Наприклад, трансформатор трансформатора струму з основною обмоткою 600:5 і відводом 300:5 матиме 120 вторинних витків для основної обмотки та 60 витків для відводу. Співвідношення між відводами визначається відносним числом витків у кожній секції вторинної обмотки.
Точність розрахунку співвідношення залежить від точності використовуваних вимірювань. Для обчислень-на основі таблички точність залежить від точності даних таблички, яка зазвичай дуже висока. Для поточних-розрахунків точність залежить від точності поточних-вимірювальних приладів, що використовуються. Під час перевірки коефіцієнтів КТ під час введення в експлуатацію слід використовувати калібровані прилади з точністю щонайменше 0,5%, щоб переконатися, що розраховане співвідношення є значущим.
На розрахунок коефіцієнта також впливає навантаження та умови експлуатації. Фактичний коефіцієнт трансформації КТ дещо відрізняється від номінального коефіцієнта через струм збудження та інші фактори. Фактичний коефіцієнт визначається формулою: Ip=√(I₀² + (nr × Is)² + 2 × I₀ × nr × Is × cos(90 градусів − − δ)), де I₀ — струм збудження, nr — номінальний коефіцієнт, а δ — фазові кути, пов’язані з навантаженням. Цей рівень деталізації зазвичай потрібен лише для високо-додатків вимірювання, де необхідно враховувати різницю між номінальним і фактичним співвідношеннями.
На практиці найпоширеніші розрахунки коефіцієнта КТ є простими і можуть бути виконані з використанням даних паспортної таблички або коефіцієнта витків. Головне — переконатися, що використовуються правильні первинні та вторинні струми, а також враховуються будь-які багаторазові проходи первинного провідника. Для більшості застосувань достатнім є коефіцієнт паспортної таблички, а додаткові розрахунки потрібні лише для спеціалізованих застосувань або під час перевірки характеристик КТ під час тестування.
Підсумовуючи, розрахунок коефіцієнта трансформації струму можна виконати кількома методами: за даними паспортної таблички, за коефіцієнтом витків, за виміряними струмами або за фізичною конструкцією КТ. Кожен метод має своє відповідне застосування, і вибір методу залежить від наявної інформації та необхідної точності. Оволодіння цими методами розрахунку має важливе значення для всіх, хто бере участь у специфікаціях, установці або обслуговуванні трансформаторів струму в системах електроенергії.