Wie funktionieren Stromwandler und Spannungswandler?
1. Stromwandler (CT)
Funktionsprinzip
Das grundlegende Prinzip eines Stromwandlers (CT) ist die elektromagnetische Induktion. Er wandelt einen großen Primärstrom in einen kleineren Sekundärstrom über einen geschlossenen Eisenkern um, was ihn für Mess- und Schutzanwendungen geeignet macht.
Primärwicklung: Die Primärwicklung hat in der Regel sehr wenige Windungen, manchmal nur eine Windung, und ist direkt in Reihe mit dem zu messenden Stromkreis verbunden.
Kern: Der Kern ist geschlossen, um das Magnetfeld zu konzentrieren.
Sekundärwicklung: Die Sekundärwicklung hat viel mehr Windungen und ist in der Regel an Messgeräte oder Schutzeinrichtungen angeschlossen.
Mathematische Beziehung
I1 = I2 · N2 / N1
Wobei:
I1 ist der Primärstrom
I2 ist der Sekundärstrom
N1 ist die Anzahl der Windungen in der Primärwicklung
N2 ist die Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung
Merkmale
Hohe Genauigkeit: Stromwandler bieten hochgenaue Strommessungen.
Isolation: Stromwandler isolieren den Hochspannungskreis von den Messgeräten, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
Sättigungsmerkmale: Stromwandler können unter Überlastbedingungen sättigen, was zu Messfehlern führen kann.
2. Spannungswandler (PT) oder Spannungstransformer (VT)
Funktionsprinzip
Das grundlegende Prinzip eines Spannungswandlers (PT) oder Spannungstransformers (VT) ist ebenfalls die elektromagnetische Induktion. Er wandelt eine hohe Primärspannung in eine niedrigere Sekundärspannung über einen geschlossenen Eisenkern um, was ihn für Mess- und Schutzanwendungen geeignet macht.
Primärwicklung: Die Primärwicklung hat viele Windungen und ist direkt parallel zum zu messenden Stromkreis verbunden.
Kern: Der Kern ist geschlossen, um das Magnetfeld zu konzentrieren.
Sekundärwicklung: Die Sekundärwicklung hat weniger Windungen und ist in der Regel an Messgeräte oder Schutzeinrichtungen angeschlossen.
Mathematische Beziehung
V2/V1 = N2/N1
Wobei:
V1 ist die Primärspannung
V2 ist die Sekundärspannung
N1 ist die Anzahl der Windungen in der Primärwicklung
N2 ist die Anzahl der Windungen in der Sekundärwicklung
Merkmale
Hohe Genauigkeit: Spannungswandler bieten hochgenaue Spannungsmessungen.
Isolation: Spannungswandler isolieren den Hochspannungskreis von den Messgeräten, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
Lastmerkmale: Die Genauigkeit von Spannungswandlern kann durch Veränderungen der Sekundärbelastung beeinflusst werden, daher ist es wichtig, die passende Belastung auszuwählen.
Detaillierte Erklärung
Stromwandler (CT)
Aufbau
Primärwicklung: In der Regel eine oder wenige Windungen, direkt in Reihe mit dem zu messenden Stromkreis verbunden.
Kern: Geschlossener Eisenkern zur Konzentration des Magnetfeldes.
Sekundärwicklung: Viele Windungen, an Messgeräte oder Schutzeinrichtungen angeschlossen.
Arbeitsablauf
Wenn der Primärstrom durch die Primärwicklung fließt, erzeugt er ein Magnetfeld im Kern.
Dieses Magnetfeld induziert einen Strom in der Sekundärwicklung.
Der Sekundärstrom ist proportional zum Primärstrom, wobei das Verhältnis durch das Windungsverhältnis bestimmt wird.
Anwendungen
Messung: Mit Ampermetern, Wattmetern usw. für Strommessungen.
Schutz: Mit Relais-Schutzeinrichtungen, wie Überstromschutz und Differenzialschutz.
Spannungswandler (PT)
Aufbau
Primärwicklung: Viele Windungen, direkt parallel zum zu messenden Stromkreis verbunden.
Kern: Geschlossener Eisenkern zur Konzentration des Magnetfeldes.
Sekundärwicklung: Weniger Windungen, an Messgeräte oder Schutzeinrichtungen angeschlossen.
Arbeitsablauf
Wenn die Primärspannung auf die Primärwicklung angewendet wird, erzeugt sie ein Magnetfeld im Kern.
Dieses Magnetfeld induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung.
Die Sekundärspannung ist proportional zur Primärspannung, wobei das Verhältnis durch das Windungsverhältnis bestimmt wird.
Anwendungen
Messung: Mit Voltmetern, Wattmetern usw. für Spannungsmessungen.
Schutz: Mit Relais-Schutzeinrichtungen, wie Überspannungsschutz und Nullfolgenspannungsschutz.
Vorsichtsmaßnahmen
Lastanpassung: Die Sekundärbelastung von Stromwandlern und Spannungswandlern sollte der Nennbelastung der Transformatoren entsprechen, um die Messgenauigkeit sicherzustellen.
Kurzschluss und Offenleiter: Die Sekundärlaufbahn eines Stromwandlers darf nicht offen liegen, da dies hohe Spannungen erzeugen kann; die Sekundärlaufbahn eines Spannungswandlers darf nicht kurzgeschlossen werden, da dies große Ströme erzeugen kann.
Schutzmaßnahmen: Bei der Verwendung von Transformern sollten geeignete Schutzmaßnahmen, wie Sicherungen und Überspannungsschutz, ergriffen werden, um Überlastungen und Störungen zu verhindern.
Durch das Verständnis der Funktionsprinzipien und Rollen von Stromwandlern und Spannungswandlern kann man ihre Bedeutung in elektrischen Systemen schätzen lernen. Ich hoffe, diese Informationen sind hilfreich! Wenn Sie spezifische Fragen haben oder weitere Erklärungen benötigen, zögern Sie bitte nicht, danach zu fragen.
