Duae principes instrumenti transformatoris in systemate electricitatis.

I. Transformator Tensionis (VT)

Transformator Tensionis (Potential Transformer, breviter PT; Voltage Transformer, breviter VT) est instrumentum electricum utile ad transformandum niveles tensionis in circuitibus electricis.

1. Principium Operativum

Transformator tensionis operatur secundum principium inductionis electromagneticae et habet structuram similem ad transformatorem traditionalem, constans principaliter ex bobina primaria, bobina secundaria, et nucleo. Bobina primaria connectitur in parallelo cum circuitu altae tensionis qui mensuratur et habet magnam numerum spiri.

Bobina secundaria, cum minori numero spiri, connectitur ad instrumenta mensurae, relays protectionis, et alia onera. Sub conditionibus normalibus operativis, latus secundarium est fere in statu circuiti aperti. Conformiter legi inductionis electromagneticae, ratio tensionis primariae ad secundariam est aequalis rationi numeri spiri (U₁/U₂ = N₁/N₂). Hoc permittit altam tensionem proportionabiliter reprimi ad standardizatam tenuem tensionem (typice 100V vel 100/√3 V), faciens eam securam et aptam pro instrumentis mensurae et protectionis.

Signum eius electricum est sicut sequitur:

2. Functiones

• Mensura Tensionis: Reducit altas systematis tensiones ad standardizatas tenuis tensiones (sicut 100V vel 100/√3 V) pro usus voltmeterorum, energymeterorum, et aliorum instrumentorum mensurae, permittens monitoriam temporalem tensionis systematis electrici.
• Protectio Relais: Praebet signa tensionis fideles ad relais protectionis pro functionibus overvoltage, undervoltage, et aliis. Quando occurrunt conditiones tensionis abnormales, systema protectionis respondeat celeriter, emittebat mandatum trip ad isolare circuitum vitiosum et securare systema et apparatus.
• Mensura Energiae et Facturatio: Operatur in conjunctione cum energymeteris ad accurate mensurandum consumptionem potentiae in circuitibus altae tensionis. Servit tamquam basis critica pro facturatione utilitatis et settlemento energiae.

3. Characteristica

• Alta Accuratia: Transformatores tensionis mensurae gradus habent classes accuratiae altas (sicut 0.2, 0.5) ad securandam accuratam mensuram tensionis et energiae. VTs protectionis prioritas dant responsioni celeri et habent relativae classes accuratiae minores (sicut 3P, 6P).
• Altas Exigentias Insulationis: VTs altae tensionis debent sustinere altas tensiones operativas et saepius utuntur insulatione olei-immersa, SF₆ gas, vel solidi resinae pro performance stabili et fidebili. VTs tenuis tensionis sunt plerumque dry-type, cum structura simplici et maintenance facile.
• Latus Secundarium Non Debet Circuiteri Breve: Circuitus brevis in latere secundario potest generare currentes extremos, possibiliter supercalentes et destruentes spira. Ergo, circuitus secundarius debet protegi per fusibilia vel minimos disjunctores circuiti.

4. Scenarii Applicationis

• Applicationes Altae Tensionis: Aptus ad lineas transmissionis et substationes cum tensionibus 1 kV et supra (sicut 10 kV, 35 kV, 110 kV systemata). Utitur ad monitorium tensionis busbar vel lineae et praebendo input ad systemata protectionis, securans operationem grid stabilis et secura.
• Applicationes Tenuis Tensionis: Applicabilis ad systemata distributionis infra 1 kV (sicut 220V circuitus domesticorum, 380V systemata industrialia). Communiter installatur in apparatu switchgear tenuis tensionis pro monitorio tensionis consumptoris vel interfaciendi cum energymeteris pro mensura potentiae.

II. Transformator Currentis (CT)

Transformator currentis (CT), etiam notus ut transductor currentis, est transformator instrumentalis qui, sub conditionibus normalibus operativis, producit currentem secundarium substantialiter proportionalem currenti primario, cum differentia phase appropinquans nullo quando recte connectitur.

1. Principium Operativum

Transformator currentis operatur secundum principium inductionis electromagneticae et habet structuram similem ad transformatorem traditionalem, constans ex bobina primaria, bobina secundaria, et nucleo magneticum. Bobina primaria connectitur in serie cum circuitu mensurae et habet paucissimos spira (nonnumquam tantum unum spira), portans altum currentem primarium.

Bobina secundaria, cum multo plus spira, connectitur in serie ad instrumenta mensurae, relays protectionis, et alia onera, formans circuitum clausum. Sub conditionibus normalibus operativis, latus secundarium est fere in statu circuiti brevis. Conformiter inductioni electromagneticae, ratio currentis primariae ad secundariam est inversa rationi numeri spiri (I₁/I₂ = N₂/N₁). Hoc permittit grandes currentes reduci proportionabiliter ad standardizatos tenuis currentes (typice 5A vel 1A), facilitans mensuram, monitorium, et protectionem.

Signum eius electricum est sicut sequitur:

Ratio currentis primariae ad secundariam nominalem transformatoris currentis vocatur ratio transformationis currentis (Ke). Expressio ratio transformationis currentis est:

Note:

• W₁, W₂ sunt numeri spiri in bobinis primariis et secundariis transformatoris, respectiviter;
• I₁ₑ, I₂ₑ sunt currentes nominales bobinarum primariae et secundariae, respectiviter;
• I₁, I₂ sunt currentes actualis in bobinis primariis et secundariis, respectiviter.

2. Functiones

• Mensura Currentis: Reducit altos currentes primarios ad standardizatos tenuis currentes secundarios (sicut 5A vel 1A), permittens ammeteros, energymeteros, et alia instrumenta monitoria temporalem currentis oneris.
• Protectio Relais: Supplet signa currentis ad relais protectionis pro functionibus overcurrent, differential, et distantia. Quando occurrunt defectus sicut circuitus brevis vel overload, systema protectionis emittebat mandatum trip ad disjungere supply power, praeveniens damnum apparatus et instabilitatem systematis.
• Isolatio Electrica: Praebet isolationem galvanicam inter circuitum primarium altae tensionis/alti currentis et circuitus secundarios tenuis tensionis pro mensura, control, et protectio. Hoc securat personale et apparatus secundarios.

3. Characteristica

• Alta Fiducia: Debet sustinere stressus mechanicorum et thermicorum altos durante eventus circuitus brevis. CTs designantur cum excellentia stabilitate dynamica et thermica ad permanendum intactum sub conditionibus extremis defectus.
• Design Multis Spira: CTs altae tensionis saepius habent multis spira secundaria—unum pro mensura (alta accuratia, sicut classis 0.5) et alterum pro protectio (latus range et celeris responsio, sicut classis 5P vel 10P). CTs tenuis tensionis typice habent singula vel dualia spira ad satisfaciendas necessitates basicas applicationis.
• Latus Secundarium Non Debet Circuiteri Apertum: Circuitus apertus in latere secundario potest inducere tensiones extremas (usque ad plurima kV) trans spira, ponens serios pericula breakdown insulantis, damni apparatus, et shock electricus. Ergo, circuitus secundarius debet permanere clausus durante operationem—aperire eum strictissime prohibetur.

4. Scenarii Applicationis

• Applicationes Altae Tensionis: Utitur in lineis transmissionis et substationibus cum tensionibus 1 kV et supra (sicut 10 kV, 35 kV, 110 kV systemata). Largiter applicatur in monitorio currentis et protectione apparatus criticorum sicut transformatores, disjunctores circuiti, et busbars, agens partem vitalis in securando reliability et securitate grid.
• Applicationes Tenuis Tensionis: Applicatur in systemata distributionis infra 1 kV (sicut workshops industrialia, edificia commercialia, complexus residentialis). Typice installatur in panellos switchboards tenuis tensionis vel distributionis pro monitorio circuiti rami, mensura energiae, vel integratione cum residual current devices (RCDs) et smart meteris ad faciendam managementum usus potentiae securum et efficientem.