Hvorfor kan VT ikke kortsluttes & CT ikke åbnes? Forklaret

Vi ved alle, at en spændingstransformator (VT) aldrig må køre kortsluttet, mens en strømtransformator (CT) aldrig må køre med åben kredsløb. Kortslutning af en VT eller åbning af kredsløbet i en CT vil skade transformatorerne eller oprette farlige forhold.

Fra et teoretisk synspunkt er både VT'er og CT'er transformatorer; forskellen ligger i de parametre, de er designet til at måle. Så hvorfor, trods at de i princippet er samme type enhed, er den ene forbudt fra kortslutningsoperation, mens den anden ikke kan være åbenkredsløbs?

Under normal drift opererer VT's sekundære vinding i en næsten åbenkreds-betingelse med en meget høj belastningsimpedans (ZL). Hvis sekundærkredsløbet kortslutter, falder ZL næsten til nul, hvilket føre til, at en massiv kortslutningsstrøm løber. Dette kan ødelægge sekundære udstyr og udgøre alvorlige sikkerhedsrisici. For at beskytte mod dette kan en VT have fuses installeret på dens sekundære side for at forhindre skader fra en kortslutning. Der, hvor det er muligt, bør der også installeres fuses på primære siden for at beskytte højspændings-systemet mod fejl i VT's højspændingsvinding eller forbindelser.

I modsætning hertil opererer en CT med en meget lav impedans (ZL) på sekundære siden, effektivt i en kortslutnings-tilstand under normal drift. Den magnetiske flux, som genereres af sekundærstrømmen, modarbejder og neutraliserer fluxen fra primærstrømmen, hvilket resulterer i en meget lille netto-opmagnetiseringsstrøm og minimal kerne-flux. Dermed er den inducerede elektromotoriske kraft (EMF) i sekundære vinding typisk kun nogle få dusin volt. 

Hvis imidlertid sekundærkredsløbet åbnes, falder sekundærstrømmen til nul, hvilket fjerner denne demagnetiserende effekt. Primærstrømmen, som er uændret (siden ε1 forbliver konstant), bliver helt opmagnetiseringsstrøm, hvilket fører til en dramatisk stigning i kernens flux Φ. Kerne saturerer hurtigt. Eftersom sekundære vinding har mange vindinger, resulterer dette i en meget høj spænding (muligvis flere tusind volt) over de åbne sekundære terminaler. Dette kan nedbryde isolation og udgøre en alvorlig risiko for personale. Derfor er en åben sekundærkreds på en CT absolut forbudt.

Både VT'er og CT'er er i princippet transformatorer—VT'er er designet til at transformere spænding, mens CT'er transformerer strøm. Så hvorfor kan en CT ikke være åbenkredsløbs, mens en VT ikke kan være kortslutning?

Under normal drift forbliver de inducerede EMF'er ε1 og ε2 i væsentlig grad konstante. En VT er forbundet parallel med kredsløbet, og arbejder med høj spænding og meget lav strøm. Sekundærstrømmen er også ekstremt lille, næsten nul, danner en balanceret tilstand med den næsten uendelige impedans af en åben kreds. Hvis sekundæren kortslutter, forbliver ε2 konstant, hvilket tvinger sekundærstrømmen til at stige drastisk, hvilket brænder sekundære vinding.

Tilsvarende, for en CT forbundet i serie med kredsløbet, arbejder den med høj strøm og meget lav spænding. Sekundærspændingen er næsten nul under normale forhold, danner en balanceret tilstand med en næsten nul impedans (kortslutning). Hvis sekundærkredsløbet åbnes, kollapser sekundærstrømmen til nul, og hele primærstrømmen bliver opmagnetiseringsstrøm. Dette fører til en hurtig stigning i magnetisk flux, hvilket driver kernen ind i dyb saturation og potentielt ødelægger transformator.

Derfor, selvom begge er transformatorer, føder deres forskellige anvendelser til helt forskellige driftsbegrænsninger.