Waarom mag VT niet worden gesloten en CT niet worden geopend Uitgelegd

We weten allemaal dat een spanningstransformator (VT) nooit kortgesloten mag worden bediend, terwijl een stroomtransformator (CT) nooit open moet staan. Het kortsluiten van een VT of het openen van de schakeling van een CT zal de transformator beschadigen of gevaarlijke omstandigheden creëren.

Vanuit theorie zijn zowel VT's als CT's transformatoren; het verschil ligt in de parameters die ze ontworpen zijn om te meten. Waarom, ondanks het feit dat het fundamenteel hetzelfde type apparaat is, is het voor de een verboden om kortgesloten te worden en kan de ander niet openstaan?

Bij normale werking functioneert de secundaire winding van een VT onder bijna open-schakelcondities met een zeer hoge belastingimpedantie (ZL). Als de secundaire schakeling kortsluit, daalt ZL bijna tot nul, waardoor er een enorme kortsluitspanning doorloopt. Dit kan secundaire apparatuur vernietigen en ernstige veiligheidsrisico's vormen. Om dit te voorkomen, kunnen op de secundaire zijde van een VT zekeringen worden geïnstalleerd om schade door een korting te voorkomen. Indien mogelijk, moeten er ook zekeringen op de primaire zijde worden geïnstalleerd om het hoogspanningsysteem te beschermen tegen storingen in de hoogspanningswinding of aansluitingen van de VT.

Daarentegen werkt een CT met een zeer lage impedantie (ZL) aan de secundaire zijde, effectief in een kortsluittoestand tijdens normale werking. De magnetische flux die wordt gegenereerd door de secundaire stroom staat de flux van de primaire stroom tegen en neutraliseert deze, wat resulteert in een zeer kleine netto-opwekkingsstroom en minimale kernflux. Daarom is de geïnduceerde elektromotieve kracht (EMK) in de secundaire winding meestal slechts enkele tientallen volt.

Echter, als de secundaire schakeling open gaat, daalt de secundaire stroom naar nul, waardoor dit demagnetiserende effect verdwijnt. De primaire stroom, die onveranderd blijft (aangezien ε1 constant blijft), wordt volledig opwekkingsstroom, wat leidt tot een dramatische toename van de kernflux Φ. De kern raakt snel verzadigd. Gezien het feit dat de secundaire winding veel windingen heeft, resulteert dit in een zeer hoge spanning (mogelijk enkele duizenden volt) over de open secundaire aansluitingen. Dit kan isolatie doen breken en vormt een ernstig risico voor personeel. Daarom is een open secundaire schakeling op een CT absoluut verboden.

Zowel VT's als CT's zijn in principe transformatoren—VT's zijn ontworpen om spanning te transformeren, terwijl CT's stroom transformeren. Waarom mag een CT niet openstaan terwijl een VT niet kortgesloten mag worden?

Bij normale werking blijven de geïnduceerde EMK's ε1 en ε2 in wezen constant. Een VT is parallel aan de schakeling aangesloten, werkt met hoge spanning en zeer lage stroom. De secundaire stroom is ook uiterst klein, bijna nul, en vormt een evenwichtsconditie met de bijna oneindige impedantie van een open circuit. Als de secundaire zijde wordt kortgesloten, blijft ε2 constant, waardoor de secundaire stroom drastisch toeneemt, waardoor de secundaire winding verbrandt.

Op vergelijkbare wijze, voor een CT die in serie met de schakeling is aangesloten, werkt hij met hoge stroom en zeer lage spanning. De secundaire spanning is bijna nul onder normale omstandigheden, wat een evenwichtstoestand vormt met een bijna nul impedantie (kortsluiting). Als de secundaire schakeling open gaat, valt de secundaire stroom naar nul, en wordt de hele primaire stroom opwekkingsstroom. Dit veroorzaakt een snelle toename van de magnetische flux, waardoor de kern diep verzadigd raakt en mogelijk de transformator vernietigt.

Dus, hoewel beide transformatoren zijn, leiden hun verschillende toepassingen tot volledig verschillende operationele beperkingen.