Varför kan VT inte kortslutnas & CT inte öppnas? Förklarat

Vi vet alla att en spänningsomvandlare (VT) aldrig får fungera kortsluten, medan en strömtransformator (CT) aldrig får fungera öppenburet. Att kortsluta en VT eller öppna kretsen för en CT kan skada omvandlaren eller skapa farliga förhållanden.

Från ett teoretiskt perspektiv är både VT och CT transformer; skillnaden ligger i de parametrar de är utformade för att mäta. Så varför, trots att de är grundläggande samma typ av enhet, är den ena förbjuden från kortslutningsdrift medan den andra inte får vara öppenburet?

Under normal drift fungerar VT:s sekundära vikting i en nästan öppenburet tillstånd med en mycket hög lastimpedans (ZL). Om sekundärkretsen kortsluts, sjunker ZL nästan till noll, vilket orsakar en massiv kortslutningsström. Detta kan förstöra sekundära utrustning och utgör allvarliga säkerhetsrisker. För att skydda mot detta kan en VT ha fuses installerade på sin sekundärsida för att förhindra skador vid kortslut. Där det är möjligt bör fuses också installeras på primärsidan för att skydda högspänningssystemet från fel i VT:s högspänningsvikting eller kopplingar.

I kontrast till detta fungerar en CT med en mycket låg impedans (ZL) på sekundärsidan, effektivt i ett kortslutningsläge under normal drift. Den magnetiska flödeskraften genererad av sekundärströmmen motverkar och neutraliserar flödeskraften från primärströmmen, vilket resulterar i en mycket liten netto-exitationsström och minimal kärnflödeskraft. Således är den inducerade elektromotoriska kraften (EMF) i sekundärviktingen vanligtvis bara några dussin volt.

Men om sekundärkretsen öppnas, sjunker sekundärströmmen till noll, vilket eliminerar denna demagnetiserande effekt. Primärströmmen, oförändrad (eftersom ε1 förblir konstant), blir helt exitationsström, vilket leder till en dramatisk ökning av kärnflödeskraften Φ. Kärnan mättar snabbt. Eftersom sekundärviktingen har många viktar, resulterar detta i en mycket hög spänning (möjligen några tusen volt) över de öppna sekundära terminalerna. Detta kan bryta ned isoleringen och utgör ett allvarligt riskmoment för personal. Därför är en öppen sekundärkrets på en CT absolut förbjuden.

Både VT och CT är transformer i princip—VT är utformade för att transformera spänning, medan CT transformera ström. Så varför kan en CT inte vara öppenburet medan en VT inte får vara kortsluten?

Under normal drift förblir de inducerade EMF:erna ε1 och ε2 i stort sett konstanta. En VT är ansluten parallellt med kretsen, fungerar vid hög spänning och mycket låg ström. Sekundärströmmen är också extremt liten, nästan noll, vilket bildar ett balanserat tillstånd med nästan oändlig impedans av en öppen krets. Om sekundären kortsluts, förblir ε2 konstant, vilket tvingar sekundärströmmen att öka drastiskt, vilket bränner ut sekundärviktingen.

På liknande sätt, för en CT ansluten serie med kretsen, fungerar den vid hög ström och mycket låg spänning. Sekundärspänningen är nästan noll under normala förhållanden, vilket bildar ett balanserat tillstånd med nästan noll impedans (kortslutning). Om sekundärkretsen öppnas, kollapsar sekundärströmmen till noll, och hela primärströmmen blir exitationsström. Detta orsakar en snabb ökning av magnetisk flödeskraft, som driver kärnan in i djup mättnad och potentiellt förstör omvandlaren.

Således, trots att båda är transformer, leder deras olika tillämpningar till helt olika driftsbegränsningar.