Í aflmælingum og vöktunarkerfum eru rafmagnsmælar sem krefjast ytri straumspenna (CTs) alls staðar; þau eru „augu“ okkar til að skynja mikla strauma nákvæmlega. Hins vegar er falin innan þessa háþróaða kerfis járnklædd regla sem þarf að fylgja hverju sinni: aukahlið straumspennisins má aldrei reka með opinni hringrás. Þessi grein mun kafa í undirliggjandi meginreglum og hættum sem því fylgir.
Venjuleg rekstrarregla straumspenna
Straumspennir (CT) er sérstök tegund spenni sem starfar á grundvelli meginreglunnar um rafsegulinnleiðslu. Helstu hönnunarreglur þess eru „straumminnkun“ og „einangrun“.
Uppbygging
Það samanstendur venjulega af lokuðum járnkjarna, aðalvinda með tiltölulega litlum fjölda snúninga (tengd í röð í aðalrásinni), og aukavinda með tiltölulega miklum fjölda snúninga (tengd rafmagnsmælinum).
Tilvalið ríki
Í venjulegri lokaðri hringrás starfar CT í um það bil „skammrás-ástandi. Samkvæmt rafrásalögmáli Ampere og lögmáli rafsegulöflunar mun frumstraumurinn I1 mynda til skiptis segulflæði Φ í járnkjarnanum, sem aftur framkallar straum I2 á aukahliðinni. Sambandið þar á milli er:
I1 × N1=I2 × N2 + Im × N1
Þar sem N1 og N2 eru fjöldi snúninga í aðal- og aukavindunum og Im er örvunarstraumurinn. Vegna mikillar örvunarviðnáms í hönnuninni er Im mjög lítill, þannig að í kjörstöðu er hægt að einfalda það í:
I₁ × N₁ ≈ I₂ × N₂ eða I₁/I₂ ≈ N₂/N₁=Kₙ
Hér er Kn hlutfall snúninga, til dæmis 1000/5A. Á þessum tíma er stóri straumurinn á aðalhliðinni nákvæmlega breytt hlutfallslega í lítinn straum á aukahliðinni (venjulega staðalgildi 5A eða 1A) til öruggrar mælingar með tækjum. Samtímis er möguleiki aukarásar CT mjög lítill (venjulega aðeins nokkur volt), innan öruggs sviðs.
Meginreglagreining á opnum hringrás aukarásar
Þegar aukahringrásin verður opin af ástæðum eins og lausum skautum, slitnum vírum eða aftengingu fyrir slysni meðan á prófun stendur, breytist rekstrarástand hennar.
| Vinnustaða | Venjulegt lokað | Secondary Open Circuit |
|---|---|---|
| Aukastraumur I2 | Er til, í hlutfalli við I1 | I2=0 |
| Kjarnasegulflæði Φ | Bælt á áhrifaríkan hátt af segulmagnsflæðinu sem myndast af I2, haldið á lágu stigi | Missir bælingu, mettar hratt að mjög háu gildi |
| Aukaspenna U2 | Mjög lágt (nokkur volt) | Framkallar háspennu upp á þúsundir upp í jafnvel tugþúsundir volta |
| Líkamlegur kjarni | Sterk tenging, djúp neikvæð endurgjöf: I2 þolir sterklega breytingu á Φ | Endurgjöf-slökkt, orkusöfnun: Allar aðalampera-beygjur I1N1 eru notaðar til örvunar |
Kjarna líkamlega ferlið er sem hér segir:
Hvarf afmagnetizing Feedback
Við venjulega notkun er segulflæðið sem myndast af aukastraumnum I2 alltaf í gagnstæða átt við það sem myndast af aðalstraumnum I1, sem skapar sterk "demagnetizing" áhrif sem takmarkar samanlagt segulflæði í kjarnanum við lágt stig. Eftir að hringrásin er opnuð, I2=0, og afsegulleysisáhrifin fara strax aftur í núll.
Hröð mettun segulflæðis
Aðalampera-beygjurnar I1 og N1, sem nú eru óheftar, er að öllu leyti breytt í segulmagnandi amper-beygjur. Þar sem þversniðssvæði kjarna- er hannað fyrir lítinn segulflæðisþéttleika fer kjarninn hratt í djúpt mettunarástand.
Samkvæmt lögmáli Faradays um rafsegulöflun, veldur skiptis segulflæði raforkukrafti yfir vafninguna. Þegar segulflæðið eykst verulega mun afar há spenna U2 myndast yfir aukavinduna.
Framleiðsla háspennu
Við afltíðniskilyrði, fyrir frumstraum upp á nokkur hundruð amper, getur framkallað spenna á opinni -afleiddu hlið auðveldlega náð nokkrum þúsundum volta og í sérstökum tilfellum farið yfir 10 kílóvolt.
Hættur á opnum hringrás á aukahlið straumspennisins
Háspennan og meðfylgjandi fyrirbæri sem myndast af opinni hringrás í aukahliðinni geta kallað fram röð keðjuverkunar hættu.
Hætta á raflosti
Tilvist þúsunda volta af háspennu við aukaskautana felur beint í sér alvarlega hættu á raflosti. Viðhalds- og viðgerðarfólk sem kemst í snertingu við þessa spennu án varúðarráðstafana getur orðið fyrir raflosti.
Tjón á búnaði
Einangrun: Háspenna mun fyrst brjóta niður milli-beygju og milli-laga einangrun aukavindunnar, eða brjóta niður einangrunina í jörð í aukarásinni, sem leiðir til varanlegs skemmda á straumspenninum (CT).
Ofhitnun og kulnun: Þegar járnkjarninn er mjög mettaður mun hann mynda gríðarlega hvirfilstrauma og hysteresis tap, sem veldur því að járnkjarnan ofhitnar, sem getur brunnið út vinda einangrunina og jafnvel valdið eldi.
Rafbogi og sprenging: Opinn hringrásarpunktur (eins og laus tengi) mun mynda samfelldan rafboga undir háspennu. Hátt hitastig ljósbogans getur brennt út búnaðinn, kveikt í eldfimum í kring og háhitalofttegundir sem safnast fyrir í lokuðum skápnum geta jafnvel valdið rafsprengingu.
Hættur við rekstur kerfisins
Ónákvæmni og bilun í mælingum: Fyrir orkumæla af gerðinni CT- mun núllinntaksstraumur gera þá óhæfa til að mæla rafmagn, sem leiðir til taps á rafmagni og hugsanlegum deilum um viðskiptauppgjör.
Myndun hættulegra háspennuneista: Þetta er ekki aðeins íkveikjugjafi, heldur geta sterkir rafsegulpúlsar sem myndast einnig truflað nærliggjandi rafeindabúnað.
Niðurstaða
Opin hringrás á aukahlið straumspenni kallar fram ofsafenginn rafsegulorku sem að lokum leiðir af sér líkamlegt stórslys sem birtist í háspennu, sterkum rafbogum og ofhitnun. Þess vegna verður að "koma í veg fyrir opnar hringrásir" fylgja nákvæmlega í allri vinnu sem felur í sér CT hringrás.
Samtímis þarf að jarðtengja aukahlið straumspennisins sem er tengdur við rafmagnsmælirinn. Þetta, ásamt "ströng bann við opnum hringrásum á aukahliðinni," eru tvær meginreglur um CT-rekstur og viðhald. Jarðtenging gerir kleift að losa allar háspennuspennur fljótt til jarðar í gegnum jarðtengingu, sem kemur í veg fyrir skyndilega aukningu á aukagetu sem gæti leitt til bruna í búnaði eða raflostsslysa.