Charakterystyka i zastosowanie przekładników prądowych niskiego napięcia
Przekładniki prądowe (nN) stanowią kluczowe elementy systemów pomiarowych w instalacjach elektrycznych o napięciu do 1 kV. Te urządzenia transformują prąd pierwotny o wysokich wartościach na prąd wtórny o standardowej wartości 5 A lub 1 A. Ich głównym zadaniem jest umożliwienie bezpiecznego pomiaru prądu oraz zasilenie układów pomiarowych i zabezpieczeniowych.
Konstrukcja przekładników prądowych niskiego napięcia opiera się na rdzeniu ferromagnetycznym z uzwojeniem wtórnym. Przewód lub szyna prądowa przeprowadzona przez otwór w rdzeniu stanowi uzwojenie pierwotne. Współczynnik transformacji określa stosunek prądu pierwotnego do wtórnego, na przykład 400/5 A oznacza, że prąd pierwotny 400 A zostanie przekształcony na 5 A po stronie wtórnej.
Dokładność przekładników klasyfikuje się według norm IEC, gdzie klasa 0,5 oznacza maksymalny błąd ±0,5% przy znamionowym prądzie pierwotnym. Wybór odpowiedniej klasy dokładności zależy od wymagań instalacji oraz zastosowanych przyrządów pomiarowych. W aplikacjach rozliczeniowych stosuje się przekładniki klasy 0,2 lub 0,5, natomiast do celów kontrolnych wystarczy klasa 1,0 lub 3,0.
Mocowanie przekładników może odbywać się na szynach zbiorczych, w tablicach rozdzielczych lub bezpośrednio na przewodach. Producenci oferują różne sposoby montażu, od modeli zamkniętych po otwierane, które można założyć na istniejące przewody bez ich odłączania. Wybór metody montażu wpływa na koszt instalacji i jej złożoność.
Zakres prądów pierwotnych przekładników niskiego napięcia obejmuje wartości od kilku amperów do kilku tysięcy amperów. Standardowe wartości to 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 i 5000 A. Ta szeroka gama pozwala na dopasowanie urządzenia do konkretnych wymagań instalacji elektrycznej.
Kryteria wyboru przekładników dla różnych zastosowań
Prąd znamionowy pierwotny stanowi podstawowy parametr przy wyborze przekładnika prądowego. Wartość ta powinna odpowiadać prądowi roboczemu obwodu, przy czym zaleca się, aby normalny prąd roboczy mieścił się w zakresie 25-100% prądu znamionowego przekładnika. Przekroczenie tego zakresu prowadzi do błędów pomiarowych lub uszkodzenia urządzenia.
Obciążenie wtórne określa całkowite obciążenie podłączone do uzwojenia wtórnego przekładnika. Składa się ono z impedancji przyrządów pomiarowych, przewodów łączących oraz innych elementów obwodu wtórnego. Producenci określają maksymalne dopuszczalne obciążenie wtórne dla każdego modelu, wyrażone w VA (woltoamperach) lub jako impedancję w omach.
Klasa dokładności wybierana jest w zależności od przeznaczenia Przekładniki prądowe (nN). Do rozliczeń energii elektrycznej wymagane są klasy 0,2S lub 0,5S, które zapewniają wysoką dokładność również przy małych obciążeniach. W zastosowaniach przemysłowych do monitorowania wystarczą klasy 1,0 lub 3,0, które są znacznie tańsze.
Współczynnik bezpieczeństwa określa wielokrotność prądu znamionowego, przy której przekładnik nie ulega uszkodzeniu. Standardowe wartości to 5, 10, 15 lub 20, co oznacza, że urządzenie wytrzyma przeciążenie odpowiednio 5-20 razy większe od prądu znamionowego. W instalacjach narażonych na duże prądy zwarciowe należy wybierać wyższe współczynniki bezpieczeństwa.
Temperatura pracy wpływa na dokładność i żywotność przekładnika prądowego. Standardowy zakres temperatur wynosi -25°C do +55°C, ale dostępne są modele przeznaczone do pracy w ekstremalnych warunkach od -40°C do +70°C. W pomieszczeniach o wysokiej temperaturze konieczne jest zastosowanie przekładników o odpowiedniej klasie termicznej.
Instalacja i eksploatacja przekładników prądowych
Montaż przekładników prądowych wymaga przestrzegania zasad bezpieczeństwa oraz norm technicznych. Przed rozpoczęciem prac należy wyłączyć zasilanie obwodu i sprawdzić brak napięcia odpowiednimi przyrządami. Przekładniki typu zamkniętego montuje się przed podłączeniem przewodów, natomiast modele otwierane można instalować na istniejących przewodach pod napięciem przez wykwalifikowany personel.
Oznaczenie zacisków przekładnika musi być zgodne z kierunkiem przepływu prądu w obwodzie pierwotnym. Zaciski pierwotne oznacza się jako P1 i P2, a wtórne jako S1 i S2. Nieprawidłowe podłączenie powoduje odwrócenie fazy prądu wtórnego, co może prowadzić do błędnych wskazań przyrządów pomiarowych lub nieprawidłowego działania zabezpieczeń.
Zabezpieczenie obwodu wtórnego przekładnika stanowi kluczowy element bezpieczeństwa instalacji. Uzwojenie wtórne nigdy nie może pracować w stanie jałowym, ponieważ prowadzi to do powstania wysokiego napięcia zagrażającego życiu i uszkodzenia przekładnika. Stosuje się bezpieczniki o prądzie znamionowym 10-16 A oraz specjalne zwieraki do czasowego zwierania obwodu wtórnego podczas prac serwisowych.
Przekrój przewodów wtórnych dobiera się na podstawie prądu wtórnego oraz długości połączeń. Dla prądu wtórnego 5 A i długości do 50 metrów zaleca się przewód o przekroju minimum 2,5 mm². Przy większych długościach konieczne jest zwiększenie przekroju w celu ograniczenia spadku napięcia i błędów pomiar energii.
Przeglądy okresowe przekładników prądowych obejmują kontrolę wizualną, sprawdzenie dokręcenia połączeń oraz pomiar izolacji. Zaleca się wykonywanie przeglądów co 12 miesięcy w warunkach normalnych lub co 6 miesięcy w środowisku agresywnym. Legalizacja metrologiczna przekładników stosowanych do rozliczeń energii elektrycznej jest wymagana co 8 lat zgodnie z przepisami prawa metrologicznego.
