Transformátory proudu a napětí jsou důležitými prvky elektrického systému používaného k měření a řízení elektrické energie. Přestože jsou často prezentovány jako zaměnitelné, mají významné rozdíly a funkce.
Proudový transformátor, jak jeho název napovídá, je určen k měření proudu. Je zapojen do elektrického obvodu a přenáší úměrný proud do měřicích přístrojů. Proudové transformátory se běžně používají ve vysokonapěťových a vysokonapěťových systémech k měření velkých proudů bez nutnosti přímého připojení elektroměrů.
Napěťové transformátory se na druhé straně používají k měření napětí v elektrickém systému. Vytvářejí napěťový poměr mezi vstupním a výstupním vinutím, který je přenášen do měřicího zařízení. Transformátory napětí se široce používají k měření a řízení napětí v různých typech elektrických systémů a sítí.
Přestože tedy oba typy transformátorů plní své vlastní funkce a mají své specifické aplikace, liší se tím, že proudové transformátory měří proud a napěťové transformátory měří napětí. Obě tato zařízení jsou potřebná pro přesné a spolehlivé měření a řízení výkonu v různých elektrických systémech.
Transformátory proudu a napětí: jak se liší?
Transformátor napětí
Proudový transformátor se používá k měření proudu v elektrickém obvodu. Je to prstencová kotva, kolem které prochází drát, kterým protéká proud, který je potřeba změřit. Proudový transformátor má standardní transformační poměr a vytváří sekundární proud úměrný primárnímu proudu.
Hlavní rozdíly proudového transformátoru:
- Proudový transformátor měří proud, ne napětí.
- Proudový transformátor je prstencová kotva se sekundárním vinutím, která je připojena k externímu měřicímu obvodu.
- Proudový transformátor má vysokou přesnost měření a je schopen měřit vysoké hodnoty proudu.
Napěťový transformátor
K měření napětí v elektrickém obvodu se používá napěťový transformátor. Skládá se z primárního a sekundárního vinutí, kde se v primárním vinutí přivádí napětí a v sekundárním se napětí převádí.
Hlavní rozdíly napěťového transformátoru:
- Napěťový transformátor měří napětí, nikoli proud.
- Napěťový transformátor má primární a sekundární vinutí, které jsou připojeny k externí zátěži.
- Napěťový transformátor poskytuje pevný transformační poměr a je schopen měřit hodnoty vysokého napětí.
Transformátory proudu a napětí tedy plní v elektrických obvodech různé funkce. Proudové transformátory měří proud, zatímco napěťové transformátory měří napětí. Liší se také svou konstrukcí a schopností měřit vysoké hodnoty proudu nebo napětí.
Definice a účel
Proudové transformátory jsou určeny k měření proudu v elektrickém systému. Převádějí vysoké úrovně proudu protékající elektrickým vodičem na nízké úrovně, které lze bezpečně měřit a řídit. Tyto transformátory se používají v distribučních systémech, elektrárnách a průmyslových zařízeních k měření a řízení zátěže, detekci zkratů a odstraňování závad.
Napěťové transformátory se na druhé straně používají k měření napětí v elektrickém systému. Převádějí vysokou úroveň napětí na nízkou úroveň, což umožňuje tuto hodnotu bezpečně měřit a monitorovat. Takové transformátory se používají jak pro měření napětí v domácích elektrických sítích, tak ve velkých energetických systémech, například ve stanicích vysokého napětí.
Oba typy transformátorů jsou založeny na stejném principu – elektromagnetické indukci. Skládají se z primárního vinutí (kde je připojen měřený proud nebo napětí) a sekundárního vinutí (kde jsou naměřené hodnoty převedeny na nízkofrekvenční signál, který lze přenášet a dále zpracovávat).
| Transformátor napětí | Napěťový transformátor |
|---|---|
| Navrženo pro měření proudu v elektrickém systému | Navrženo pro měření napětí v elektrickém systému |
| Převádí proud vysoké úrovně na nízkou úroveň | Převádí úroveň vysokého napětí na úroveň nízkého napětí |
| Používá se pro monitorování zátěže, detekci zkratu a vyhledávání závad | Používá se k měření napětí v domácích elektrických sítích a stanicích vysokého napětí |
Princip činnosti
Transformátor napětí:
Proudový transformátor (CT) je určen k měření proudu v elektrickém obvodu. Skládá se z primárního vinutí a sekundárního vinutí, protékajícího proudu a magnetického obvodu, který slouží ke koncentraci magnetického toku. Při průchodu proudu primárním vinutím vzniká střídavé magnetické pole. Protože toto pole obtéká sekundární vinutí, objevuje se v něm indukované emf úměrné proudu protékajícím primárním vinutím.
Proudový transformátor tedy převádí vysoký proud na nízký proud a izoluje vinutí měřicího zařízení od hlavního elektrického obvodu.
Napěťový transformátor:
K měření napětí v elektrickém obvodu se používá napěťový transformátor (VT nebo PT). Skládá se také z primárního vinutí a sekundárního vinutí, mezi kterými je vytvořeno magnetické pole. Primární vinutí je připojeno k vysokému napětí a sekundární vinutí je připojeno k nízkému napětí, které je úměrné vysokému napětí transformátoru.
Napěťový transformátor se používá ke snížení vysokého napětí na bezpečnou úroveň pro měření. Díky tomu zajišťují izolaci výstupního signálu od hlavního elektrického obvodu a umožňují bezpečné měření.
| Transformátor napětí | Napěťový transformátor |
|---|---|
| Měří proudovou sílu | Měří napětí |
| Převádí vysoký proud na nízký proud | Převádí vysoké napětí na nízké napětí |
| Odpojení měřicího zařízení od obvodu | Odpojení měřicího zařízení od obvodu |
Aplikace a funkce
Proudové a napěťové transformátory jsou široce používány v elektrotechnice a energetice k měření a ochraně napájecích systémů. Mají však různé využití a také některé funkce, které je třeba při jejich používání zohlednit.
Proudové transformátory se používají k měření proudu v elektrických obvodech. Umožňují převést velký proud protékající vysokonapěťovým vedením na malý proud, který lze měřit pomocí ampérmetru. Proudové transformátory mají uzavřené vinutí, které se ovíjí kolem jádra, kterým protéká proud. Poskytují galvanické oddělení mezi primárním a sekundárním vinutím, což zajišťuje bezpečnost při měření proudu.
Napěťové transformátory se používají k měření a ochraně napětí v elektrických obvodech. Převádějí vysoké napětí protékající vedením na nižší napětí, které lze měřit pomocí voltmetru. Napěťové transformátory mají uzavřené primární vinutí a otevřené sekundární vinutí, ke kterému je připojen voltmetr. Poskytují relativně nízký odpor, což umožňuje přesné měření napětí bez zkreslení.
Zvláštností proudových transformátorů je, že je nelze zapojit do otevřeného obvodu, ani je nelze použít se stejnosměrným proudem. Vyžadují také přesné nastavení sekundárního odporu pro zajištění správného měření proudu.
Zvláštností napěťových transformátorů je, že je lze použít pouze k měření střídavého napětí. Vyžadují také přesné nastavení poměru počtu závitů primárního a sekundárního vinutí pro zajištění přesných měření.
Obecně jsou transformátory proudu a napětí důležitými a nedílnými prvky v elektrotechnice a energetice, které se používají k měření a ochraně napájecích systémů. Jejich správné použití, jakož i zohlednění jejich vlastností, umožňují zajistit spolehlivý a přesný provoz elektrických systémů.
