Beregningen av et strømtransformatorforhold er en grunnleggende ferdighet innen elektroteknikk, nødvendig for CT-valg, systemdesign og verifisering av eksisterende installasjoner. CT-forholdet definerer forholdet mellom primærstrømmen og sekundærstrømmen og kan beregnes ved hjelp av flere metoder avhengig av tilgjengelig informasjon og formålet med beregningen. Å forstå disse metodene gjør det mulig for ingeniører å spesifisere CT-er korrekt, verifisere navneskiltdata og feilsøke måle- og beskyttelsessystemer.
Den mest grunnleggende metoden for å beregne CT-forholdet er basert på vindingsforholdet til viklingene. CT-forholdet er lik antall sekundære vindinger delt på antall primære vindinger, eller tilsvarende, primærstrømmen delt på sekundærstrømmen. Sammenhengen kan uttrykkes som: Ip / Er=Ns / Np, der Ip er den primære strømstyrken, Is er den sekundære strømstyrken, Ns er antall sekundære omdreininger, og Np er antall primære vindinger. For eksempel har en 400:5 strømtransformator et forhold på 400/5=80, noe som betyr at 400 ampere i primæren produserer 5 ampere i sekundæren. Denne CT-en krever 80 sekundære svinger for hver primære sving.
CT-forholdet kan også beregnes direkte fra typeskiltet. Merkeforholdet er forholdet mellom den primære merkestrømmen og den sekundære nominelle strømmen og er spesifisert som en uforkortet brøkdel på merkeplaten, for eksempel 200:5 eller 600:1. Forholdet kan reduseres til sin enkleste form ved å dele begge tallene med deres største felles divisor. For eksempel kan et 300:5-forhold forenkles til 60:1, og et 1000:5-forhold kan forenkles til 200:1. Dette forenklede skjemaet brukes noen ganger for raske beregninger i felten.
Når primærlederen føres gjennom CT-åpningen mer enn én gang, endres det effektive forholdet. Hver passering av primærlederen gjennom CT-kjernen tilsvarer å legge til én primæromdreining. Det faktiske forholdet beregnes ved å bruke formelen: Ka=Kn × Nn / Na, der Ka er det faktiske transformatorforholdet, Kn er transformatorforholdet på navneskiltet, Nn er det nominelle antallet primære omdreininger (vanligvis 1), og Na er det faktiske antallet primære omdreininger. For eksempel har en CT vurdert til 400:5 A med primærlederen ført gjennom åpningen fire ganger et effektivt forhold på 400 × 1 / 4=100:5 A. Denne teknikken brukes ofte for å tilpasse en CT for lavere primærstrømmåling.
Forholdet kan også beregnes fra de målte primær- og sekundærstrømmene. Denne metoden brukes under igangkjøringstester og periodisk vedlikehold for å verifisere at CT-en fungerer som den skal. Strøm injiseres inn i primærkretsen (eller den faktiske laststrømmen brukes), og sekundærstrømmen måles samtidig. Forholdet beregnes deretter som: CT-forhold=Primærstrøm ÷ Sekundærstrøm. For eksempel, hvis en primærstrøm på 150 A produserer en sekundærstrøm på 3,75 A, er forholdet 150 / 3.75=40:1, som typisk vil bli uttrykt som 200:5 (siden 40 × 5=200). Denne metoden tar hensyn til eventuelle faktiske feil i CT-en og gir en sann indikasjon på ytelsen.
For CT-er med flere sekundære kraner eller viklinger, har hver kran sitt eget forhold. Forholdet for hver tapp kan beregnes ved hjelp av vendingsforholdsmetoden eller fra typeskiltdataene. For eksempel vil en CT med en 600:5 hovedvikling og en 300:5 tap ha 120 sekundære vindinger for hovedviklingen og 60 vindinger for kranen. Forholdet mellom kranene bestemmes av det relative antall omdreininger i hver seksjon av sekundærviklingen.
Nøyaktigheten av forholdsberegningen avhenger av nøyaktigheten til målingene som brukes. For navneskiltbaserte-beregninger avhenger nøyaktigheten av nøyaktigheten til navneskiltdataene, som vanligvis er svært høye. For strømbaserte-beregninger avhenger nøyaktigheten av nøyaktigheten til gjeldende-måleinstrumentene som brukes. Når du verifiserer CT-forhold under igangkjøring, bør kalibrerte instrumenter med en nøyaktighet på minst 0,5 % brukes for å sikre at det beregnede forholdet er meningsfullt.
Forholdsberegningen påvirkes også av belastning og driftsforhold. Det faktiske transformasjonsforholdet til en CT avviker litt fra det nominelle forholdet på grunn av eksitasjonsstrømmen og andre faktorer. Det faktiske forholdet er gitt av formelen: Ip=√(I₀² + (nr × Is)² + 2 × I₀ × nr × Is × cos(90 grader − − δ)), der I₀ er eksitasjonsstrømmen, nr er nominell forhold, og byrden og δ er fasevinklene relatert til fasevinklene. Dette detaljnivået er vanligvis bare nødvendig for applikasjoner med høy-presisjonsmåling, der forskjellen mellom de nominelle og faktiske forholdstallene må tas i betraktning.
I praksis er de vanligste CT-forholdsberegningene enkle og kan utføres ved hjelp av navneskiltdata eller svingforhold. Nøkkelen er å sikre at de riktige primær- og sekundærstrømmene brukes og at det tas hensyn til eventuelle flere passeringer av primærlederen. For de fleste bruksområder er navneskiltforholdet tilstrekkelig, og tilleggsberegninger kreves kun for spesialiserte bruksområder eller ved verifisering av CT-ytelse under testing.
Oppsummert kan beregningen av et strømtransformatorforhold utføres ved hjelp av flere metoder: fra navneskiltdata, fra svingforhold, fra målte strømmer eller fra CTs fysiske konstruksjon. Hver metode har sin passende anvendelse, og valg av metode avhenger av tilgjengelig informasjon og nødvendig nøyaktighet. Å mestre disse beregningsmetodene er avgjørende for alle som er involvert i spesifikasjon, installasjon eller vedlikehold av strømtransformatorer i elektriske kraftsystemer.