Stroomtrafo

Een stroomtransformator wordt ook wel een stroomtrafo genoemd. Stroomtrafo’s zijn onder te verdelen in meettransformatoren en beveiligingstransformatoren.

Meettransformatoren
Meettransformatoren klasse 0,1 t/m klasse 5 voldoen aan de nauwkeurigheidseisen zoals aangegeven in onderstaande tabel, tot 120% nominale stroom. De continue belastbaarheid van de stroomtrafo’s is gelijk aan de nominale stroom.

Stroomfout en overzetfout als functie van de nominale stroom

In de ‘extended’ uitvoering van de meetstroomtransformator kan het bereik van de klassennauwkeurigheid en ook de continue belastbaarheid aanzienlijk worden uitgebreid.

Voorbeeld: 300/5A, klasse 1 extended 300%
Deze stroomtrafo behoudt zijn klasse nauwkeurigheid tot 300% van de nominale stroom (in het voorbeeld dus tot 900A) en kan ook tot die waarde continue worden overbelast. De mate van overbelastbaarheid wordt aangegeven in % direct achter de klasse aanduiding ext…

De speciale klassen 0,2S en 0,5S worden gebruikt wanneer in het lage stroombereik (0,01 tot 0,2 In) extra eisen worden gesteld aan de nauwkeurigheid.

ELEQ meettransformatoren worden geleverd met overstroomfactor Fs5 bij 50Hz, tenzij anders aangegeven. Het overstroomcijfer geldt veelal bij 50 Hz en 60Hz.

Fs5 houdt in, dat bij 5x In de samengestelde fout van de transformator door verzadiging van de kern tenminste 10% bedraagt. Dit geldt wanneer de trafo belast wordt met het nominale vermogen, zoals aangegeven op de transformator. Bij lagere belastingen neemt de overstroomfactor toe, waardoor de beschermende werking van de trafo minder wordt.

Besturingstransformatoren
Transformatoren voor het besturen van elektronische schakelingen. De afgegeven secundaire spanning van deze transformatoren verloopt evenredig met de primaire stroom. In standaarduitvoering bedraagt deze spanning 2 Volt bij nominale primaire stroom. Andere spanningen kunnen op aanvraag geleverd worden.

Voor het aanpassen van de secundaire spanning van deze transformatoren aan de specifieke ingangswaarde van de toegepaste elektronische schakeling kan gebruik worden gemaakt van een spanningsdeler waarmede elke spanning instelbaar is. Het lineaire verband tussen de primaire stroom en de secundaire spanning blijft gehandhaafd.

Tussenstroomtransformatoren
Voor het overzetten van de secundaire stroom (5A) van een hoofdstroomtrafo naar bijvoorbeeld 1A (of lager). Hierdoor wordt het mogelijk, ondanks een te klein vermogen van de hoofdstroomtrafo, toch grotere afstanden te overbruggen. Een meetleiding van 2,5 mm2 \ van 100 meter lengte (dubbele leiding) gebruikt bij 5A ca. 35VA.

Bij een secundaire stroom van 1A is dit verbruik maar 1,4VA. Hier moet natuurlijk nog het eigen verbruik van de tussenstroomtrafo bijgeteld worden (2-4VA).

Deze trafo’s worden tevens gebruikt voor het opvoeren van de secundaire stroom van een hoofdstroomtrafo voor nauwkeurige aflezing van meetinstrumenten.

Hierbij dient ermee rekening gehouden te worden dat het afgegeven vermogen van de hoofdstroomtrafo afneemt met het kwadraat van de verminderde stroom, waardoor in de meeste gevallen voor de achtergeschakelde instrumenten of apparaten onvoldoende vermogen overblijft. Bijvoorbeeld een hoofdstroomtrafo 800/5A, 25VA, levert bij 400A nog maar 6,25VA, waarvan dan ook nog een eigen verbruik van de aanpassingstrafo 2-4VA dient te worden afgetrokken.

Belastingweerstanden voor stroomtransformatoren
De meetnauwkeurigheid van een stroomtransformator hangt samen met de hierop aangesloten belasting. De normalisatievoorschriften van de IEC vermelden, dat de klassenauwkeurigheid geldt bij een aangesloten belasting tussen 25 en 100% van de nominale belasting vermeld op het typeplaatje.

Bij het aansluiten en in het bijzonder het vervangen van meetapparatuur in een bestaande installatie dient hiermee rekening te worden gehouden. Door het soms aanzienlijk lagere eigenverbruik van moderne meet- en schakelapparatuur kan de totale belasting onder de minimaal vereiste 25% komen te liggen. Dit is ook van toepassing op de overstroomfactor Fs.. Deze geldt alleen bij een nominale belasting. Is deze belasting lager dan stijgt het overstroomcijfer, waardoor de beschermende werking deels verloren gaat.

Toepassing van de reactantievrije belastingweerstanden van ELEQ, die in het secundaire stroomcircuit kunnen worden opgenomen, zorgt voor aanpassing van de totale belasting in het circuit aan de minimale eisen.

Sommeringsstroomtransformatoren
Sommeringsstroomtransformatoren dienen voor het sommeren van meerdere synchrone wisselstromen in verschillende groepen van gelijke fase.

Bij aansluiting van de sommeringsstroomtrafo op hoofdstroomtrafo’s met verschillende overzetverhoudingen moeten deze overzetverhoudingen bij bestelling mede worden opgegeven.

Voor de berekening van het af te geven vermogen van de sommeringstrafo dient rekening gehouden te worden met het beschikbare vermogen van de voorgeschakelde hoofdstroomtransformatoren en het eigenverbruik van de sommeringsstroomtrafo.

Bij hoofdstroomtransformatoren met onderling verschillende overzetverhoudingen is het benodigde vermogen per stroomkring evenredig met de primaire stroom van de hoofdstroomtransformator ten opzichte van de totale som der stromen.

Voorbeeld I
Het benodigde vermogen (Ph) per hoofdstroomtrafo bij gelijke overzetverhouding wordt berekend met de formule:

Ph = (P_s + P_vs) / N

waarbij:

Ph = benodigd vermogen per hoofdstroomtrafo.
P_s = nominaal vermogen sommeringsstroomtrafo.
N = aantal hoofdstroomtrafo’s.
P_vs = eigenverbruik sommeringstrafo.

Bij een sommeringsstroomtrafo van:
(5+5+5) / 5 A, kl. 3, 15VA

met een eigenverbruik van (Pvs) 6VA, is het benodigde vermogen (15 + 6)/3 = 7VA per hoofdstroomtrafo.

Voorbeeld II
Het benodigde vermogen (Ph) per hoofdstroomtrafo bij onderling ongelijke overzetverhouding wordt berekend bij de formule:

Ph = (I1 + (Ps + Pvs)) / It

waarbij:
I1 = primaire stroom van de hoofdstroomtrafo
It = totale gesommeerde stroom van alle hoofdstroomtrafo’s

Bij een sommeringsstroomtrafo van:

((800)5 + (400)5 + (200)5 + (100)5) / 5A, 30VA Kl.1, P_vs = 7,5VA

Is het benodigde vermogen van de afzonderlijke stroomtransformatoren:

800/5A: (800 x (30+7,5)) / 1500 = 20 VA
400/5A: (400 x (30+7,5)) / 1500 = 10 VA
200/5A: (200 x (30+7,5)) / 1500 = 5VA
100/5A: (100 x (30+7,5)) / 1500 = 2,5VA

Niet gebruikte primaire aansluitklemmen van een sommeringstrafo blijven open staan.

Meer weten over trafo’s? Lees verder: Transformator aansluiten.