Trafobegrippen

Overzetverhouding
Overzetverhouding wordt ook wel ratio genoemd of transformatieverhouding. Hierbij worden de nominale primaire en secundaire stroom aangegeven, bijvoorbeeld 200/5A. De standaardwaarden voor secundaire stroom bedragen 5A en 1A.

Vermogen
Het door de stroomtrafo te leveren vermogen Pu zoals afgenomen bij de nominale stroom (In), uitgedrukt in VA. De relatie tussen de uitwendige belasting Ru en het nominale vermogen wordt in de volgende formule beschreven: Pu = In2 x Ru. Het vermogen wordt altijd gespecificeerd bij de nominale stroom.

Transformatoren worden groter naarmate het gewenste nominale vermogen toeneemt.

Klasse
De nauwkeurigheidsklasse van de stroomtrafo. Bij meetstroomtransformatoren bijvoorbeeld klasse 3 of 0,2, bij verrekeningstransformatoren bijvoorbeeld 0,2S of 0,5S en bij beveiligingstransformatoren bijvoorbeeld 5P.. of 10P.. De gewenste overstroomfactor dient hier nog te worden toegevoegd. ANSI kent een afwijkende aanduiding van vermogen en klasse. Transformatoren worden groter naarmate de gewenste nauwkeurigheid toeneemt.

Overstroomfactor
Bij meetstroomtransformatoren bijv. Fs5 of M5 en bij beveiligingstransformatoren bijv. 20 voor klasse 5P20. Transformatoren worden groter naarmate de overstroomfactor toeneemt.

Indien Class X wordt gespecificeerd:
Voor stroomtrafo’s in de klasse X dient de minimaal vereiste kniepuntspanning Vk van de secundaire wikkeling te worden opgegeven.

De opgave van de maximale magnetiseringsstroom lexc en de maximale weerstand Rct van de secundaire wikkeling bij 75°C is facultatief.

Maximale bedrijfsspanning
De maximale bedrijfsspanning bedraagt standaard 0,72 kV (testspanning 3 kV). ELEQ laagspannings-geïsoleerde stroomtrafo’s kunnen ook in midden- en hoogspanningssituaties worden toegepast. De gebruiker dient dan wel zelf zorg te dragen voor voldoende isolatie tussen de spanningsvoerende geleider en de stroomtrafo.

Thermische grensstroom (Ith)
Volgens IEC is de nominale thermische grensstroom (Ith) van een stroomtrafo, de effectieve kortsluitstroom in kA, die door de primaire wikkeling van een trafo gedurende 1 seconde mag vloeien, zonder dat de daarbij optredende temperatuurverhoging schade aan de stroomtrafo toebrengt.

De toelaatbare thermische grensstroom wordt bepaald door de koperdoorsnede van de primaire en secundaire wikkeling.

Het verband tussen de thermische grensstroom (Ith) en de toegestane kortsluitstroom (Ik) in relatie met de tijd (t) ziet er als volgt uit:

Ik = Ith / √(t )

t = tijdsduur van de kortsluitstroom in seconden
Ith = thermische grensstroom van de toegepaste stroomtransformator
Ik = maximale toegestane kortsluitstroom

ELEQ stroomtrafo’s zijn in standaarduitvoeringen bestand tegen een thermische stroom van 60x nominale stroom (maximaal 120kA). Hogere thermische stromen op aanvraag. Conform NEN geldt voor nominale stromen boven 3000A een dynamische stroom van 2,2 x Ith.

Dynamische grensstroom (Idyn)
De primaire dynamische grensstroom (Idyn) is volgens IEC de waarde van de eerste stroomamplitude welke een stroomtransformator met secundair kortgesloten wikkeling moet kunnen doorstaan zonder elektrisch of mechanisch beschadigd te worden door de hierbij optredende elektromagnetische krachten.

De toelaatbare dynamische grensstroom wordt bepaald door de mechanische constructie van de transformator.

ELEQ stroomtrafo’s zijn in standaarduitvoeringen bestand tegen een dynamische stroom van 2,5 x Ith.

Bij RM trafo’s geldt de eis van de dynamische grensstroom niet op de vastzetvoetjes, welke alleen dienen om de transformator te bevestigen en niet om bij een eventuele kortsluiting de in het railsysteem optredende krachten op te vangen.

Lage primaire stromen
Voor het verkrijgen van lagere meetbereiken dan die in de tabellen voorkomen kunnen railstroomtranformatoren worden voorzien van een zelf aan te brengen primaire wikkeling.
Ook kan door het kiezen van een hoger meetbereik met meerdere primaire doorvoeringen (hogere aantal amp. windingen) een groter vermogen en/of nauwkeurigheid worden bereikt.

Voorbeeld:
Een stroomtrafo model RM60-E2B levert bij een primair meetbereik van 100A een vermogen van 7,5VA in klasse 3.

Hetzelfde model levert bij een primair meetbereik van 200A een vermogen van 15VA in klasse 3. Door het aanbrengen van een primaire wikkeling, in dit geval 2 doorvoeringen wordt het meetbereik met behoud van het hogere vermogen teruggebracht naar 100/5A, 15VA klasse 3.

Voor het bepalen van het aantal te leggen primaire windingen (n) moet het oorspronkelijke meetbereik (lo) van de transformator gedeeld worden door het gewenste meetbereik (lg).

Io = oorspronkelijk meetbereik
Ig = gewenst meetbereik
n = aantal te leggen primaire windingen, waarbij alleen die windingen tellen die door de railopening gestoken zijn.

I_p / I_s = N_s / N_p                          =                    I_primair / I_secundair = N_secundair / N_primair                   = Io

Opmerking: de verhouding van de oorspronkelijke overzetverhouding tot de nieuwe gevraagde, moet altijd een hele winding opleveren. ‘Halve windingen’ kunnen immers niet door de railopening gestoken worden. Onderstaande tabel geeft een overzicht van een aantal mogelijkheden:

Stroomfout en overzetfout als functie van de nominale stroom

Verbruik van aangesloten toestellen

De verliezen in de aansluitleidingen gesommeerd met het verbruik van de aangesloten toestellen moet liggen tussen 25% en 100% van het vermogen vermeld in de tabel. Op deze manier wordt de klassennauwkeurigheid gegarandeerd.

Kortsluiten secundaire wikkeling
In geen geval mag een stroomtransformator, hoe kort dan ook, met open secundaire wikkeling in bedrijf worden gesteld. Afhankelijk van het type transformator kan de klemspanning hierbij oplopen tot enige duizenden volts. Afgezien van het levensgevaar kan hiervoor de isolatie van de trafo blijvend worden beschadigd.

Daarom moeten de secundaire klemmen van de stroomtrafo altijd worden kortgesloten, zolang bij montage van de stroomtrafo nog geen belasting is aangesloten. Dit kan met een stukje montagedraad of een apart te leveren kortsluitverbinding.

Bij stroomtrafo’s met aftakkingen op de secundaire wikkeling is het voldoende om alleen de klemmen van de volledige wikkeling (hoogste overzetverhouding) kort te sluiten. Bij een transformatoruitvoering met meerdere kernen moet uiteraard een secundaire wikkeling van elke kern afzonderlijk worden kortgesloten.

Meer weten over trafo’s? Lees verder: Transformator