Akım Transformatörleri ve Bağlantı Şekilleri

Akım transformatörleri büyük akım değerlerini 5A veya 1A gibi akım değerlerine indirmek için kullanılırlar. Akım transformatörünün çevirme akımı giriş akımının çıkış akımına oranıdır.

Bu değer 1’den (5A / 5A) 500’e (2500/5A) değişmektedir. Akım trafosunun hata sınıfı Cl ile gösterilir (Class). 0,1 – 5 arasındadır. Hata sınıfı 0,1 – 1 arasında olanlar ölçme, yine hata sınıfı 1 – 5 arasında olanlar koruma devrelerinde kullanılabilir.

Akım transformatörleri için aşırı akım faktörü (n) önemli bir karakteristik değerdir. Bu faktör ölçme devrelerinde n ≤ 5 (M5), koruma devrelerinde n > 10 (10P) olur.

Nüve doyduğunda primerdeki akım sekondere yansımaz.
Nüve geç doyduğunda primerdeki akım sekondere yansır.

Termik Sınır Akımı (Ith):

Akım trafosunun primer devresinde bir kısa devre meydana gelmesi halinde akım trafosu sargılarının 1 saniye süreyle dayanabileceği kısa devre akımına (Ith) denir.

Nominal Çevirme Oranları:

5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5, 200/5, 250/5, 300/5, 400/5, 500/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1200/5, 2500/5

  • Aynı değerler sekonder değeri 1A olan transformatörlerde de mevcuttur.

AKIM TRANSFORMATÖRLERİNİN BAĞLANTI ŞEKİLLERİ

  • 3~ (3 faz) dengesiz sistemler için yıldız (-< ) bağlama

  • 3~ (3 faz) dengeli sistemler için 2 fazlı bağlantı

  • 3~ (3 faz) dengeli – dengesiz sistemlerde toprak kaçak akımını ölçmek üzere bağlantı şeması

  • Tek fazlı sistemlerde diferansiyel fark alma bağlantı şeması [ I’ların hepsi fazöreldir. ]

ΔI = I’2 – I’1

  • Tek fazlı sistemlerde toplam alma bağlantı şeması


Örnek – 1:

Un = 380 V, Cos  = 0.7 , verim (µ)= 0.8 , Pmekanik = 120 kW olan bir asenkron motor her faz için birer tane olmak üzere 3 adet akım transformatörü ve faz başına direnci 1 Ω olan (Rfaz) ve akımı ayarlanabilen (4.2 – 5.6 arasında) termik aşırı akım rölesi ile korunacaktır. Motorun çektiği akım  ≥ 1.2  olması halinde rölenin çalışması istenildiğine göre kullanılacak olan akımın transformatörünün çevirme oranını, gücünü, aşırı akım faktörünü, hata sınıfını tespit ediniz. Rölenin ayarlanacağı akım değerini hesaplayınız. Oluşturulması gereken devreyi çiziniz.

Çözüm:

P(elk) = P(mek) / µ = 120.000 / 0,8 = 150.000 W = 150 kW

In = P(elk) / (√3 * Un * cos φ) = 150.000 / (√3 * 380 * 0,7) = 325,57 A

Üst standart değer verilir: 400 / 5 dönüştürme oranına sahip transformatörü seçilir.

400         —>    5A

390,69    —>    x

x = 4,88 A (rölenin ayarlanması gereken değer)

n < 5 (M5)       cl: 0,1 – 1 (ölçme hata sınıfı)

Z (fazör) ≅ R

P(kayıp) = ((I’)^2 )* R(faz) = ((4,88)^2 )* 1 = 23,81 W

1 üst güç değeri esas alınarak S = 30 VA olarak seçilir.


Örnek – 2:

Hat sonunda 3 fazlı bir yükü besleyen alçak gerilim hattı aşağıdaki şekilde verilmiştir. Bu hat üzerinde bir koruma düzeneği oluşturularak hattan geçen akımın herhangi bir kısa devre anında Ihat  ≥ 7 In olması durumunda hattın başındaki kesicilerin açılması isteniyor. Koruma düzeneğinde kullanılacak olan manyetik aşırı akım rölesinin faz başına direnci Rfaz =  0.01 Ω ise burada kullanılacak olan akım transformatörlerinin etiket değerlerinin (dönüş oranı, gücü, aşırı akım faktörü, hata sınıfı vb.) ve manyetik aşırı akım rölesinin ayar değerini belirleyiniz. Son olarak devreyi çiziniz.

Çözüm:

I(n) = ( S / √3 * U ) = (300 * 1000) / (√3 * 380) = 455,8 A

Akım transformatörünüm çevirme oranı: 500 / 5 A

I (hat) ≥ 7 I(n)

I (kd) = 7 I (n) = 7 * (455,8) = 3190,6 A

500        —>   5A

3190,6   —>   I (kd)’

I (kd)’ = 31,9 A (Manyetik aşırı akım rölesinin ayarlanması gereken değer)

Hata sınıfı I (kd)’ / 5 = 6,2 > 5 için koruma sınıfıdır.

Aşırı akım koruma faktörü n > 10 (10P)

S ≅ P

Z ≅ R

P (kayıp) = ([I (kd)’]^2 ) * R (faz) = ((31,9)^2) * 0,01 = 10,17

S = 15 VA (1 üst değer)