Il ruolo dei trasformatori di corrente nei sistemi elettrici: un'analisi approfondita

Principio di funzionamento dei trasformatori di corrente

Fondamentalmente, un trasformatore di corrente è un tipo di trasformatore progettato specificamente per misurare la corrente. Un TA ha tipicamente un singolo avvolgimento primario, costituito da una o più spire di filo (o talvolta solo un conduttore che passa attraverso il nucleo) e un avvolgimento secondario collegato all'apparecchiatura di misurazione o protezione.

Il CT funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento primario, genera un campo magnetico all'interno del nucleo. Questo campo magnetico induce quindi una corrente proporzionale nell'avvolgimento secondario. La quantità di corrente indotta è determinata dal rapporto spire tra l'avvolgimento primario e quello secondario. Ad esempio, un TA con un rapporto di 100:1 produrrà 1 ampere nell'avvolgimento secondario quando la corrente primaria è di 100 ampere.

Tipi di trasformatori di corrente

TA bloccati o split-core
I TA apribili sono progettati per una facile installazione senza dover scollegare le linee elettriche. Il nucleo è diviso in due metà, consentendo al trasformatore di essere fissato attorno al conduttore senza interrompere il circuito. Questi sono comunemente usati nell'ammodernamento di impianti esistenti dove non è pratico interrompere il circuito.

TA toroidali
I TA toroidali sono a forma di anello e hanno il centro cavo. Il conduttore passa attraverso il centro dell'anello e l'avvolgimento secondario è avvolto attorno all'esterno del nucleo. Sono ampiamente utilizzati in applicazioni in cui sono richieste compattezza ed elevata precisione.

CT primari della ferita
In alcuni casi, l'avvolgimento primario di un trasformatore di corrente è avvolto attorno al nucleo, anziché utilizzare un conduttore che passa attraverso il nucleo. Questo design viene spesso utilizzato quando sono necessarie elevata precisione e carico ridotto, poiché l'avvolgimento è più preciso di un singolo conduttore.

Bar CT
I TA a barra sono progettati con il conduttore primario che funge da parte dell'avvolgimento del trasformatore. Questi sono generalmente utilizzati in applicazioni pesanti con livelli di corrente elevati e forniscono un'eccellente precisione.

Applicazioni dei trasformatori di corrente

Misurazione della potenza e gestione dell'energia
I TA sono parte integrante di una misurazione accurata dell'energia. I contatori elettrici utilizzano spesso i TA per ridurre i livelli di corrente elevati, fornendo una lettura accurata del consumo elettrico nelle case, negli edifici commerciali e negli impianti industriali. Senza i TA, la misurazione diretta di correnti elevate sarebbe impegnativa e pericolosa.

Protezione da sovracorrente
Nei sistemi elettrici, i TA vengono impiegati negli schemi di protezione da sovracorrente per rilevare correnti anomale che potrebbero essere indicative di guasti, come cortocircuiti o sovraccarichi. Il CT rileva la sovracorrente e invia un segnale a un relè di protezione, che può disconnettere il circuito difettoso dal sistema, prevenendo danni alle apparecchiature e garantendo la sicurezza.

Sistemi di protezione relè
Insieme ai relè di protezione, i TA vengono utilizzati per il rilevamento dei guasti e la protezione del sistema. Quando un sistema sperimenta una corrente anomala, come durante un cortocircuito, il CT aiuta a rilevarla rapidamente e ad attivare il relè, garantendo una rapida disconnessione per prevenire ulteriori danni o pericoli.

Monitoraggio della corrente nelle apparecchiature industriali
I TA vengono utilizzati per monitorare la corrente che attraversa grandi macchine industriali, garantendo che l'apparecchiatura funzioni entro l'intervallo di corrente specificato. Condizioni di sovracorrente o sottocorrente possono indicare problemi come guasti o inefficienza delle apparecchiature e il CT può avvisare gli operatori prima che un problema diventi catastrofico.

Protezione differenziale
I TA vengono utilizzati anche negli schemi di protezione differenziale, in cui due o più TA monitorano parti diverse di un sistema. Se la corrente in entrata e in uscita da un sistema non è uguale, i TA rileveranno questa discrepanza, il che può indicare un guasto. Il sistema attiverà quindi automaticamente un allarme o un meccanismo di protezione per isolare la parte difettosa del sistema.

Vantaggi dei trasformatori di corrente

Sicurezza e isolamento
Uno dei vantaggi più importanti dell'utilizzo Trasformatori di corrente è la loro capacità di isolare elettricamente gli strumenti di misura dai sistemi ad alta tensione. Questo isolamento previene potenziali rischi elettrici, garantendo la sicurezza dei tecnici e degli operatori che lavorano con dispositivi di misurazione e controllo.

Accuratezza e Precisione
I trasformatori di corrente forniscono misurazioni della corrente estremamente precise e affidabili, anche in presenza di valori elettrici fluttuanti

condizioni rica. Ciò li rende preziosi per le applicazioni che richiedono precisione, come la misurazione della potenza, il rilevamento dei guasti e i relè di protezione.

Compatto ed economico
I TA sono relativamente compatti nelle dimensioni e convenienti, il che li rende una soluzione conveniente per applicazioni che vanno dai piccoli circuiti residenziali ai grandi sistemi di alimentazione industriale. Le loro dimensioni ridotte ne consentono l'integrazione in vari dispositivi, come interruttori automatici, contatori di energia e relè di protezione.

Durevolezza e lunga durata
I moderni TA sono progettati per resistere a condizioni ambientali difficili, comprese temperature elevate, vibrazioni e stress elettrico. Di conseguenza, i CT forniscono prestazioni di lunga durata in ambienti industriali esigenti.