Proudové transformátory pro měřiče energie: výběr, dimenzování a zapojení

Jakmile zatěžovací proud přesáhne to, co měřič dokáže změřit přímo. EMU Professional II měří přímo až 100 A na fázi. Nad touto hodnotou měří proud proudové transformátory a převádějí ho na 5 A nebo 1 A, které měřič zpracuje.

Primární vodič tvoří primární vinutí, obvykle s jedním závitem okénkem. Proud vytváří v jádře magnetické pole, které v sekundárním vinutí indukuje úměrně menší proud. Poměr počtu závitů určuje převod.

Při primárním proudu 250 A dodává transformátor sekundárně 5 A. Poměr je lineární: 125 A primárně dává 2,5 A sekundárně. Tento převod musí být nastaven v měřiči, jinak jsou zobrazené hodnoty chybné.

Transformátor s uzavřeným jádrem je uzavřený prstenec. Při stavbě instalace se nasune na kabel nebo přípojnici, což znamená, že vodič se musí jednou odpojit. Transformátor s děleným jádrem se otevírá a lze ho nasadit kolem stávajícího vodiče, takže ho lze dodatečně namontovat bez rozebrání zapojení.

Transformátory EMCT s uzavřeným jádrem jsou klasifikovány podle DIN EN 61869-2, transformátory s děleným jádrem řady TQ podle IEC 60044-1. Obě normy definují třídy přesnosti a podmínky, za nichž platí.

EMU doporučuje pracovní rozsah 5 až 120 procent jmenovitého proudu. Pod 5 procenty je relativní chyba velká; nad 120 procenty jádro opouští lineární rozsah. Rozhoduje skutečný zatěžovací proud, ne hodnota jističe.

Raději ne. Hodnota jističe udává, kolik smí maximálně téct, ne kolik obvykle teče. Instalace jsou často jistěny s velkou rezervou a běžně běží na zlomku této hodnoty. Transformátor zvolený podle jističe pak trvale měří v nepřesném dolním rozsahu.

Pro vyúčtování a rozdělování množství třetím stranám je obvyklá třída 0,5 nebo lepší. Pro čistý monitoring a zjišťování špiček zatížení stačí třída 1. Celkovou přesnost měření omezuje slabší ze dvou součástí, měřič a transformátor.

Zátěž je zatížení, které musí transformátor sekundárně napájet: měřič, svorky a měřicí kabel dohromady, udávané ve VA. Pokud skutečná zátěž překročí jmenovitou, transformátor už nedodrží svou třídu přesnosti.

Při sekundárním proudu 5 A je obvyklý průřez 2,5 mm², u delších tras více. Odpor vodiče se přímo promítá do zátěže. Při sekundárním proudu 1 A je tento vliv výrazně menší, protože ztráty rostou s druhou mocninou proudu.

Proudový transformátor se chová jako zdroj proudu. Pokud se sekundární obvod rozpojí, zatímco teče primární proud, transformátor dovede jádro do saturace a na S1 a S2 vznikají nebezpečně vysoké napěťové špičky. To může zničit transformátor a ohrozit osoby.

Zkušební svorkovnice se zkratovacími můstky mezi transformátorem a měřičem umožňuje uzavřít sekundární obvod dříve, než se měřič odpojí. Bez těchto svorek se musí instalace při každé výměně měřiče vypnout. Svorkovnici je třeba naplánovat už při první instalaci.

Nejprve uzavřete zkratovací můstky ve zkušební svorkovnici a zkontrolujte kontakt. Pak odpojte vedení k měřiči, připojte nový měřič a nastavte převod transformátoru. Nakonec můstky otevřete a zkontrolujte věrohodnost naměřených hodnot vůči známé zátěži.

P1 a P2 označují primární stranu, a tím směr průchodu vodiče: P1 směruje k napájení, P2 ke spotřebiči. S1 a S2 jsou sekundární svorky k měřiči. Při záměně P1 a P2 nebo S1 a S2 se otočí znaménko a měřič počítá odběr jako dodávku.

V mnoha instalacích se jedna strana sekundárního obvodu uzemňuje, aby byl při poruše definovaný potenciál. Co platí v konkrétním případě, závisí na instalačních předpisech a provozovateli sítě. Tato otázka patří před instalaci, ne po ní.

Podle čl. 13 odst. 1 nařízení švýcarského EJPD o měřidlech elektrické energie a výkonu (EMmV, SR 941.251) je platnost ověření indukčních a kapacitních měřicích transformátorů neomezená. Pro jiné typy transformátorů může spolkový úřad při schválení typu stanovit lhůtu opětovného ověření individuálně.

Ano. Neomezená platnost se týká jen transformátorů, ne měřiče: elektronické měřiče činné energie musí být podle čl. 6 EMmV znovu ověřeny každých deset let. Statistický výběrový postup povolený pro přímo měřící měřiče podle přílohy 4 platí výslovně jen bez předřazených transformátorů.

Ano, pokud použitá měřidla splňují požadavky metrologického práva a převod transformátoru je správně nastaven a zdokumentován. Vymezení vůči síti zůstává věcí provozovatele distribuční sítě.