Stroomtransfo
Meet de stroom en stuurt een meetapparaat
Electriciteit
Root server » TechTalk » Electriciteit » Stroomtransfo

Een stroomtransfo is een speciale transformator die niet gebruikt wordt om de spanning te wijzigen, maar om de stroom te meten en die door te sturen naar een meetapparaat. Het signaal dat naar de meter loopt is volkomen ge´soleerd van de stroomgeleider waarop gemeten wordt.
-

-

Electriciteitsmeters

Stroomtransfos meten de stroom die door een geleider loopt door het magnetisch veld te bepalen dat de stroomgeleider produceert. De primaire is de stroomgeleider zelf en de secundaire zit in de ring. De eerste stroomtransfo (links) is berekend voor een primaire stroom van 1000A. De stroom die naar een teller of meetapparaat gestuurd wordt is precies 1/1000 van de stroom in de stroomgeleider (andere verhoudingen zijn mogelijk). Het feit dat de stroom verlaagd wordt is natuurlijk een groot voordeel.

Een ander voordeel van het gebruik van een transfo is dat primair en secundair gescheiden zijn, de meetkring is volledig ge´soleerd van de stroomdraad (galvanisch gescheiden). Dit is heel interessant bij hoogspanningsinstallaties. Ook voor installaties op lagere spanning kan een gescheiden meting heel nuttig zijn.

De meting met een shuntweerstand is niet ge´soleerd en wordt nu niet meer gebruikt, zelfs niet voor gelijkspanning (waar er nu wŔl andere alternatieven zijn). V˛˛r het gebruik van hallsensoren was de shuntweerstand de enige manier om een gelijkstroom te meten.

Shuntweerstand zet een stroom van 200A om in een spanning van 60mV

De shuntweerstand hierboven levert een spanningsval van 60mV bij een stroom van 200A. Een kleine berekening geeft aan dat de weerstand van de shunt 0.3mΩ bedraagt. De warmte-ontwikkeling in de shuntweerstand bedraagt 12W bij maximale stroom. Met 60mV kan bijvoorbeeld een draaispoelampŔremeter aangestuurd worden om de laad en ontlaadstroom van een batterijbank aan te geven.

De tweede stroomtransfo (rechts) is geschikt voor een stroom van 1A. De transfo levert dan een secundaire stroom van 3.5mA en wordt gebruikt om de stroom in kleine geschakelde voedingen te meten.

Het meetsignaal van een transfo kan naar een electriciteitsmeter gestuurd worden, maar kan ook bijvoorbeeld gebruikt worden om een veiligheid te doen werken als de stroom te hoog wordt of als de generator als motor werkt (terugwatt relais). Ook kan er gewoon een ampŔremeter (draaispoelmeter) aangestuurd worden.

De belasting van de stroomtransfo moet altijd laagohmig zijn. Het secundaire mag niet open zijn, want dan kunnen er gevaarlijke spanningspieken ontstaan (soms worden stroomtransfo's daarom beschermd door een paar zenerdiodes). Bij een stroomtransfo mag de secundaire zelfs in kortsluiting liggen. Hoe laagohmiger de belasting van de stroomtransfo, hoe nauwkeuriger de meting.

Als er meerdere apparaten aangesloten moeten worden op de stroomtransfo, dan moeten ze allemaal in serie geplaatst worden zodat ze allemaal door dezelfde stroom doorlopen worden.

Zoals gewone transfo's hebben stroomtransfo's een maximaal vermogen dat ze kunnen leveren. De transfo links kan 50VA leveren, de eerste transfo rechts 1VA. Omdat een stroomtransfo een stroom levert (en geen spanning) bepaalt het vermogen de maximale weerstand van de secundaire kring. Hoe hoger het vermogen, hoe hoger de weerstand van de kring mag zijn.

Klassieke stroomtransfos kunnen enkel met wisselspanning werken. De meting is correct als de frekwentie tussen twee grenzen zit, bijvoorbeeld 50-400Hz voor kleine stroomtransfo's van 10VA.

De tweede transfo rechts zit op een printplaat en meet de stroom door schakeltransistoren. De frekwentie van de schakeling bedraagt 50kHz.

Gelijkstroommeting

Om gelijkstroom te meten gebruikt men tegenwoordig een hall sensor. Het nadeel daarvan is dat de sensor een aparte voeding nodig heeft, maar doorgaans lost men dit probleem op op een elagante manier door een 4-20mA stroomlus te gebruiken. Een hallsensor kan zowel gelijkspanning als wisselspanning meten.

On lineariteitsfouten en hysteresisfouten te vermijden wordt niet het magnetisch veld die door de stroomdraad opgewekt wordt gemeten, maar de stroom die nodig is om het magnetisch veld volledig tegen te werken. De meting gebeurt dus bij een onderdrukt magnetisch veld, zodat de meting meer nauwkeurig is.

Zo'n schakeling heeft een nadeel, namelijk het permanent magnetisme dat misschien in de transfo aanwezig is en dat de meting verstoort. De schakeling heeft daarom een offsetregeling die ingesteld wordt als er geen stroom door het primair loopt.

Links: de stroommeting gebeurt door de rode draad (primair). De hall sonde stuurt een op amp die een tegengestelde stroom door de hall sonde sturrt, zodanig dat het magnetisch veld van het primair tegengewerkt wordt. De schakeling heeft ook een offsetregeling om het permanent magnetisme te compenseren. De stroom wordt dan naar een tweede op amp gestuurd om de stroom om te zetten in een proportionele spanning.

Meetomvormers

Een stroomtransfo levert een wisselspanning die proportioneel is aan de stroom door de meetdraad. De meetdraad is hier een dikke koperen staaf. De stroom van 400A wordt omgezet in een stroom van 5A. De stroomtransfo vormt een isolatie tussen het stroomgedeelte (hoge stroom en spanning) en het meetgedeelte.

Om een meettoestel aan te sturen moet de wisselstroom omgezet worden in een gelijkstroom. Het meettoestel heeft 10mA nodig voor een volle schaal aanduiding. De omzetter moet dus de 5A wisselstroom omzetten in 10mA gelijkstroom (5A correspondeert met 400A door de stroomtransfo).

Het voordeel van dit systeem is dat als men een deel van de installatie aanpast (bijvoorbeeld een zwaardere generator) men slechts de stroomtransfo en het schaaltje van de indicator moet wijzigen, de stroomtransfo van 400/5A naar 500/5A. De rest van de installatie moet niet gewijzigd worden.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-