Come funziona il calcolatore della prestazione dei trasformatori di corrente
Un trasformatore di corrente riproduce la corrente primaria in una corrente secondaria più piccola, 1 A o 5 A, e la fa circolare in tutto ciò che è collegato: il cavo fino al quadro e i contatori, relè o trasduttori in fondo. Quel circuito è il carico, espresso in voltampere alla corrente secondaria nominale. Un TA mantiene la sua classe di precisione solo finché il carico resta nel campo della prestazione nominale.
Il calcolatore somma il carico dei due conduttori del cavo, I² × 2 ρ L / A con la resistenza del rame alla temperatura del conduttore, a quello degli apparecchi, e confronta il totale con la prestazione nominale del TA. Indica anche il cavo più lungo per la prestazione nominale e il fattore limite di precisione al carico reale.
Perché il cavo è il problema abituale
A 5 A ogni ohm del circuito secondario costa 25 VA. Venti metri di rame da 2,5 mm² andata e ritorno sono 0,275 Ω, cioè 6,9 VA, più di quanto un tipico TA da 5 VA possa reggere prima ancora di collegare un contatore. Con un secondario da 1 A lo stesso cavo vale 0,28 VA. Per questo i TA con lunghe tratte, dal quadro di media tensione a un quadro remoto, usano di solito secondari da 1 A, e quelli da 5 A restano vicini ai loro strumenti.
Il campo dal 25 al 100 %
La IEC 61869-2 specifica l’errore di rapporto e di fase delle classi di misura come 0,2, 0,5 e 1 per carichi secondari tra il 25 % e il 100 % della prestazione nominale. Sopra, il TA misura in difetto e satura prima; sotto, l’errore non è coperto dalla classe e può superarla. I contatori elettronici moderni assorbono una frazione di voltampere, quindi una prestazione nominale sovradimensionata può lasciare un TA sotto il 25 % con il solo cavo. La scheda indica il campo per cui un dato TA è specificato.
Fattore limite di precisione e fattore di sicurezza
I TA di protezione hanno un fattore limite di precisione, ALF, il multiplo della corrente nominale fino al quale l’errore composto resta nella classe. I TA di misura hanno un fattore di sicurezza, FS, che limita quanta corrente raggiunge lo strumento durante un guasto. Entrambi dipendono dal carico reale: l’approssimazione usuale è ALF’ = ALF × (Rct + Rnominale) / (Rct + Rreale), dove Rct è la resistenza dell’avvolgimento secondario. Un carico leggero aumenta il fattore, il che aiuta un nucleo di protezione ma lascia passare più corrente di guasto verso uno strumento.
Per la caduta di tensione sui cavi che alimentano sensori di campo usa il calcolatore di caduta di tensione dell’alimentazione del sensore; per misurare la corrente con una resistenza, il calcolatore di shunt.
Domande frequenti
Posso sommare direttamente VA e ohm?
Prima converti: R = VA / I². Il calcolatore tratta cavo e apparecchi come resistivi e li somma aritmeticamente, il che sovrastima un po’ il totale con apparecchi induttivi. È dalla parte della sicurezza.
Il secondario non va mai aperto?
Mai. Un secondario aperto sotto carico porta il TA in saturazione e può produrre tensioni pericolose. Cortocircuita i morsetti secondari prima di scollegare uno strumento.
La temperatura del conduttore conta?
La resistenza del rame aumenta dello 0,393 % per kelvin. Un cavo a 60 °C ha il 16 % di resistenza in più che a 20 °C, e altrettanto carico di cavo in più.