കരണ്ട്‌ ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ( Current Transformers – C.T. ) part 3 - വെക്ടർ ചിത്രങ്ങളും മറ്റു വിശദീകരണങ്ങളും ( Vector diagram and definisions )

സി.ടിയുടെ പ്രൈമറി, സെക്കന്ററി കരണ്ടുകളും മറ്റും ഉൾപ്പെടുന്ന വെക്ടർ ചിത്രം താഴെ കൊടുക്കുന്നു.

 

ഇതിൽ

K - സി.ടി യുടെ ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതം - സെക്കന്ററി ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം/പ്രൈമറി ചുറ്റുകളുടെ എണ്ണം

Ip - പ്രൈമറി കരണ്ട്‌

Is-സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌

Io-എക്സൈറ്റിംഗ്‌ കരണ്ട്‌

Im-എക്സൈറ്റിംഗ്‌ കരണ്ടിന്റെ കാന്തവൽക്കരണ ഭാഗം

Vs-സെക്കന്ററി ടെർമിനൽ വോൾട്ടേജ്‌

മുകളിലെ വെക്ടർ ഗ്രാഫ്‌ ശ്രദ്ധിയ്ക്കുക. കോർ ഫ്ലക്സിനെ ( core flux ) എക്സ്‌ അക്ഷത്തിൽ ( X axis ) രേഖപ്പെടുത്തിയിരിയ്ക്കുന്നു. Is  എന്നു രേഖപ്പെടുത്തിയിരിയ്ക്കുന്നത്‌ സെക്കന്ററി കരണ്ടാണ്‌. ഇതിനെ ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതമായ K കൊണ്ടു ഗുണിച്ച്‌ 180 ഡിഗ്രി വിപരീതമാക്കി ഈ ഡയഗ്രത്തിൽ വരയ്ക്കുകയാണെങ്കിൽ അതും പ്രൈമറി കരണ്ടും മാതൃകാപരമായ ( ideal ) ഒരു സി.റ്റി.യിൽ ഒരെ അളവിലും നിരയിലും വരേണ്ടതാണ്‌. എന്നാൽ പ്രായോഗികമായ സി.ടി കളിൽ സി. ടി. യിലെ കോർ നഷ്ടം( corloss ), കാന്തവൽക്കരണം ( Magnetization of core ) എന്നിവ മൂലം പ്രൈമറി കരണ്ടിന്റെ വെക്ടറും ( primary current vector ), സെക്കന്ററിയുടെ മേൽപറഞ്ഞ വെക്ടറും അൽപം കോണകലം ( Angle difference) പാലിയ്ക്കുന്നു. മാത്രമല്ല അവയുടെ മൂല്യത്തിലും ചെറിയ വ്യതിയാനമുണ്ടാകും. ഇതിനാൽ പ്രൈമറി - സെക്കന്ററി കരണ്ടുകളുടെ യഥാർത്ഥ അനുപാതം ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതത്തിൽ നിന്നും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിയ്ക്കും. മാത്രമല്ല സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടിൽ നിന്നും 180 ഡിഗ്രി കോണീയ അളവു കാണിയ്ക്കേണ്ടതിനു പകരം മറ്റൊരു കോണീയ അളവാണു കാണിയ്ക്കുക. ഇതിനെ സി.ടി യുടെ വ്യതിക്രമങ്ങൾ എന്നു പറയുന്നു.

C.T കളുടെ പരിവർത്തനാനുപാതം ( C.T Ratio )

കരണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറിന്റെ പ്രൈമറി കരണ്ടും സെക്കന്ററി കരണ്ടും തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തെയാണ്‌ പരിവർത്തനാനുപാതം ( C.T Ratio )എന്നു പറയുന്നത്‌. പ്രഖ്യാപിത ( Rated ) പ്രൈമറി കരണ്ടും പ്രഖ്യാപിത സെക്കന്ററി കരണ്ടും തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തെ പ്രഖ്യാപിത പരിവർത്തനാനുപാതം ( Rated C.T. Ratio ) എന്നു പറയുന്നു. എന്നാൽ യഥാർത്ഥ റേഷ്യോ( Actual C.T. Ratio ) എന്നത്‌ യഥാർത്ഥ പ്രൈമറി കരണ്ടും( Actual primary current ) യഥാർത്ഥ സെക്കന്ററി കരണ്ടും ( Actual secondary current ) തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ്‌.

വിവിധ അനുപാതങ്ങളിലുള്ള കരണ്ടു ട്രാൻസ്ഫോർമറുകൾ ലഭ്യമാണ്‌, മാത്രമല്ല സൗകര്യപ്രദമായി തെരഞ്ഞെടുക്കാവുന്ന വിധത്തിൽ ഒന്നിലധികം അനുപാതത്തോടു കൂടിയ C.T. കളും ലഭ്യമാണ്‌.

വിവിധ സി. ടി അനുപാതങ്ങൾ- 50/5,75/5, 100/5, 200/5, 400/5, 1000/5, 100/1, 200/1, 500/1, 1000/1

സി.ടി.യുടെ കൃത്യതാ വ്യതിയാനങ്ങൾ ( Errors of C.T.)

സി.റ്റി.യിൽ പ്രാഥമിക വൈറ്റിങ്ങിൽക്കൂടി ഒഴുകുന്ന കരണ്ടു മൂലമുണ്ടാകുന്ന ( Primary current) കാന്തവൽക്കരണ ബല ( Magneto motive force  - ampere turn – A.T.) ത്തിന്റെ ഒരുഭാഗം കോറിന്റെ കാന്തവൽക്കരണത്തിനായും ( Magnetization of core) ഒരുഭാഗം കോറിലുണ്ടാകുന്ന  ഇരുമ്പു നഷ്ടം ( Iron loss – coreloss) നേരിടാനും ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു.  ഇതു രണ്ടും കാരണമാണ്‌ സി,ടി കളിൽ കൃത്യതാ വ്യതിയാനങ്ങൾ ( Errors ) ഉണ്ടാകുന്നത്‌. ഇരുമ്പു നഷ്ടം( Iron loss – coreloss)  മൂലം അനുപാത വ്യതിയാനവും ( Ratio error ), കാന്തവൽക്കരണം മൂലം ഫേസ്‌ ആംഗിൾ ( phase angle error ) വ്യതിയാനവും ഉണ്ടാകും . എന്നാൽ സി.ടി.കളിൽ ഈ കൃത്യതാ വ്യതിയാനങ്ങൾ സ്ഥിരമായിരിയ്ക്കുകയില്ല. സെക്കന്ററിയിലെ ബർഡനേയും ബർഡന്റെ പവർ ഫാക്ടറിനേയും ( Power factor of burden ) അനുസരിച്ചു ഇതു വ്യത്യാ സപ്പെട്ടിരിയ്ക്കും

അനുപാത വ്യതിക്രമം ( Ratio error )

C.T. കളിൽ സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടിനാനുപാതികമായിരിയ്ക്കും എന്നു പറഞ്ഞുവല്ലോ. C.T. യുടെ ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതം തന്നെയായിയിരിയ്ക്കേണ്ടതാണ്‌ സാധാരണ ഗതിയിൽ. എന്നാൽ യഥാർത്ഥത്തിൽ ഇതു ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതത്തിൽ നിന്നും വ്യതിയാനപ്പെട്ടിരിയ്ക്കും. C.T. കളുടെ ചുറ്റുകളുടെ അനുപാതത്തിൽ നിന്നും യഥാർത്ഥ കരണ്ട്‌ അനുപാതത്തിനുള്ള വ്യതിയാനത്തെയാണ്‌ അനുപാത വ്യതിക്രമം ( Ratio error ) എന്നു പറയുന്നത്‌. പ്രഖ്യാപിത ( Rated )  കരണ്ടിൽ നിന്നും യഥാർത്ഥ സെക്കന്ററി കരണ്ടിനുള്ള അളവു വ്യതിയാനമാണ്‌ അനുപാത വ്യതിക്രമം ( Ratio error )എന്നും പറയാം. ഇതു ശതമാനത്തിലാണു പ്രസ്താവിയ്ക്കുന്നത്‌.

ഫേസ്‌ ആംഗിൾ വ്യതിയാനം  (phase angle difference)

പ്രൈമറി കരണ്ട്‌ വെക്ടറും ( Primary current vector ) സെകന്ററി കരണ്ട്‌ വെക്ടറും  ( secondary current vector) തമ്മിലുള്ള കോണീയ വ്യതിയാനമാണിത്‌. മാതൃകാപരമായ ( ideal) സി. ടി യിൽ ഇതു പൂജ്യമായി കണക്കാക്കുന്നു. സെകന്ററി കരണ്ട്‌ വെക്ടർ പ്രൈമറി കരണ്ട്‌ വെക്ടറിനെ അപേക്ഷിച്ചു മുന്നിട്ടു നിൽക്കുമ്പോൾ ( leading )കോണീയ വ്യതിയാനം ധനമൂല്യമായും (Positive)മറിച്ചാണെങ്കിൽ ഋണ മൂല്യമായും (Negative) കണക്കാക്കുന്നു. ഇതു സാധാരണ ഗതിയിൽ മിനുട്ട്‌ (minutes) എന്ന ഏകകത്തിലാണു പ്രസ്താവിയ്ക്കുന്നത്.

സംയോജിത വ്യതിക്രമം ( Composite error )

റേഷ്യോ വ്യതിക്രമവും, ഫേസ്‌ ആംഗിൾ വ്യതിക്രമവും ചേർത്തു പറയുന്നതാണ്‌ സംയോജിത വ്യതിക്രമം ( Composite error ).  ശതമാനത്തിലാണിതു പറയുന്നത്‌.

കൃത്യതാ പരിധി ( accuracy limit ). എല്ലാ സി. ടി കൾക്കും അവയുടെ എറർ നിശ്ചിതമായ അളവിൽ നിൽക്കുന്നത്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടിന്റെ നിശ്ചിത മടങ്ങു കരണ്ടു വരെയാണ്‌.  ഈ അളവ്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടാണ്‌ കൃത്യതാ പരിധി.

കൃത്യതാ ഗണം  ( Accuracy class )

സി. ടി കളുടെ സംയോജിത വ്യതിയാനം, കൃത്യതാ പരിധി എന്നിവയ്ക്കനുസരിച്ച്‌ വിവിധ ഉപയോഗങ്ങൾക്കായി സി. ടി. കളെ വിവിധ ഗണങ്ങളാക്കി തിരിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു.

 ഓവർകരണ്ട്‌ റിലേകൾക്കും ( Overcurrent Relays ) മറ്റും ഫേസ്‌ ആംഗിൾ എററിനേക്കാൾ  റേഷ്യോ എററിനാണൂ പ്രാമുഖ്യം. ഇത്തരം റിലേകൾക്കായി 5P10, 10P10 മുതലായ ഗണങ്ങൾ ( Classes ) ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു. ഇതിലെ ആദ്യ അക്കം സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നത്‌ സംയോജിത വ്യതിയാനം ( composite error )ആണ്‌ `, അവസാന  അക്കം കൃത്യതാ പരിധി ഘടകം ( Accuracy limit factor ). P എന്നത് പ്രോട്ടക്ഷൻ എന്നും സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നു. 5 P 10 ക്ലാസ്സ്‌ സി. ടി. എന്നാൽ 10 ഇരട്ടി പ്രൈമറി കരണ്ടു വരെ 5% എറർ പാലിയ്ക്കുന്നു എന്നാണ്‌. 10 ഇരട്ടി കരണ്ടിൽ കൂടുതലായാൽ എറർ പരിധിയ്ക്കുള്ളിലായിരിയ്ക്കയില്ല.

 മീറ്ററിംഗ്‌ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി  1S , 0.2S മുതലായ ഗണങ്ങൾ ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നു. ഇവയുടെ എറർ 1S നു ഒരു ശതമാനവും 0.2 S ന്റേത്‌ 0.2 % വും ആകുന്നു

ബർഡൻ ( Burden )

 സി ടി യുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ ലോഡിനെയാണ്‌ ബർഡൻ എന്നു പറയുന്നത്‌ ബർഡൻ volt ampere  ( V A )എന്ന ഏകകത്തിലാണ്‌ ( unit) പ്രസ്താവിയ്ക്കുന്നത്‌.

സെക്കന്ററിയിലെ വോൾട്ടേജിന്റെയും സെക്കന്ററി കരണ്ടിന്റേയും ഗുണിതമായി ഇതിനെ പറയാം  ( Volt ampere – V.A ) ( സി. ടിയുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന ലോഡിന്റെ ഇമ്പീഡൻസ്‌ ( Impedence ) അഥവാ പ്രതിരോധം  വർദ്ധിയ്ക്കുമ്പോൾ സെക്കണ്ടറി കരണ്ടു കൂറയുകയല്ല മറിച്ച്‌ സെക്കണ്ടറി കരണ്ട്‌ സ്ഥിരമായി നിൽക്കുകയും ആനുപാതികമായി സെക്കണ്ടറി വോൾട്ടേജ്‌ വർദ്ധിയ്ക്കുകയാണു ചെയ്യുക . ഇതു സി.റ്റി.യിലെ കോറിലെ കാന്തിക ഫ്ലക്സുയർത്തുന്നു.)

ബർഡൻ താഴെക്കാണുന്ന രീതിയിൽ വിശദീകരിയ്ക്കാം

സെക്കന്ററി കരണ്ട്‌  5 ആമ്പിയറും സെക്കന്ററി ഇമ്പീഡൻസ്‌ 0.5 ohms ഉം ആണെങ്കിൽ സെക്കണ്ടറി ബർഡൻ 12.5 volt-amper വിശദീകരിയ്ക്കാം. സി.ടി.യുടെ പ്രഖ്യാപിത ബർഡൻ ( Rated burden ) P Vol- Ampere ഉം  സെക്കണ്ടറി കരണ്ട്‌ 5 ആമ്പിയറും ആണെങ്കിൽ സി.ടിയുടെ സെക്കണ്ടറിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കാവുന്ന ബർഡന്റെ ഇമ്പീഡൻസ്‌ താഴെക്കണിച്ച്‌ സമീകരണത്തിലൂടെ മനസ്സിലാക്കാം.

Z_b=  ohms സി. ടി യുടെ സെക്കന്ററിയിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന റിലേകൾ, മീറ്ററുകൾ , സി.ടിയും റിലേകളും തമ്മിൽ ഘടിപ്പിയ്ക്കുന്ന കേബിളുകളും ഒക്കെ ചേർന്ന് ഉണ്ടാക്കുന്ന ആകെ പ്രതിരോധം ഇതിൽക്കൂടാൻ പാടുള്ളതല്ല.

പൂരിത ഘടകം (Saturation factor) : 

ഒരി സി.ടി യിലെ കാന്തിക കോർ കാന്തികമായി പൂരിതമാക്കാനായി ( Saturate ) വേണ്ട  പ്രൈമറി കരണ്ടിന്റേയും സാധാരണ പ്രഖ്യാപിത കരണ്ടിന്റേയും ( normal rated current) അനുപാതമാണിത്‌.  സി.ടിയുടെ പ്രൈമറി ചാലകത്തിലൂടെ കരണ്ടൊഴുകുമ്പോൽ അത്‌ കാന്തിക ഫ്ലക്സിനെ ഉണ്ടാക്കുകയും കോർ കാന്ത വൽക്കരിയ്ക്കുകയും ചെയ്യുമെന്നു പറഞ്ഞല്ലോ. കോറിലെ കാന്തിക ഫ്ലക്സിനാനുപാതികമായ വോൾട്ടേജ്‌ സെക്കന്ററിയിൽ പ്രേരിതമാകുകയും സെക്കന്ററി പരിപഥം പൂർണ്ണമാണെങ്കിൽ പ്രൈമറി കരണ്ടിനാനുപാതികമായി സെക്കന്ററി കരണ്ടൊഴുകുകയും ചെയ്യും. പ്രൈമറി കരണ്ടിനു നേർ അനുപാതത്തിലായിരിയ്ക്കയില്ല എല്ലയ്പ്പോഴും കാന്തിക ഫ്ലക്സുണ്ടാകുന്നതും സെക്കന്ററി കരണ്ടൊഴുകുന്നതും. പ്രൈമറി കരണ്ട്‌ വളരെക്കുറവാണെങ്കിൽ കാന്ത വൽക്കരണ ബലം ( Ampere turns ) വളരെക്കുറവായിരിയ്ക്കും . ഈ അവസരത്തിൽ വളരെക്കുറവായിട്ടേ കോർ കാന്തവൽക്കരിയ്ക്കൂ. എന്നാൽ ഒരു നിശ്ചിത അളവിനുമേൽ ആമ്പിയർ ടേൺസ്‌ കൂടിയാൽ അതിനു നേർ അനുപാതത്തിൽ കോർ കാന്തവൽക്കരിയ്ക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ കാന്തവൽക്കരണ ബലം വീണ്ടും കൂടിയാൽ കോർ ഫ്ലക്സ്‌ പ്രൈമറി കരണ്ടിനാനുപാതികമായി വർദ്ധിയ്ക്കുകയില്ല, പകരം അത്‌ കാന്തികമായി പൂരണമാകുന്നു ( Saturate ). ഈ സാഹചര്യത്തിൽ സെക്കണ്ടറി ഇ.എം.എഫ്‌ ( e.m.f)കിട്ടാതെ വരികയും സി. ടി ഓപൺ സർക്ക്യൂട്‌ പോലെ പ്രവർത്തിയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. സി.റ്റി. കളിൽ പ്രൈമറി കരണ്ട്‌ നോർമൽ കരണ്ടിന്റെ നിശ്ചിത മടങ്ങിൽ കൂടിയാൽ മാത്രമേ കോർ സാചുറേറ്റാകൂ.

ഉപകരണ സുരക്ഷാഘടകം ( instrument security factor)

ഉപകരണത്തിനു  താങ്ങാനാവുന്ന ഏറ്റവും ഉയർന്ന കരണ്ടും സാധാരണ കരണ്ടും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം

ഹ്രസ്വ സമയ കരണ്ട്‌ ( short time current ) ;  

കേടുപാടുകളില്ലാതെയു താപനില നിശ്ചിതമായ അളവിൽ കൂടാതെയും കുറഞ്ഞ ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തേയ്ക്കു സി ടി യ്ക്കു സുരക്ഷിതമായി കടത്തി വിടാവുന്ന കരണ്ട്‌. ഇതു കിലോ ആമ്പിയറിലാണു പ്രഖ്യാപിയ്ക്കുന്നത്‌ ( 1 കിലോ ആ‍മ്പിയർ = 1000 ആമ്പിയർ)

സി.ടികൾ ഉപയോഗിച്ചിരിയ്ക്കുന്ന പരിപഥങ്ങളിലോ ലൈനുകളിലോ ഷോർട്ട്‌ സർക്ക്യൂട്ട്‌ ( short circuit ) ഉണ്ടാകുമ്പോൾ സാധാരണ കരണ്ടിനേക്കാൾ വളരെയധികം മടങ്ങു കരണ്ട്‌ ഒഴുകും ഈ കരണ്ടത്രയും സി.ടി യുടെ പ്രൈമറിയിലൂടെ കടന്നുപോകും. ഇത്തരം സാഹചര്യങ്ങളിൽ സി.ടി കൾക്ക്‌ ഈ ഉയർന്ന അളവ്‌ ഫാൾട്ടു കരണ്ടിനെ നിശ്ചിത സമയത്തേയ്ക്കു  സി.ടിയ്ക്കു കേടുപാടൊന്നും കൂടാതെ കടത്തിവിടാനുള്ള ശേഷിയുണ്ടായിരിയ്ക്കണം

സാധാരണ 1 സെക്കന്റ്‌, 2 സെക്കന്റ്‌, 3 സെക്കന്റ്‌ മുതലായ സമയത്തേയ്ക്കാണു ഇതു താങ്ങാനാവുക. (പരിപഥങ്ങളെ സരക്ഷിയ്ക്കുന്നതിനായി ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ഫ്യൂസുകൾ പരിപഥവിച്ഛേദകങ്ങൾ ( Circuit breakers ) മുതലായവ കുറഞ്ഞ സമയത്തിനുള്ളിൽ തന്നെ പ്രവർത്തിച്ച്‌ ഷോർട്‌ സർക്ക്യൂട്ട്‌ സംഭവിച്ച പരിപഥങ്ങളെ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്നും വിച്ഛേദിയ്ക്കും.)

താപ വർദ്ധനവ്‌ ( Temperature rise )

പൂർണ്ണ പ്രഖ്യാപിത കരണ്ടൂം പൂർണ്ണ പ്രഖ്യാപിത ബർഡനുമുള്ളപ്പോൾ സി. ടി യുടെ താപനിലയിലുണ്ടാകുന്ന വർദ്ധനവാണിത്‌. വൈന്റിങ്ങിൽ 55 ഡിഗ്രിയും ഓയിലിൽ 45 ഡിഗ്രിയുമാണ്‌ അനുവദനീയമായ അളവ്‌.

ഇൻസുലേഷൻ ലെവൽ ( Insulation level )

സി.ടി. കൾ നിശ്ചിത നിലവാരം വോൾട്ടേജ്‌ താങ്ങാനാവുന്ന വിധമാണു  നിർമിയ്ക്കുക. അതതു വോൾട്ടതയിലുള്ള സി. ടികൾ അതതു വോൾട്ടേജു ലെവലിലേ ഉപയോഗിയ്ക്കൂ. സാധാരണ വോൾട്ടേജു നിലകൾ താഴെക്കൊടുക്കുന്നു.

Nominal System voltage ( KiloVolt )	Highest equipment voltage( KiloVolt )	One minute power frequency withstand voltage ( KiloVolt )	Impulse withstand Voltage ( KiloVoltpeak KVp )
11	12	28	75
33	36	70	170
66	72	140	325
110	145	275/230	650/550
220	245	460/395	1050/950
400	420	630	1425