บทที่ 2dspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4831/5/5.บท... · 2017-02-14 · 5 บทที่ 2 ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง 2.1...

5

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

2.1 หลกการทวไปของหมอแปลงกระแส [3]

ในวงจรไฟฟากระแสตรงเมอจะวดกระแสไฟฟาจ านวนมาก ๆ จะใชแอมมเตอรทมยานวดต า ๆ ตอขนานดวยชนท (Shunt Resistor) และการวดแรงดนไฟฟาสงๆ กจะใชโวลตมเตอร ทมยานวดต าตออนดกกกมลตาายเออร แตในกรของไฟฟา แรงดน ก าลงงานและาลงงาน สามาร วดดวยเครองมอวดคมหรอมเตอรซงมขนาดสมควร หรอใชกนอยางกวางขวางเปนเรองส าคญ เาราะกระแสไฟฟาหรอแรงดนสงๆ โดยจรง จะตองใชเครองมอวดคมขนาดใหญ และคาใชจายสง ทางแกไขกคอตองท าการลดกระแสแรงดนใหต าลงเสยกอนแลวจงคอยท าการวด การท าใหกระแสแรงดนลดลงนตองใชหมอแปลงส าหรกเครองวด ซงหมอแปลงกระแสนน ทางดานขดลวดปฐมภมของหมอแปลงไฟฟาขว K-L ตอกกไลน (Line) ของระกกไฟฟาหรอภาระไฟฟา กระแสไฟฟาไหลผานขดลวดปฐมภมทเปนกระแสไฟฟาทางดานขดลวดทตยภมของหมอแปลงกระแสไฟฟา จะ กก าหนดใหเหมาะสมกกเครองวดก าลงไฟฟาและเครองวดเาาเวอรเฟกเตอรซงมกจะใหากดกระแสไฟฟา (Current Coil) ของเครองวดเหลานเทากก 5 แอมป เชน 20/5 A, 10/5A และ 10/5A นอกจากนนหมอแปลงกระแสยงไดก าหนดใหมากดกระแสไฟฟา 1A ทางขดลวดทตยภมดวย สดสวนกระแสไฟฟาของหมอแปลงกระแสไฟฟา 5/5 A ใชส าหรกการทตองการแยกวงจรการวดใหออกจากระกกของแรงเคลอนไฟฟาสง ๆ เาอใหเกดความปลอดภย กกตวเครองวดและกคลากรหมอแปลงกระแสไฟฟามอตราสวนระหวางขดลวดทตยภมกกปฐมภม เปน 100:5 ดงนนแรงดนทเามขนในขดลวดทตยภมมคาสงขน ง 20 เทา และกระแสทลดลงจะมคาเปน 1:20 คอ าแอมมเตอรอานคาไดเทาใดแลวตองเอา 20 ไปค จงจะไดคากระแสในสายไฟจรง ๆ

2.2 ชนดของหมอแปลงกระแสไฟฟา [3] หมอแปลงกระแสไฟฟาทมขดลวดปฐมภมและขดลวดทตยภมอยในตวเดยวกน ทขดลวดปฐมภม กท าไวใหสามาร เลอกยานของกระแสไฟฟาได ส าหรกขนาดกระแสไฟฟาสง ๆ นนหมอแปลงกระแสไฟฟาจะใชแกนเหลกเปนแกกวงแหวนและใชสานตวน าของกระแสไฟฟาสอดผานวงในของแกนเหลกท เปนขดลวดปฐมภม จากรป 2.1 แสดงชนดของหมอแปลง

5

กระแสไฟฟาทดานขดลวดปฐมภมสามาร เลอกากดกระแสไฟฟา ได 2.5A, 10A, และ25A นอกจากนนยงสามาร ใชวงดานในของแกนเหลกส าหรกกระแสไฟฟา 100A, 125 A และ250A ซงขนอยกกผผลต เชน จ านวนของสายตวน าทตองสอดผานแกนวงแหวนส าหรกกระแสไฟฟา ง 500 A ใหานไวเายง 1 รอก หรอ าใชกกกระแสไฟฟา 250 A ใชานไว 2 รอก เปนตน

ภาาท 2.1 หมอแปลงกระแสไฟฟา แกกแกนวงกลม

ชนดของหมอแปลงกระแสทไดเหน โดยทวไปตามทไดกลาวมาแลวนน ยงมหมอแปลงกระแสไฟฟา ทใชรวมกกเครองมอวดกระแสไฟฟาในตวเดยวกนซงเรยกวา ฮก-แอมปมเตอร(Hook -Ammeter) หรอครปออน-แอมปมเตอร (Clip-On Ammeter) ดงภาาท 2.2 ใชส าหรกวดกระแสไฟฟาในสายโดยใชกานหนกท าเปนวงจรแมเหลกหนกสายทตองการวดกระแสไฟฟาใหอยวงดานในกานหนกน

ภาาท 2.2 คลปออน-แอมปมเตอร

6

2.3 การเหนยวน าทางแมเหลกไฟฟา [6] การเหนยวน าแรงเคลอนไฟฟานน เกดขนไดดงวธการตอไปน

1. โดยการใหตวน าเคลอนผานสนามแมเหลกทหยดนงอยกกท

2. โดยการใหสนามแมเหลกเคลอนทตดผานตวน าทหยดนงอยกกท

3. โดยการเปลยนจ านวนของเสนแรงสนามแมเหลกทตดผานขดลวดนน

วธทหนง น าไปใชในการท าเครองก าเนดไฟฟากระแสตรง วธ ทสอง ใชเครองก าเนดไฟฟากระแสสลก และวธทสาม ใชกกการเหนยวน าขดลวดและหมอแปลงไฟฟา

2.3.1 กฎของการเหนยวน า กฎขอทหนง (Lenz’s law) กลาววาในวงจรปดใด ๆ ทมการเปลยนแปลงการไหลของกระแสในวงจร ยอมท าใหเกดการเหนยวน าแรงเคลอนไฟฟาในวงจรนน โดยมทศทางตรงกนขามกกการเปลยนแปลงการไหลของกระแสในวงจรนน กฎขอทสอง (Faraday’s law) กลาววาการเหนยวน าแรงเคลอนไฟฟาทเกดขนระหวางปลายของขดลวดหรอลปอนหนงนนเปนสดสวนกกอตราการเปลยนแปลงเสนแรงแมเหลกทลอมรอกขดลวดนนๆ หรอการเหนยวน าแรงเคลอนไฟฟาทเกดขนระหวางของแทงตวน าอนหนงนน เปนสดสวนโดยตรงกกการทตวน าตดผานเสนแรงแมเหลกนนๆตอหนงหนวยเวลา

2.3.2 วงจรแมเหลก (Magnetic Circuit) เราทรากแลววา เมอมกระแสไหลผานเสนลวดตวน า จะท าใหเกดสนามแมเหลกขนรอก ๆ ตวน านน ความสมานธในวงจรแมเหลกคอ เสนแรงแมเหลก = แรงเคลอนแมเหลก (2.1) ความตานทานเสนแรงแมเหลก

(Magnetic flux = ) = Magneto motive force ( m.m.f) Reluctance m.m.f = (2.2)

7

2.3.3 แรงเคลอนแมเหลก (Magnetomotive Force , m.m.f) m.m.f คอาลงงานรปหนง ทใชในการเคลอนทหนงหนวยขวแมเหลก ใหวงรอกวงจรแมเหลกหนงรอก หรออาจาจาราวาเปนความสามาร ในการท าใหเกดเสนแรงแมเหลกของขดลวดใดขดลวดหนง m.m.f ในวงจรแมเหลกนนเปนสดสวนโดยตรงกกกระแสทไหลผานขดลวด กกจ านวนรอก (Turn) ของขดลวดนน และมหนวยเปน แอมป-รอก (Amp-Turn)

F = m.m.f = NI (2.3)

เมอ N = จ านวนรอกของขดลวด I = กระแสเปนแอมแปร

2.3.4 เสนแรงแมเหลก (Magnetic Flux = ) เสนแรงแมเหลก คอ เสนแรงทเกดจากแมเหลกสงอ านาจความเปนแมเหลกออกมารอกตวมนเองดงรป 2.3 โดยมทศทางของเสนแรงวงจากขวเหนอ (N) ไปขวใต (S) ภายนอกแทงแมเหลก และวงจากขวใต (S) ไปขวเหนอ (N) ภายในแทงแมเหลก

ภาาท 2.3 สนามแมเหลกทเกดขนจากแทงแมเหลก

หนวยของเสนแรงแมเหลกมหนวยเปน Line หรอ Maxwell ส าหรกระกก CGS แตในระกก MKS มหนวยเปน Weber = 810 lines

8

2.3.5 เสนแรงแมเหลกรวไหล (Magnetic Leakage) [6] ในการาจาราวาเสนแรงแมเหลกทเกดขนในหมอแปลงไฟฟานน โดยทว ๆไปแลวคดวาเปนเสนแรงแมเหลกทเชอมโยงระหวางขดลวดชดปฐมภมกกขดลวดทตยภม แตทจรงมไดเปนเชนนน ซงเสนแรงแมเหลกสวนนจะครกวงจรแมเหลก (Magnetic Circuit) โดยอากาศ ซงในท านองเดยวกนลกษะเชนนกจะเกดขนทางดานขดลวดทตยภมดวย เสนแรงแมเหลกสวนนเรยกวาเสนแรงแมเหลกรวไหล (Leakage Flux) ดงแสดงในภาาท 2.4

m

l 1

1i 2i

l 21V

2V

1N 2N

ภาาท 2.4 เสนแรงแมเหลกรวไหล

จากรป 1L เรยกวา เสนแรงแมเหลกรวไหลทกระท าระหวางจด a งจด b จะเปนสดสวนโดยตรงกกแอมปแปรเทอนของขดลวดปฐมภม และ 2L นจะเกดขนารอม I1 ซง 2L นจะท าใหเกดแรงดนไฟฟาเหนยวน าขนมาอกคาหนง ใหมคาเทากก 1Le ในท านองเดยวกนแอมปแปรเทอนของขดลวดทตยภมทกระท าระหวางจด c ง d กจะท าใหเกดเสนแรงแมเหลกรวไหลขนอกสวนหนงคอ 1L ซงเกดขนารอมกก I2 และจะสรางแรงดนไฟฟาเหนยวน าขนมคาเทากก 1Le ขะทไมมโหลด หรอมโหลดนอยๆนนแอมแปรเทอนของขดปฐมภมและขดลวดชดทตภมนจะมคานอยมาก ดงน น คาเสนแรงแมเหลกรวไหลจะไมคด แต าโหลดเามขนจะท าใหกระแสทไหลในขดลวดชดปฐมภม และขดลวดทตยภมมคามากขน เปนผลท าใหแอมปแปรเทอนมคาเามมากขนและมผลใหเสนแรงแมเหลกรวไหลเามขนดวย เสนแรงแมเหลกรวไหลนจะเกดขนรอก ๆ ขดลวดในแตละชดและสรางแรงดนไฟฟาเหนยวน าขนในขดลวดนน ซงเราสามาร เขยนสมการสมมลยเปนอนดกทฟคอยล (Inductive Coil)

9

ทตออนกรมอยกกขดลวดในแตละชด ดงนน แรงดนทตกครอมในอนดกทฟคอยลจะมคาเทากกแรงดนไฟฟาทเกดขนเนองจากเสนแรงแมเหลกรวไหล 2.3.6 ความเขมสนามแมเหลก (Intensity of Magnetic field = H)

คอ ความเขมของสนามแมเหลกทออกแรงกระท ากกหนงหนวยของขวแมเหลก มหนวยเปน Amp tern / meter หรอ Amp / meter ในหนวย MKS สวนในระกก CGS มหนวยเปน (ousted) หรอ Gilbert ตอชวโมง ส าหรกในตวกลางทเปนอากาศหรออน ๆ นน ความเขมสนามแมเหลก (Field Density) มความส าานธกกความหนาแนนของเสนแรงแมเหลก B (Flux Density = B) นนคอ B = µH เมอ B มห นวยเปน Weber / 2m ในระกกMKS แตในระกก CGS มหนวยเปน Maxwell/cm^2(gauss) หรอ 1000gauss = 1 wb/ 2m เมอ

µ = สภาาการซมซากของแมเหลก (Permeability) ไมมหนวย H = Field Intensity หรอ Magnetic Potential Gradient หรอเรยกวา m.m.f Gradient กได

2.3.7 สภาพการซมซาบ และความตานทางแมเหลก (Permeability and Reluctance)

สภาาการซมซากทางแมเหลก (µ) คอ ตวกลางหนงตวท าใหเกดสนามหรอเสนแรงแมเหลกได มากนอยแตกตางกนไป

ความตานทานแทงแมเหลก ( ) คอ ความตานทานทเกดขนในวงจรแมเหลก ซงอาจจะเปนอากาศ หรอวสดอะไรกไดทอยในกรเวทเสนแรงแมเหลกสงอ านาจไป ง จะมากหรอนอยกขนอยกกชนดของสงนนๆ ความตานทานนจะตานทานการสงเสนแรงแมเหลกออกจากเหลงก าเนดเสนแรงใหลดลงไป นเปนสดสวนโดยตรงกกความยาว l ทเสนแรงผานไปเาอใหครกวงจรของตวมนเองและเปนสดสวนผกผนกกานท A ทเสนแรงผาน รวมทงเปนสดสวนผกผน µ ดวยในอากาศจงไดวา

= r µ

1 (µ r =1) (2.4)

ส าหรกคา ในวงจรแมเหลกทมสภาาการซมซากใดๆนนไดวา

= A µ

1 (2.5)

ส าหรกวงจรทางแมเหลกเทาทกลาวมาแลวาอทจะรวกรวมสมการทใชหนวย MKS ไดดงน

10

F = m.m.f = NI = H =

l

NI

= BA B = 4µ

= µ

1

เมอ

F = แรงเคลอนแมเหลก (แอมป - รอก) N = จ านวนรอกของขดลวด (รอก) I = กระแสไฟฟาไหลผานขดลาด (แอมป) = เสนแรงแมเหลก (เวเกอร) R = ความตานทานเสนแรงแมเหลก (แอมป-รอก) / เวเกอร H = ความเขมสนามแมเหลก (แอมป - รอก) / เมตร µ = สภาาความซมซากทางแมเหลกนน ๆ l = ความยาวของวงจรแมเหลกทเสนแรงวงผาน (เมตร) A = า.ท.หนาตดของวงจรแมเหลกทเสนแรงวงผาน (ตารางเมตร) µ r = 1 (ในอากาศ)

2.4 หลกการของหมอแปลง (Transformer’s principle) [9] หมอแปลงประกอกดวยขดลวด 2 ชด านอยรอกแกนเหลก คอ ขดลวดปฐมภมโดยแรงเคลอนไฟฟาตกครอมอย ( pV ) อกชดหนง คอขดลวดทตภมโดยมแรงเคลอนไฟฟาตกครอมทโหลดเปน ( Vs) เมอหมอแปลงไดรกแรงเคลอนไฟฟา pV ทขดลวดปฐมภมท าใหเกดการเหนยวน าไฟฟา pV ทางขดลวดทตภมแมไมมโหลดตอกรน Vs = E2 = V2

2.4.1 รปแบบของหมอแปลง (Transformer Modeling)

หมอแปลงเปนอปกรไฟฟาหลกทส าคญชนดหนงส าหรกระกกไฟฟาก าลง การใชหมอแปลงกเาอวต ประสงคในการแปลงแรงดนใหสงขนหรอลดระดกแรงดนใหต าลง โดยทวไปหมอ

11

แปลงทใชจะเปนชนดมขดลวด 2 ขด คอขดลวดปฐมภม (Primary Winding) และขดลวดทตยภม (Secondary Winding) โดยขดลวดทงสองนจะอยกนแกนเหลก (Magnetic Core) เดยวกนซงอาจจะเปนไดทงหมอแปลง 1 เฟสหรอหมอแปลง 3 เฟส

2.4.2 การพจารณาทฤษฎพนฐานของหมอแปลงในอดมคต

หมอแปลงทขดลวด 2 ขดอยกนแกนแมเหลกเดยวกน ดงแสดงในภาาท 2.5 โดยประกอกดวยขดลวดปฐมภม N1 รอก และขดลวดทตยภม N2 รอก

ภาาท 2.5 หลกการเกองตนของหมอแปลง

เมอาจาาความสมานธของขดลวดหมอแปลงในภาาท 2.5 าฟลกแมเหลกในแกนเหลกทคลองขดลวดทงสองเปนฟงกชนไซนซอยด สมการแรงดนเหนยวน าหมอแปลงจะมคาเปน

1E = 4.44f N1 m = 4.44 1 mfN B A (2.6) และ 2E = 4.44f N2m = 4.44 2 mfN B A (2.7) เมอ 1E คอ แรงดนเหนยวน าในขดลวดปฐมภม , volt 2E คอ แรงดนเหนยวน าในขดลวดทตยภม , volt 1N คอ จ านวนรอกของขดลวดปฐมภม , รอก 2N คอ จ านวนรอกของขดลวดทตยภม , รอก m คอ ฟลกแมเหลกสงสดในแกนเหลก = mB A, Wb mB คอ ความหนาแนนฟลกแมเหลกสงสด , Wb/ m A คอ านทหนาตดสทธของแกนเหลกหมอแปลง, m

12

f คอ ความ ,Hz ส าหรกหมอแปลงในอดมคตขะไมมโหลด จะมความสมานธของแรงดงน

V 1 = E1 และ V2 = E2 (2.8) เมอ V1 คอ แรงดนทขวของขดดานปฐมภม V2 คอ แรงดนทขวทางดานทตยภม

ดงนนจากสมการท 2.6 , 2.7 และ 2.8 จะไดอตราสวนการ ายโอนแรงดน (Voltage Transformation Ratio) ดงน

a = 2

1

V

V = 2

1

E

E = 2

1

N

N (2.9)

และในการาจารากระแสของหมอแปลงอดมคตมความสมานธกกแรงดนดงน ก าลงขาเขา (Power Input) = ก าลงขาออก (Power Output) V1I1 = V2I2 ดงนน

2

1

V

V = 1

2

I

I หรอ 2

1

N

N = 1

2

I

I (2.10)

จะเหนไดวากระแสจะเปนอตราสวนผกผนของอตราสวนการ ายโอนแรงดน

2.5 การใชหมอแปลงส าหรบเครองวด (Use of Instrument Transformer) [5] การทจะวดกระแสแรงดนก าลงและาลงงาน สามาร วดดวยเครองมอวดหรอมเตอรซงขนาดาอสมควร หรอทใชกนอยางกวางขวางเปนเรองส าคญ เาราะการวดกระแสหรอแรงดนทสง ๆ โดยตรงตองใชเครองมอวดขนาดใหญและใชคาใชจายสง ทางการแกไขคอตองท าการลดกระแสหรอแรงดนใหต าลงเสยกอนแลวคอยท าการวด การท าใหกระแสแรงดนลดลงนตองใชหมอแปลงนเอง ในภาาท 2.6 แสดงการวดกระแสดวยหมอแปลงกระแสไฟฟาโดยขดลวดปฐมภม (Primary)

13

จะตอเขากกสายไฟทมกระแสไหลผานสวนขดลวดทตยภม (Secondary) จะตอเขากกแอมมเตอร หมอแปลงกระแสไฟฟาจะท าหนาทลดกระแสลงใหอยในยานทแอมมเตอรวดได

ภาาท 2.6 หมอแปลงกระแสไฟฟา

ในภาาท 2.7 แสดงการวดแรงดนไฟฟา (ความตางศกย) ดวยหมอแปลงแรงดนซงขดปฐมภม(Primary) ตอเขากกจดทจะวดแรงดนไฟฟา ซงขดทตยภม (Secondary) ตอเขากกโวลทเตจมเตอรหมอแปลงแรงดนจะท าหนาทลดแรงดนไฟฟาลง ใหอยในระดกของโวลทเตจมเตอรทจะวดได

ภาาท 2.7 หมอแปลงแรงดน

มกจะปรากฏให เหนอยางกวางขวางท มการใชกระแสดวยช นท ( Shunt) แลวว ดแรงดนไฟฟาดวยมลตาลายเออร (Multipliers) ซงจะวดไดเฉาาะไฟฟากระแสตรงซงวธนเหมาะส าหรกวดคานอย ๆ เทานนซงหมายความวาวธนมขอเสย

14

2.5.1 ขอเสยการใชชนท (Shunt) 1. การจะวดใหไดคาแมนย าท าไดยากเาราะกระแสระหวางมเตอรและชนท (Shunt) ขนอยกกคาเหนยวน าและความตองการของทงสองสวนแมวาการวดดวยชนท (Shunt) จะใชในความ ไดหลายความ แตกเปนเรองยากทจะท าใหการวดคาออกมาไดแมนย า 2. การวดดวยวธชนท (Shunt) น มขอจ ากดในการวดกระแสสงวดไดไมเกน 100 กวาแอมปเทานน 3. ฉนวนทมาใชในการใชเครองวดและชนทนนท าไดยากส าหรกวดกระแสสง 4. การวดกระแสจากวงจรนนไมสามาร แยกจากระกกจายไฟได

2.5.2 ขอเสยของมลตพลายเออร (Multiplier) มลตาลายเออรส าหรกวดแรงดนไฟฟา ไมเปนเรองยากในการวดแรงดนไฟฟาทมคาต ากวา 1000 โวลท แตมขอจ ากดดงตอไปน 1. ก าลงงานทสญเสยโดยมลตาลายเออร จะกลายเปนแรงดนทเามขนก าลงงานทสญเสยไปประมา 7.5 วตต (Watt) คอขดจ ากดของการวดดวยวธน 2. ตองการกระแสรวไหลในแรงดนในแรงดนไฟฟาสงของมลตาลายเออรใหนอยลง ดงนนฉนวนของมลตาลายเออรจงสามาร ปองกนกระแสรวไหลและลดคาประจไฟฟาซงเปนสงยากส าหรกแรงดนไฟฟาทสงกวา 1000 โวลท 3. การวดแรงดนไฟฟาในวงจรไมสามาร แยกจากระกกจายได

2.5.3 ขอดของหมอแปลงส าหรบเครองวด

หมอแปลงกระแสไฟฟาและหมอแปลงแรงดนมความแมนย าในการวด และเปนทนยมใชตลอดตอเนองจาก

1. เมอเครองวดคมตองใชตอหมอแปลงส าหรกเครองวด คาทอานไดไมขนกกคาคงทเหลาน (R, L, C) เหมอนชนท (Shunt) และมลตาลายเออร (Multipliers) 2. หมอแปลงกระแสไฟฟาซงมขนาดมาตรฐาน 5 แอมแปร ทขดทตยภม และหมอแปลงทขดลวดทตยภม 100 ง 120 โวลท มอตราในการวดตามมาตรฐานทก าหนดไว หรอ าใช อตราสวนเกน 1000 / 5 สามาร วดกระแสได ง 1000 แอมป เชนเดยวกกหมอแปลงแรงดน าใชอตราสวน 66000 / 110 โวลท จะวดแรงดนได ง 66 กโลโวลท เาราะ าใชหมอแปลงวดจะท าใหมขนาดเลกกระทดรด แตสามาร วดกระแสและแรงดนไดสง

15

3. ดวยขนาดมาตรฐานของหมอแปลงกระแสไฟฟาและหมอแปลงแรงดนท าใหลดคาใชจายลงได 4. ในการวดวงจรกแยกออกจากระกกไฟฟา กลาวคอ มเตอรจะตอเขากกขดลวด ทตยภมของหมอแปลงวดเปนการวดแยกจากขดทตยภมซงแรงดนสง โดยปกตกระแสไฟฟาแรงสงจะอยในคาระหวาง 11000 โวลท ง 2000โวลท ปกตสายสงก าลงแรงสงมคาสง ง 400000 โวลท าจ าเปนทตองการวดคากระแสและแรงดนของสายสง กตองมมเตอรอปกรปองกนรเลยหรออน ๆ แตเราไมสามาร ทจะน าสายสงมาตอโดยตรงกกอปกรวดเหลานน เาราะจะเปนอนตรายตอกคคลทท าการวด

การแกไขโดยการน าหมอแปลงวดคมมาใชของทตยภมของหมอแปลงวดคมตอเขากกสวทซและน าไปตอเขากกอปกรวด คอ มเตอร แรงดนกจะลดลงท าใหการวดปลอดภยมากยงขน

2.6 เบอรเดนของหมอแปลงกระแส [8] วงจรทตออยทางดานขดลวดทตยภมของหมอแปลงกระแสเรยกวา “เกอรเดน”

(Burden) เกอรเดนมความหมายเหมอนโหลด (Load) เหตทเรยกชอแตกตางออกไปกเาอใหสามาร แยกแยะระหวางโหลดทอยทางดานปฐมภมและเกอรเดนทอยทางดานทตยภมไมใหเขาใจปะปนกน คาของเกอรเดนก าหนดในเทอมของอมาเดนซ และคาความตานทานและรแอคแตนซของวงจรทงสน ในสมยกอนคาของเกอรเดนก าหนดในเทอมของโวลท - แอมป และตวประกอกก าลง ซงหมาย งคาโวลท - แอมป ท กใชในเกอรเดนเมอมกระแสไหลเทากกากดกระแสทตยภม (มคาเทากกากดกระแสทตยภมยกก าลงสองคกกคาอมาแดนซของเกอรเดน) ตวอยางเชน หมอแปลงกระแสมากดกระแสทตยภม 5 แอมแปร มเกอรเดน 0.5 โอหม มความหมายเหมอนกกเกอรเดน 12.5 โวลท-แอมแปรทกระแส 5 แอมแปร เปนตน ปจจกนเลกใชเทอมโวลท-แอมแปรแลว แตจ าเปนตองทรากนยามของเทอมนไวเาราะวาเอกสารเกา ๆ ทเกยวของกกหมอแปลงกระแสจ านวนมากยงคงใชเปนเอกสารอางองในปจจกน

รเลยและมาตรวดตาง ๆ ทตองใชงานรวมกกหมอแปลงกระแสจะมขอมลเกยวกกเกอรเดนซงหาไดจากเอกสารของกรษทผผลต คาเกอรเดนนรวมกกความตานทานของสายคอเกอรเดนรามของหมอแปลงกระแส เกอรเดนรวมของหมอแปลงกระแสมกจะมคาลดลงเมอกระแสทไหลในวงจรทตยภมมคาสงขน ทงนเาราะวาวงจรแมเหลกของรเลยหรออปกรอนมกมการอมตวกางครงเอกสารของกรษทผผลตอาจใหคาเกอรเดนทกระแสตางๆ มาหลายคา ในกรเชนนจะเหน

16

ไดชดเจนวาการก าหนดเกอรเดนในเทอมของอมาแดนซดกวาการก าหนดในเทอมของโวลท-แอมแปร เกอรเดนของหมอแปลงกระแสมกจะเปนแกกท าใหเกดกระแสลาหลงแรงดนเปนมมคอนขางสง ดงนนโดยทวไปคาอตราสวนผดาลาดจะมคาสงและมมเฟสทผดาลาดจะมคาต า จงมกจะค านวคาอตราสวนผดาลาดเายงคาเดยว แลวตรวจดวาคานไมสงเกนไป เาอความสะดวกและความรวดเรวจะน าเอาคาเกอรเดนทเปนอมาแดนซมากวกกนทางาชคตเลยแลวใชอมาแดนซทไดนไปค านวอตราสวนผดาลาด ผลลาธทไดจะดอยกวาทเปนจรงซงเทากกวาหมอแปลงกระแสทเราเลอกจะมความแมนย ากวาทตองการเปนการเผอไวในกรทมหมอแปลงกระแสมากกวาหนงตวตอกนโดยทกระแสหมอแปลงกระแสแตละตวอาจรวมกนหรอหกลางกนในสวนของวงจรทรวมกนจะตองค านวแรงดนในแตละสวนของวงจรแลวน ามารวมกนทางเวกเตอร าเราทรากวาคาอมาเดนซของรเลยกระแสเกนทคาปลกเชทตงหรอแทปหนงแลวเราสามาร ค านวอมาเดนซเมอไปใชในแทปอนไดโดยงาย ขดลวดของรเลยมคารแอคแตนซแปรผนเปนสดสวนกกจ านวนรอกยกก าลงสองและคาความตานทานแปรผนเปนสดสวนโดยตรงกกจ านวนรอกโดยปกตคาความตานทานมคาต าเมอเทยกกกคารแอคแตนซซงอาจค านวอมาแดนซของรเลยโดย อวามคาเปนสดสวนกกจ านวนรอกยกก าลงสอง แตจ านวนรอกของขดลวดแปรผนเปนสดสวนกกกระแสาคอา ดงนนอมาแดนซของรเลยแปรผนเปนสดสวนกกกระแสาคอายกก าลงสอง โดยสรปสนๆแลวเกอรเดนของหมอแปลงกระแสหมาย งโหลดทตอกกขวของขดลวดทตยภม โดยระกหนวยเปน โวลท - แอมป (VA) และเาาเวอรแฟกเตอร หรอคาโอหมทเปนอมาเดนซของโหลดหรอ

คาอมาแดนซของหมอแปลงกระแส bZ = Vs

Is (2.11)

เมอ bZ คอ อมาแดนซเกอรเดนของหมอแปลงกระแส าอมาแดนซของเกอรเดนทตอกกหมอแปลงกระแสทมคาเามขนจะมผลใหแรงดนเหนยวน า Es เามขนซงไปมผลตอความหนาแนนของฟลกแมเหลกและกระแสกระตนดงนนผลของอมาแดนซของเกอรเดนทมคาสงจะท าใหคลาดเคลอนในการท างานของหมอแปลงกระแสมคาสงขนดวย

ตวอยางท 2.1 จงค านวคาโวลทแอมปทางออก ( VA Output ) ทตองการสมผสหมอแปลงกระแสมกระแสากดทตยภม 5 แอมแปร เกอรเดนของหมอแปลงกระแสประกอกดวยรเลย

17

ทตองการ 10 โวลท – แอมแปรทกระแส 5 แอมแปรและวงรอกของสายมความตานทานรวม 0.1 โอหม จงเลอกขนาดหมอแปลงกระแสทเหมาะสม

ภาาท 2.8 วงจรทตยภมของหมอแปลงกระแสในตวอยางท 2.1 วธการค านวหาขนาดของหมอแปลงกระแสไมจ าเปนตองค านวอยางละเอยด กตองนก อาจค านวอยางคราวๆดงแสดงตอไปน โวลท-แอมปทตองการจายใหความตานของสาย = 2I R = 25 0.1 = 2.5 VA รเลยทตองการ 10 โวลทแอมแปร เาราะฉะนนโวลทแอมแปรทางออกทตองการรวม = 10 + 2.5 = 12.5 VA คามาตรฐานของากดทางออกไดแก 2.5 , 5 , 10 , 15 ,20 , 30 เปนตน ดงนนเลอกหมอแปลงกระแสทมากดทางออก 15 โวลทแอมแปร และกระแสทตยภม 5 แอมแปร ตวอยางท 2. 2 ก าหนดใหหมอแปลงกระแสมากดกระแสทตยภม 5 แอมแปร ารเลยกนไฟ 2 โวลท-แอมแปร ทมปลกเชทตง 2.5 แอมแปร จงค านาโวลทแอมปประสทธภาาผลของเกอรเดนทมตอหมอแปลงกระแส

eP = Pr (r

s

I

I )2

Pr = โวลทแอมปเกอรเดนของรเลยทเซทตง 2.5 แอมแปร Pe = โวลทแอมแปรประสทธผลของเกอรเดน Is = ากดกระแสทตยภมของหมอแปลงกระแส Ir = กระแสเซทตง = 2.5 แอมแปร

เาราะฉะนน Pe = 22

5.2

5

= 8 โวลท-แอมแปร

18

เาราะฉะนนหมอแปลงกระแสเลอกใชมากดทางออก 10 โวลท – แอมแปร ตวอยางท 2.3 หมอแปลงกระแสตวหนงมอตราสวนกระแส 300 / 5 แอมแปร มเกอร

เดน 10 โวลท-แอมแปร คลองตอในสายของระกกไฟฟาก าลงทมอมาแดนซสมมลย z = 21.2 โอหม แรงดนของระกกคอ 11 กโลโวลท จงวาดวงจรสมมลยทางดานทตยภมของหมอแปลงกระแส ก าหนดใหความตานทานของหมอแปลงกระแสคอ 0.2โอหม และวงจรกระตนของหมอแปลงกระแสมความตานทาน 150 ตอขนานกน

อมาแดนซของรเลย = 25

VA) (10 = 0.4

เราอาจวาดวงจรสมมลยดงแสดงในรปท 2.9 2.10 และ 2.11 ตามล าดก

ภาาท 2.9 วงจรจรงของหมอแปลงกระแสทตอคลองเขากกระกกไฟฟาก าลง

ภาาท 2.10 หมอแปลงกระแสในภาาท 2.9 แทนดวยวงจรหมอแปลงกระแสอดมคตตอกกอมาแดนซกระตน ความตานทานของหมอแปลงกระแสและเกอรเดน 0.4 โอหม

19

ภาาท 2.11 วงจรสมมลยทางดานทตยภมของหมอแปลงกระแส

าเราาจาราวงจรในภาาท 2.11 และสงเกตคาอมาแดนซในสวนตาง ๆ แลวเราอาจสรปสมกต (Properties) ของหมอแปลงกระแสทวๆไปดงน 1. อมาแดนซของเกอรเดนเปลยนแปลงไมมากนกกระแสทตยภมกจะเปลยนแปลงไมมากนกเชนเดยวกนเชน เกอรเดนซมคาเามขนเทาตวหรอลดลงเทาตวกระแสทตยภมกจะยงคงมขนาดใกลเคยงคาเดม 2. ในขะทมกระแสทางดานปฐมภมวงจรทางดานทตยภมจะตองไม กตดตอน าวงจรดานทตยภมเกดเปดวงจรแรงดนระหวางขวของหมอแปลงกระแสอาจมคาสงเนองจากกระแสปฐมภมท ายทอดไปทางดานทตยภมจะไหลไดเฉาาะในวงจรแมเหลกไดเทานน 3. เราอาจค านวอตราสวนผดาลาดและมมเฟสผดาลาดไดงายดาย าเราทรากคาเกอรเดนและลกษะทางแมเหลก ( Magnetizing Characteristic) ของหมอแปลงกระแส

2.7 เสนโคงสมบตแมเหลก (Magnetization Curve) [8] เสนโคงสมกตแมเหลกของหมอแปลงกระแสนนมรปรางคลายเสนโคงสมกตแมเหลกของหมอแปลงหรอเครองจกทมแกนท าจากเหลก โดยทวไปมกราฟของ B กก H เปนไปตามภาาท 2.12 ซงสามาร จ าแนกออกไดเปน 4 กรเว คอ

20

ภาาท 2.12 เสนโคงสมกตแมเหลกของหมอแปลงกระแส

จดทส าคญกคอจดหวเขา (Knee region) เปนจดหนงในกรเวหวเขาซง าคาของ B ทจดนนเามขน 10 % คาของ H จะเามขน 50 % าอด หมอแปลงกระแสส าหรกการปองกนโดยทวไปจะออกแกกใหเมอมกระแสฟอลตสงสดฟลกทสรางขนจะไมเลยจดเขาของลกษะสมกตแมเหลกกอน งกรเวอมตวคาความหนาแนนฟลกภายในแกนเหลกจะแปรผนเปนสดสวนโดยตรงกกคาแอมแปร-รอก (โดยประมา) ในกรเวอมตวคาความเหนยวน าแมเหลก (Magnetizing Inductance)จะมคาต าและกระแสท ายทอดจากทางดานปฐมภมจะสญเสยไปวงจรกระตนมากและแรงดนทางออกของหมอแปลงกระแสจะลดต าลงมาก ตวอยางของคา ๆ เสนโคงสมกตแมเหลกของหมอแปลงกระแสไดแกคาในตารางท 2.1 ซงแกนเหลกของหมอแปลงกระแสท าจากแผนเหลกชนด CROSS (Cold Rolled - grain Oriented Steel) มอตราสวนกระแส 500/ 1 าค B ดวย 272 จะใหคาแรงดนทตยภมและคคาของ H ดวย 0.00208 จะไดคากระแสหลอเลยงสนามแมเหลก คาแรงดนทตยภมและกระแสหลอเลยงสนามแมเหลกนสามาร น าไปใชค านวอตราสวนผดาลาดทกระแสปฐมภมคาตางๆ

21

ตารางท 2.1 ตวอยางของคาตางๆ ในเสนโคงสมกตแมเหลก

H

(แอมแปร-รอบ/เมตร) 4 8 16 3 24 40 48

B

(เทสลา) 0.05 0.15 0.50 1.00 1.30 1.42 1.50

H

(แอมแปร-รอบ/เมตร)

56 64 72 80 200 400 1000

B

(เทสลา) 1.56 1.60 1.64 1.67 1.71 1.75 1.8

2.7.1 การค านวณความแมนย าของหมอแปลงกระแสโดยใชเสนโคงสมบตแมเหลก จากวงจรสมมลยของหมอแปลงกระแสจะเหนไดวากระแสปฐมภมท ายทอดไปสวงจรทตยภมคอ pI /N สวนหนงของกระแส pI / N จะ กจายใหกกวงจรกระตนสนามแมเหลกเราทรากวากระแสกระตนสนามแมเหลก สวนทเหลอคอกระแสทตยภม sI ทไฟจรงจากเสนโคงสมกตแม เหลกเราทรากวากระแสกระตน sI เปนฟงกชนของแรงดนกระตนทตยภม(Secondary Excitation Voltage ) sE และอมาแดนซของวงจรกระตน eZ ในขะเดยวกนกระแสทตยภม sI กเปนฟงกชนของแรงดน sE กกอมาแดนซรวมของเกอรเดนในวงจรทตยภม อมาแดนซวงจรทางดานปฐมภมมผลตอขนาดกระแสปฐมภมเทานนแตไมมผลตอคาอตราสวนผดาลาด เมอก าหนดเสนโคงสมกตแมเหลกของหมอแปลงกระแสใหเราสามาร ค านวหาอตราสวนผดาลาดไดตามล าดกดงตอไปน โดยการสมมตคากระแสทตยภม Is ทละคาแลวค านวแรงดนทตยภม sE จาก Is( cr bZ +Z ) จากคา sE อานคา eI จากกราฟเสนโคงสมกตแมเหลก ผลรวมของ eI กก Is คอ pI /N และอตราสวนผดาลาดอาจค านวโดยประมาจาก ( eNI / pI ) 100 น าเอาคา sE ,

pI และอตราสวนผดาลาดหลายๆคาท Is ตางๆ กนมาลงไวในตารางเรยงล าดก เมอทรากคา pI กสามาร เทยกคาจากตารางหาคา sE , sI และอตราสวนผดาลาดได การค านวความแมนย าของหมอแปลงกระแสโดยใชเสนโคงสมกตแมเหลกดงกลาวขางตนใชไดเฉาาะเมอขนาดของกระแสหรอคาของเกอรเดนเปนไปโดยทคาอตราสวนผดาลาดมคาประมาไมมากกวา 10 % าอตราสวนผดาลาดสงกวา 10 % รปคลนของกระแสกระตนจะเา ยนซงมผลใหกระแสทตยภมเา ยนไปดวย ทงนเาราะแกนเหลกของหมอแปลงกระแสอมตวผลลาธทไดจากการค านวโดยวธขางตนเชอ อไมไดเาราะการค านวตงอยกนสมมตฐานทวารปคลนของกระแสเปนรปคลนซายนและการอมตวของหมอแปลงกระแสท าใหเกดความไมเปนเชง

22

เสนขนกระแสปฐมภมยงมขนาดสงขนเทาใดผลลธทไดกยงไมตองมากขนเทานน และ งแมวาคนเราจะสามาร ค านาคากระแสและรปคลนไดอยาง กตองกยงคงไมทรากวารเลยจะตอกสนองตอกระทไมเปนรปซายนอยางไรในคลนไดอยาง กตองกจะยงไมทรากวารเลยจะตอกสนองตอกระแสทไมเปนรปซายนอยางไรในกรเชนนวธท เหมาะสมกท าไดโดยการทดสอกดการตอกสนองตอกระแสของรเลยจากขนาดกระแสจรงๆ

2.8 คณลกษณะของหมอแปลงกระแส [3]

2.8.1 เพาเวอรแฟคเตอร (p.f.) ของเบอรเดน (Burden) และคาผดพลาดทางดานทตยภม อตราสวนผดาลาด (Error Ratio) จากการสงเกตากวา เกอรเดน (Burden) เหนยวน าของกระแสทตยภม (I5) จะลาหลงแรงเคลอนทเหนยวน าของทตยภม (ES) ดงนน คา จะมคาเปนกวก ซงภายในสภาาเชนนอตราสวนการแปลงจะมากกวาอตรารอกเสมอ แต าเกอรเดนเหนยวน าของกระแสทตยภม (I5) น าหนาแรงเคลอนเหนยวน าของทตยภม (ES) แลว จะมคาเปนลก อตราสวนการแปลงจะนอยกวาอตราสวนและคา มคาประมา -90๐ มมเฟส (Phase Angle) จากตวอยางสมการ 2.17 จะากวา คาเกอรเดนเหนยวน าและมมเฟสจะเปนกวก และคา จะมคานอย (p.f ของขดทตยภมสง) แตจะกลายเปนคาลกเมอเกอรเดนเหนยวน ามคามากขน และมคาประมา 90๐ ส าหรกคา าเปนลก มมเฟสจะเปนกวกเสมอ อกทางหนงทจะอธกาย กคอ คาเหนยวน าของเาาเวอรแฟคเตอรทตยภมจะเามขนมมซงตองน าเฟสเซอร nIS และ IO มาปดแตละดาน (จากภาาท 2.17) และคา IS เามขนจะท าใหอตราการแปลงสงขน อตราสวนผดาลาดกมคาเปนลกมากขน ดงนน คา IP และ nIS กจะลดลงมมเฟสกจะลดลง ท าใหคากวกนอยลงดวย คาเาาเวอรแฟคเตอรของ Lagging ทตยภม การเปลยนของอตราการแปลง (a) และมมเฟส () รวมทงจะแสดงไวในภาาท 2.14 มนควรจะกนทกวา อตราสวนและมมของการเหนยวน าแมเหลกและการสญเสยสวนประกอกของกระแสกระตนเทากกมมเฟสของวงจรทตยภม เาราะฉะนนจากขอมลเกองตนและกราฟสามาร น าไปใชเปนคาขนาดความตานทานคงทของทตยภม

23

ภาาท 2.13 Variation and Phase angle of Transformation 2.8.2 ผลของกระแสปฐมภมทเปลยนแปลง (Effect of Change of Primary Current) ากระแสปฐมภมทเปลยนแปลง เปนสดสวนกกกระแสทตยภมทเปลยนคาของกระแสปฐมภม (IO) หรอคาของกระแสทตยภม (I5) จะต ากวากระแสกระตน (Im) และกระแสสญเสยสวนประกอก (I0) กจะเปนสดสวนมากขน นนคอ กระแสปฐมภม (I0) เามกระแสทตยภม (I5) กจะเาม จะท าอตราสวนผดาลาด และมมเฟสมคาลดลงจะท าความเขาใจไดชดเจนจากสมการ 2.14 และ 2.15 การเปลยนแปลงของอตราสวนผดาลาดและมมเฟส เมอเทยกกกกระแสทตยภม แสดงไวในภาาท 2.14 และ 2.15)

ภาาท 2.14 Variation of Ratio R with Secondary Current

ก. Variation of Transformation Ratio

ข. Phase angle with p.f. of Secondary Winding Circuit

24

ภาาท 2.15 Variation of phase angle with secondary current 2.8.3 ผลของการเปลยนเบอรเดนทตยภม (Effect of Change in Secondary Burden) ในการเามของความตานทานเกอรเดนทตยภมหมายความวา อตราโวลทแอมปเามขนการเามของแรงดนเหนยวน าทตยภม สามาร เามไดโดยการเามฟลก และความหนาแนนของฟลก เาราะฉะนนกระแสความเหนยวน าแมเหลก (Im) และ (I0) กจะเามขน ซงาอคาดไดวาคาความผดาลาดกจะเามดวย เาราะคาของเกอรเดนทตยภมเามแตโดยทวไปแลวเกอรเดนเามจะไมเายงแตท าใหอตราสวนการเปลยนแปลงเามเทานน แตจะท าใหมมเฟส ระหวางกระแสทตยภม และกระแสปฐมภมเลอนออกไปดวย มคาเปนกวกมากขนแสดงไวในภาาท 2.15 และ 2.16 2.8.4 ผลของความถทเปลยนแปลง (Effect of Change of Frequency) ผลของความ เามขน จะเปนสดสวนผกผนกกความหนาแนนของฟลก โดยทวไปแลวผลของความ ทเามกจะคลายกกท าใหคาความตานทานของเกอรเดนทตยภมลดลง หมอแปลงกระแสไฟฟา ไมคอยใชความ มาเปนตวาจาราในการออกแกกเหมอนหมอแปลงประเภทอน เาราะฉะนนผลความ จงไมคอยส าคญ 2.8.5 สาเหตของการเกดคาผดพลาด (Causes of Errors) หมอแปลงอดมคต คาอตราสวนการเปลยนแปลงจะตองเทากกคาอตราสวนรอก และมมเฟสตองเปนศนย แตเนองจากขดจ ากดของทางดานกายภาา (ฟสกส) ท าใหเกดคาผดาลาดไดดงน 1. เกดกระแสกระตน (Exciting) ทขดปฐมภมสรางฟลกขน จงท าใหหมอแปลงมกระแสเหนยวน าแมเหลกขน (Im)

25

2. อนาทหมอแปลงจะตองมสวนประกอกซงท าใหเกดการสญเสยทแกนเหลกและการสญเสย I2R ของขดลวดหมอแปลง เาราะฉะนนการสญเสยสวนประกอก I0 จงเปนสวนหนงของการสญเสยทเกดขนจากฟลกและการสญเสยทขดลวดกขนอยกกกระแสทไหลผาน (I0) 3. ความหนาแนนของฟลกทแกนเหลกไมลเนยรแรงเหนยวน าแมเหลก เชน แกน เหลกอมตวแลว 4. เกดการสญเสยของสนามแมเหลกเสมอ ซงการสญเสยฟลกของปฐมภมจะไมเทากกการสญเสยฟลกทตยภม 2.8.6 การลดคาสญเสย (Reduction of Errors) ส าหรกชนดของเกอรเดน (Burden) ความแตกตางระหวางอตราสวนการแปลงจรง กกอตราสวนรอกขนอยกกคาสญเสยสวนประกอก (I0) อยางมากและมมเฟสของหมอแปลงขนอยกกขนาดของกระแสเหนยวน าแมเหลก (Im) าจะใหชดเจน อตราสวนการแปลงใกลเคยงกกอตราสวนรวก และมมเฟสมคานอย (I0) และ (Im) จะตองนอยลงเมอเทยกกกกระแสปฐมภม (Ip) ตวอยางส าหรกการออกแกก 2.8.6.1 แกนเหลก (Core) ในการท าใหมคาผดาลาดนอยทสดจะตองท าใหขนาดกระแสเหนยวน าแมเหลก (Im) และการสญเสยสวนประกอก (I0) จะตองมคานอย ซงหมายความวาแกนเหลกตองมคารลกซแตนท และการสญเสยแกนเหลกต า การลดคารลกซแตนท การลดคารลกซแตนทของทางเดนฟลก ท าไดโดยการใชวสดทมคาซมผานไดสง ทางเดนของเสนแรงแมเหลกตองสน ภาตดของแกนเหลกตองใหญ และมคาความหนาแนนของฟลกต า ปจจกนวสดทน ามาท าเปนหมอแปลงกระแส แกงไดเปน 3 ประเภท คอ

1. เหลกซลกอนทเปนลกษะกลมรอน (Hot Rolled Silicon Steel) 2. เหลกซลกอนทเปนลกษะกลมเยน (Cold Rolled Silicon Steel) 3. เหลกผสมนเกล (Nickel Iron Alloys)

ในทางปฏกตหมอแปลงกระแสใชเหลกซลกอนลกษะกลมรอน (Hot Rolled Silicon Steel) จะ กน ามาท าหลายรปราง รปวงแหวนจะเปนทใชทวไปส าหรกแกก T-U, L หรอ E และ I กสามาร ใชได แต ามคภาาสงสดตองมรปรางเปนวงแหวน ซงลกษะเปนทรงกระกอก ดงภาาท 2.16 แกน Employs ซงเปนลกษะทขดเปนวงกลมเหมอน Look Spring (ภาาท 2.17) วธแกนเหลกจะมทางเดนของไดดและคารแอคแตนท (Reluctance) จะนอยลง ขอดของแกนแกกขดนเปนวงนจะท าใหขอตอลดลงไปไดหมด

26

ภาาท 2.16 Ring Type Core ภาาท 2.17 Spiral Type Core แกนเหลกนกเกลมความซมซากไดสงจง กน ามาใชเปนหมอแปลงกระแส Mimetal (ม นเกล 76%) มกน ามาท าเปนแกนเาราะมคสมกตการซมซากทดมคาสญเสยนอย และคาความเกกความรอนต าดวย ทงหมดนคอขอดของหมอแปลงกระแส แตคาซมซากทสง (90000) จะท าใหเกดความหนาแนนของฟลกเายง 0.35 wb/m2 (เวเกอร/ตารางเมตร) (4500) แตใหความหนาแนนของฟลกเายง 0.5 wb/m2 (เวเกอร/ตารางเมตร) เาราะเหตน Munetal ไมเายงแตน ามาใชเปนหมอแปลงกระแสเาอใชงานเปนโอเวอรโหลดรเลย แตยงมราคา กอกดวย Perm ender (มคารกอน 49%) มขอดคอมความหนาแนนอมตวสง ตงแต 2 ง 4 เวเกอร/ตารางเมตร ในขะทโลหะผสม (Alloy) ทมความซมซากสง กมความหนาแนนอมตวเายง 0.7-0.8 เวเกอรตอตารางเมตร Hyperlink (เหลก 50% นเกล 50%) มคาความซมซากสง ความหนาแนนของฟลกต า และความหนาแนนอมตวสงมาก เาราะฉะนนวสดชนดนจงน ามาท าเปนหมอแปลงกระแส 2.8.6.2 อตรากระแสปฐมภม (Primary Current Ratings) แมวาใชหมอแปลงกระแสตอเขากกอปกรการใชงาน สงทอยากไดคออตราสวนของกระแสกระตน (Exciting) กกกระแสปฐมภมควรจะมคานอย นนหมายความวาอตราสวน m.m.f ของแอกไซเตชน (Excitation) ตอคา m.m.f. ยงมคานอย แตใหการท างานเปนประสทธภาาดขน ซงหมายความวากตองเามคากระแสปฐมภมเามขน แนวทางแกไขทดคอ คาอตรา m.m.f. ของปฐมภมจะใชกกกระแสในชวง 500 แอมป งจะเหมาะสม เาราะฉะนน หมอแปลงทใชกระแส 500 แอมป หรอมากกวาจะใชขดปฐมภมขดเดยว ในขะท าใชกกกระแสทต ากวา 500 แอมป ขดปฐมภมจะตองมหลายขด ท าใหแกนเหลกตองลดขนาดลงดวย แตดวยการาฒนาวสดของการเหนยวน าแมเหลกและวธการาฒนาความซมซากของแกนเหลกท าใหเราสามาร ใชขดปฐมภมเายงขดเดยวกกกระแส 100 แอมแปรได

2.8.6.3 ความตานทานรวไหล (Leakage Reactance) คาความตานทานรวไหลขนกกอตราสวนผดาลาด เาราะฉะนนจะตองใหขดปฐมภมและขดทตยภมอยใกลกนมากทสด เาอทจะ

27

ลดคาความตานทานรวไหลทขดทตยภมแกนเหลกกตองใชรปรางแกกวงแหวน การานลวดควรานแกก Toroidal กจะท าใหลดคาความตานทานรวไหลได 2.8.6.4 การชดเชยจ านวนรอก (Turns Compensation) เรามอตราสวนจรงของการแปลง a = n (I0 / I5) ดวยเหตน าเราท าอตราสวนอตราสวนในนาม (Nominal) ใหเทากกอตราสวนรอกแลวอตราสวนจรงของการแปลงกจะมคามากกวาอตราสวนในนามตอนน าเราลดคาอตราสวนรอกและรกษาคาอตราสวนในนามไวเทากกคาชวงตน คาอตราสวนจรงการแปลงกจะลดลงนเอง ทท าใหอตราสวนจรง การแปลงเขาใกลกกคาอตราสวนในนามเาอใหเขาใจ ลองาจาราจากตวอยางตอไปน หมอแปลงกระแส 1000/5 แอมป คาสญเสยสวนประกอกมคา 0.6% ของกระแส Exciting อตราสวน Nominal Kp =

5

1000 = 200

คาสญเสยประกอก I0 =

100

6.0 1000 = 6 A

ใหจ านวนรอกของปฐมภม TP = 1 าใหอตราสวนรอกเทากกอตราสวน Nominal n = 200 เาราะฉะนน ขดทตยภม TS = n Tp = 200 1 = 200

อตราสวนจรง a = n

s

o

I

I = 200

5

6

าสมมตขดทตยภมไมใช 200 แตใช 199 แทนอตราสวนจรงของการแปลงกกการชดเชยจ านวนรอก

a = n

s

o

I

I

= 199

5

6

= 200.2 ดวยเหตนเราจะเหนวา าลดจ านวนรอกขดทตยภมคาใกลเคยงอตราสวน Nominal

28

โดยปกตจ านวนรอกของขดทตยภมทดทสดคอ มคาเทากก 1 หรอใหนอยกวา 2 เาอคาอตราสวนจรงของการแปลงมคาเทากกอตราสวน Nominal ของหมอแปลง มมเฟสจะผดาลาดนอยลงขนกกผลของการเปลยนจ านวนรอกทตยภม 1 รอก หรอ 2 รอก การแกไขโดยการลดจ านวนรอกทตยภม เาอใหคากระแสและความตานทานของเกอรเดนเปนจรงน ในหมอแปลงกระแสเราเรยกวา การชดเชย (Compensated)

2.9 โครงสราง (Construction) [3] 2.9.1 แบบวาวน (Wound) เปนหมอแปลงกระแสทจะมขดปฐมภมมากกวาหนงขด ากจนเตมกนแกนเหลก

ภาาท 2.18 หมอแปลงกระแส Wound Type 2.9.2 แบบบาร (Bar) หมอแปลงกระแสแกกการน ขดปฐมภมจะประกอกดวยการทมขนาดาอเหมาะและแกกรอกเปนสวนหนงของหมอแปลง ภาาท 2.19 และ 2.20 แสดงหมอแปลงแกกวาวน (Wound) และแกกการ (Bar) แกกของหมอแปลงทงาย ๆ ทใชในหมอแปลงกระแสจะท าลกษะเปนวงแหวนหรอแกกหนาตาง ๆ ภาาท 2.27 แสดงแกกทวไปทนยมใชคน แกกสนาม (Stadium) แกกวงกลม (Circular) และแกกสเหลยม (Rectangular) ส าหรกแกน าเปนโลหะผสมนเกล หรอ Oriental

29

Electric Steel มกจะใชกกหมอแปลงแกก Wound แตหมอแปลงกระแสทใช Hot Rolled Steel จะประกอกดวยปอกวงแหวน แลวคอยานขดลวดปฐมภม หลงจากนนจะมฉนวนหมอกชน โดยการใช Elephantine หรอ านรอก ๆ แมวาแกนนจะมฉนวนอยตรงกลาง กตองระวงขดทตยภมจะสมผสได เนองจาก กท าลายทางดานกล ขนอยกกความชนของมม

ภาาท 2.19 หมอแปลงกระแสแกก Bar Type

ภาาท 2.20 Stampings for Window Type Current Transformer ก. Stadium ข. Circular ค. Rectangular การานขดลวดทตยภมลงกนแกนจะท าดวยเครองานลวด (Toroibal Winding Machine) เวนแตการานดวยมอยงเปนทนยมส าหรกการานในจ านวนรอกนอย ๆ หลงจากนนานขดลวดทตยภมลงกนแกนเสรจแลวหมอแปลงแกกวงแหวนกจะานดวยเทปภายนอกอกครง

ก. ข. ค.

30

หมอแปลงกระแสแกกวงแหวนมลกษะใกลเคยงกกแกก Bushing Type ซงตามความเปนจรงแลวแยกไมออกจากหมอแปลงวงแหวน แตตวทจะใชแยกไดกคอหมอแปลงกระแสทมขดปฐมภมปองกนฉนวนดวยน ามนทปลาย Bushing ของ Power Transformer หรอน ามน Circuit Breaker หมอแปลงแกนแกก Split แกนจะ กแยกออกเปนสองสวนโดยแตละสวนแยกโดยใชกราวดหรอชองวางอากาศ (Lopped Gap Faces) หมอแปลงกระแสแกกนจะใชเปนตวน าทางปฐมภม (On Sice) ส าหรกการท าเปนตวน า าวรหรอชวคราว ในหมอแปลงกระแสแกกการ แกนและขดลวดทตยภมจะเหมอนกกแกกวงแหวนแตขดปฐมภมเายงขดเดยวและฉนวนตลอดตวน าการฉนวนกนตวน าปฐมภมอาจเปนหลอดกระดาษหรอเรซนหอหมโดยตรงและตดตงกนการ หมอแปลงกระแสแกกวาวนทใชส าหรกโวลทเตจต าขดลวดทตยภมจะานกนแกนแกกเกอรไรด (Beaker rite) หรอกอกกน (Bobbin) และตวน าปฐมภม าไมานทกขดทตยภมทมฉนวนเหมาะสมหมไวทานแยกโดยใชเทปหรอวสดทเปนฉนวนานรวมกนกนแกนเดยวกนในการผลตหมอแปลงกระแสแผนเหลกกาง ๆ ทน ามารวมกน ตองการอะไรกางเปนสงทตองาจารามากกวาหมอแปลงธรรมดา เาอทจะท าใหคา Reluctance ต าลงและ าจะท าใหกระแสเหนยวน าแมเหลกนอยทสด กางครงกตองใชวธตดแกนเมอไหรกตามทานขดลวดทตยภม ควรจะานใหตลอดความความยาวของแกนขดลวดทตยภมควรมชองวางทเหมาะสมในเวลาาน และฉนวน ระหวางทตยภมกกแกนควรจะมความตานทานโวลเตจไดสง ในกร าขดลวดทตยภมเกดวงจรขาดและขดปฐมภมยงมกระแสไหลผานอยและในกรจ านวนรอกของขดทตยภมมากกตองานหลายชน เทคนคการานขดทตยภมเปนสวน ๆ จะ กน ามาใชเาอลดคาาค (Peak) โวลเตจระหวางชนลงได สวนการานขดปฐมภมของหมอแปลงกระแสไมคอยจะมปญหามากนกแตมนมความส าคญทตองายายามใหขดปฐมภมและขดทตยภมอยในต าแหนงทด เาอท าใหคา Assail Forces ของทงสองขดนอยทสดทเกดจากกระแสลดวงจรทขดปฐมภม กระานลวด (Windings) การานขดลวดควรใหใกลกนมากทสด เาอลดคาความตานทานรวไหลของทตยภม เาราะคาความตานทานรวไหลนเามมากขนจะท าใหเกดคาความผดาลาดมากขนดวย ลดทองแดงขนาดานทหนาตดประมา 3 ตารางมลลเมตร กใชกอยในการานขดทตยภมขนาด 5 แอมป ลวดทองแดงเปลอย (Copper Strip) จะใชในการานขดปฐมภม ส าหรกขนาดกจะขนอยกกกระแสทไหลผานขดปฐมภมนนเมอคาใชปฐมภมแกก Bar เสนผาศนยกลางภายนอกของหลอด จะตองใหญาอทจะเปนฉนวนไมใหแรงดนทเามขนออกมาสผวนอกได การานลวดกตองออกแกกใหด แขงแรง ทนทานตอการ กท าลายโดยเฉาาะเมอเกดการลดวงจรจะตองทนแรงทเกด

31

จากการลดวงจรอยางมาก เาอไมใหระกกทมหมอแปลงกระแสตออยเสยหายได การานขดลวดกตองานลกษะแยกกนและมฉนวนกน ซงอาจเปนเทปหรอวานช ส าหรกหมอแปลงทใชกกแรงดนต า าเปนหมอแปลงส าหรกแรงดนสงกวา 7 kv ฉนวนกจะตองใชเปนน ามนแทน

2.9.3 โครงสรางภายนอกของหมอแปลงกระแสแบบรอยสายผาน หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผาน หมาย ง หมอแปลงกระแสแกกทมานขดลวดทตยภมกกแกนเหลกเทานน ส าหรกทางดานปฐมภมนน ใชการรอยสายไฟผานชองเปดทะลทท าไว ซงมอยดวยกน 3 แกก คอ 1. แกกรอยสายผานทมชองรอยสายเปนชองกลม (Epoxy Resin Mold) หมอแปลงกระแสแกกชองกลม เปนแกกทใชกกสายไฟหรอสายเคเกลไดโดยการรอยผานโดยตรงหมอแปลงกระแสแกกนขว k และ L ทางดานปฐมภมจะอยขางเดยวกกขว K และ I ของดานทตยภมตามล าดกตามภาาท 2.21 หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผานสามาร จะเปลยนอตราการแปลงกระแสโดยวธการรอยสายผานดงภาาท 2.21

ภาาท 2.21 หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผาน

32

2. หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผานแกกชองสเหลยม (Epoxy Resin Mold Type) หมอแปลงกระแสแกกนเปนแกกทชองทใหตวน าทางดานปฐมภมผานมรปเปนรปสเหลยมเหมาะสมส าหรกใชกกตวน าทางดานปฐมภมทเปนรปแ กทองแดง ดงภาาท 2.23 และ 2.24

ภาาท 2.22 หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผานชอง ก.แกกรอยสายผานชองสเหลยมแนวตง ข.แกกรอยสายผานชองมตวน า

ก.

ข.

33

ภาาท 2.23 หมอแปลงกระแสแกกรอยสายผานแกกชองสเหลยมแกกแนวนอน 3. หมอแปลงกระแสแกกกานตวน า หมอแปลงกระแสแกกนเปนแกกทตวน าดานปฐมภมเปนกานโลหะมการานเายง 1 รอก ใชส าหรกคากระแสปฐมภมทมคา

2.10 แคลปม - ออน แอมปมเตอร (Clamp - on Ammeters) [3] หมอแปลงกระแสและลวดตวน าทมกระแสไฟฟาไหลผาน วงจรกรดจเรกตฟลายเออร และดซ แอมปมเตอร รวมกนทงหมดจะเปนอปกรส าหรกเปนมเตอรวดไดโดยแกนของหมอแปลงสามาร แยกออกได โดยอาศย Trigger Switch เาราะฉะนนแกนหมอแปลงกสามาร จก (Clamp) กกลวดทมกระแสไฟฟาไหลผาน เาอท าการวดกระแสไดและการปรกแตงในการอานจ าเปนตองมชนทความตานทานของวงจรมลล-แอมปมเตอร ขนาด 0.5 A ง 600 A มาตอเาอใหกระแสทวดแกงการไหล เาอจะวดไดคา กตอง

34

ภาาท 2.24 Clamp - on Ammeter Clamp - on Transformer แ ก ก น (ห ร อ Split Core Transformers) จ ะ ใ ช ร ว ม ก กแอมปมเตอร ซงหมอแปลงแกกนจะออกแกกใชขดลวดปฐมภมปฐมภม และขดลวดทตยภมใชกกโวลตเตจ 5 kv ได Clamp on Transformer มหลายแกกหลายชนด ซงสามาร ใชวดกระแสไดในสายสง รวมทงวดคา Reactive Power Factor

2.11 ผลของวงจรเปดทางดานทตยภม (Effect of Secondary Open Circuit) [11] หมอแปลงกระแสมกใชกกวงจรปดทางดานทตยภม เชน แอมปมเตอร วตตมเตอร คอยสกระแส รเลยคอยล แตกมขอควรระวง ซงไดมาจากการสงเกตการใชหมอแปลงกระแสาอสรปไดดงน ตองไมไดหมอแปลงกระแสตอกกดานปฐมภมทมกระแสไฟฟา โดยททางดานทตยภม ลอย ๆ ไมไดตออะไรเลย ซงขอควรระวงนส าคญมาก เาราะจะท าใหเกดอนตรายตอหมอแปลงและผปฏกตงานใชหมอแปลงนนอย สาเหตทเปนอนตรายาอจะอธกายไดดงตอไปน ความแตกตางระหวางหมอแปลงก าลง (Power Transformer) และหมอแปลงกระแสกคอ หมอแปลงก าลงนนในขะทขดปฐมภมมกระแสไหลสงจะท าใหเกดกระแสไหลในขดทตยภมดวย แตหมอแปลงกระแสนนจะตอเขากกกระแสไฟฟาทไหลเขาขดปฐมภมไมสามาร ทจะควกคมไดหรอขนอยกกเงอนไขของดานทตยภม (ยกเวนแตกรทใชกกวงจรทมแรงดนต า กระแสในขดปฐมภมของหมอแปลงกระแสจะไมมผลอะไรกกทางดานทตยภม)

35

หากการท างานปกตของหมอแปลงกระแสนนขดปฐมภมและขดทตยภมจะสราง m.m.f. กจะเหลอนอย คา m.m.f. ทเหลอนอยนจะท าใหเกดฟลกทแกนเหลก ซงความหนาแนนของฟลกกจะต าไปดวย จงท าใหเกดแรงเคลอนเหนยวน าทขดทตยภมเปนจ านวนนอยดวย าหากเราเปดวงจรททตยภมในขะทขดปฐมภมยงมกระแสไฟฟาอยเหมอนเดม ขดปฐมภมกยงมคา m.m.f. อย แตทางดานทตยภมนนคา m.m.f. เปนศนยแลว ดงนน คา m.m.f. ทงหมดจรงเทากก m.m.f. ของปฐมภม ซงมคาสงมาก คา m.m.f. ทสงมากนจะท าใหเกดฟลกทแกนเหลกจน งจดอมตว เาราะฉะนนกจะท าใหเกดแรงดนเหนยวน ามหาศาลทขดทตยภมจนฉนวน กท าลาย (แมวาหมอแปลงกระแสในปจจกนนจะออกแกกใหฉนวนทนแรงเคลอนนได) กจะท าใหเปนอนตรายตอผปฏกตงานกกหมอแปลงขะนนรวมทง Eddy Current และ Hysteresis Lossed จะสงมากดวย จนท าใหเกดความรอนสงทหมอแปลง แมวา าไมเหตการขางตนดงกลาว แกนเหลกกจะ กท าใหกลายเปนแมเหลก าวร และคาอตราสวนและมมเฟสกจะผดาลาดไป หมอแปลงกระแสจ านวนมากจะ กใชกกการตอวงจรปด หรอตอเขากกสวทชทขวของทตยภมเสมอ ขดทตยภมจะปลอดภย เมอไดน ามาตอเขากกอปกรการวดเนองจากอปกรการวดเหลานเปนเหมอนวงจรปดตลอดเวลา เาราะมคาความตานทานของ Burden เชนแอมมเตอร วตตมเตอร ทมคอยลกระแสทมคาต า

ภาาท 2.25 การตอขดลวดทตยภมของหมอแปลงกระแสจะตองไมมอปกรตดตอนวงจร เชน ฟวส การตดวงจรการวดของขดลวดทตยภมออกชวขะ ท าใหเกดเสนแรงแมเหลกตกคางทแกนเหลก เนองจากอสเตอรรชส และเมอตอวงจรเขาไปใหม ท าใหการเทยกกระแสไฟฟาของหมอแปลงกระแสไฟฟานไดคาไม กตอง เนองจากแมกเนไตซงเครฟ เลอนต าแหนงออกไปแลว และนอกจากจะเปนอนตรายตอผปฏกตงานแลว นอกจากนนขดลวดปฐมภมยงมแรงเคลอนไฟฟาดานกกแรงเคลอนของระกก ซงท าใหหมอแปลงกระแสท าหนาทเหมอนเปนโชคตวหนงซงตออยในวงจร

36

ภาาท 2.26 ขอกเขตแมกเนไตซงเครฟท กใชงาน

2 .11 .1 ก าร เปน แม เหลกถ าวรและการคลายความ เปน แม เหลก (Permanent Memorization and it demagnetization) การเปนแมเหลก าวรของแมเหลก อาจขนอยกกเหตผลตอไปน 1. เมอทางดานทตยภมเปนวงจรเปดในขะทดานปฐมภมยงมาลงงานหรอกระแสไหลอยจะท าใหเกดแรงเหนยวน าแมเหลกอยางมาก ซงแรงเหนยวน าแมเหลกนจะท าใหเกดฟลกทแกนเหลก และความหนาแนนของฟลกทเกดจากแรงเหนยวน าแมเหลกนเมอหมดสนไปมนกจะเกดเปนก าลงแมเหลกขนอยางมากทเดยว 2. เกดจากสวทยชง ชวประเดยวท าใหเกดการเปนแมเหลก าวรขนได 3. การเปนแมเหลก าวรของแกนแมเหลก อาจมผลจากการทมไฟ D.C. ไหลผาน เาอทดสอกความตานทานหรอตรวจสอกหาขวกไดนอกจากนนการเปนแมเหลก าวรอาจเกดจากการทกระแสลดวงจรชวประเดยวในสายสง ซงกระแสวงจรช วประเดยวน (Transient Shot Circuit Current) มทงไฟ A.C. และไฟ D.C. อย ในปจจกนนการเปนแมเหลก าวรของแกนเหลกในหมอแปลงกระแสไฟฟาอาจจะท าใหความซมซากของฟลกลดลงในขะทหมอแปลงกระแสท างานปกต เาราะฉะนนกอนน าหมอแปลงกระแสไปใชงานตามปกต ควรก าจดการเปนแมเหลก าวรออกเสยกอน

37

2.11.2 การคลายความเปนแมเหลกของแกนเหลก (Demagnetization of Core) วธท 1 คอ ใหมกระแสไหลผานเขตปฐมภมมคาเทากกกระแสทไหลผานขดปฐมภมเมอดานทตยภมเปนวงจรเปด กระแสของปฐมภมจะเคลอนจากชดก าเนดกระแสสลกมอเตอร ซงมอเตอรจะเปนตวขนานทท าใหกระแสลดลง ความเรวของชดก าเนดกจะต าลงโวลทเตจของชดก าเนดกจะต าลงไปเปนศนย จ านวนสนามแมเหลกทแกนเหลกกจะท าใหขนาดลดลงจนกระทงเปนศนย วธท 2 คอใหกระแสทไหลผานปฐมภม และดานทตยภม มความตานทานปรกคาไดหลายรอยโอหมตอกกดานทตยภมอย คาจ านวนนจงเปรยกเสมอนเปนหมอแปลงวงจรเปด ความตานทานดานทตยภมนจะคอย ๆ ปรกลดลงไปใกลกกศนยมากทสดเทาทท าได นนหมายความวา ความเปนแมเหลกของแกนเหลกหมอแปลงกระแสกจะคอย ๆ ลดลงจากคาสงจน งคาปกต

ภาาท 2.27 Demagnetization of C.T. Core

2.12 ประเภทของหมอแปลงกระแส [12]

หมอแปลงกระแส (Current Transformer) หรอ C.T. โดยทวไปสามาร แกงออกตามวต ประสงคในการใชงานเปน 2 ชนดใหญ ๆ คอ 1. หมอแปลงกระแสส าหรกการวด (Measuring of Current Transformer) หมอแปลงกระแสแกกนใชวดคากระแสโหลดตามปกต โดยทวไปออกแกกมาเาอใหมความแมนย าในการวดคากระแสโหลดอยในชวง 10-120% ของคาากดกระแสไวส าหรกจายโหลดใหกกมเตอรตาง ๆ เชน แอมมเตอร วตตมเตอร

38

2. หมอแปลงกระแสส าหรกการปองกน (Protective Current Transformers) หมอแปลงกระแสแกกนออกแกกมาเาอใชจายกระแสใหกกรเลยปองกน ออกแกกมาใหมความแมนย าในการวดกระแสจน ง 10 เทา หรอ 20 เทา ของากดกระแส รเลยปองกนหลายชนดตองการคาปรมากระแสลดวงจรท กตองไวใช เชน รเลยกระแสเกนแกกผกผนกกเวลา กระแสเกนมากขนจะยงท างานเรวขน รเลยวดระยะทาง จ าเปนตองใชคากระแสในการค านวหาคา Impedance เปนตน คากระแสลดวงจรสวนใหญจะมคามากกวากระแสากด 10 ง 20 เทา 2.12.1 การแบงชนความแมนย าของหมอแปลงกระแส (Classification of Current Transformer) จากหวขอ 2.11 เราทรากวาสามาร จ าแนกแกงออกตามวต ประสงคของการใชงานได 2 ประเภท ไดแก 1. หมอแปลงกระแสส าหรกใชงานกกการวด ประกอกดวยชนความแมนย า 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0 และ 5.0 โดยมขดจ ากดของความคลาดเคลอนแสดงไวในตารางท 2.3 และตารางท 2.4 ซงเปนขอก าหนดของมาตรฐาน BS 3938 (1973) ตารางท 2.2 ขดจ ากดของความคลาดเคลอนส าหรกหมอแปลงกระแสใชงานกกการวดชน 0.1-1.0 ชนความแมนย า + เปอรเซนตความคลาดเคลอนของกระแส

(อตราสวน) ทเปอรเซนตของกระแสพกด มมเฟสในหนวย Minutes*

ทเปอรเซนตของกระแสพกด 10-20%

(ไมรวม 20%) 20-10%

(ไมรวม 100%) 100-120%

10-20% (ไมรวม 20%)

20-100% (ไมรวม 100%)

100-120%

0.1 0.25 0.20 0.10 10 8 5 0.2 0.50 0.35 0.20 20 15 10 0.5 1.00 0.75 0.50 60 45 30 1.0 2.00 1.50 1.00 120 90 60

*1 Minutes = 601

องศา

39

ตารางท 2.3 ขดจ ากดของความคลาดเคลอนส าหรกหมอแปลงกระแสใชงานกกการวดชน 3.0 และ 5.0

ชนความแมนย า + เปอรเซนตความคลาดเคลอนของกระแส (อตราสวน) ทเปอรเซนตของกระแสพกด

50% 120%

3.0 1.0 3.0 5.0 5.0 5.0

2. การระกระดกความ กตอง ส าหรกหมอแปลงกระแสระดกความ กตอง (Accuracy Class) โดยทมการยอมรกไดเปอรเซนตคาผดาลาดของกระแสจะเกยวของกกระดกกระแสทก าหนไวตาม Accuracy Class 3. มาตรฐานของระดกความ กตอง มาตรฐานของระดกความ กตอง จากการจดของหมอแปลงกระแสจะเกยวของกกระดกกระแสทก าหนดไวตาม Accuracy Class 4. ขอกเขตคาผดาลาดของกระแสและแรงเคลอน จากระดกท 0.1-0.2-0.5 และ 1 คากระแสผดาลาดและแรงเคลอนของระดกความ จะไมมากกวาทระกไวในตารางท 2.3 เมอเกอรเดนทางดานทตยภมจากระดกตงแต 25%-100% ของระดกคาเกอรเดนจากระดกท 0.2 S และ 0.5 S คากระแสผดาลาด และแรงเคลอนของหมอแปลงกระแสเาอประโยชนใหเศษ (จดส าคญในการตอเครองมอวดทางไฟฟาทเหมาะสม คากระแสจะอยระหวาง 50 มลลแอมปและ 6 แอมป มกจะอยระหวาง 1% จน ง 120% ของระดกกระแส 5 แอมป) ระดกความ จะไมมากไปกวาทใหไวใน ตารางท 2.2 เมอเกอรเดนทางดานทตยภมมคาตงแต 25% ง 100% ของคาเกอรเดน คาทจะเหมาะสมส าหรกอตราสวน 25/5, 50/5 และ 100/5 โดยดอยางละเอยด เาอทจะใหไดกระแสทางดานทตยภม 5 แอมป ระดกท 3 และ 5 กระแสผดาลาดทระดกความ นน ๆ จะมคาไมเกนกวาคาทใหไวในตารางท 2.3 เมอคาเกอรเดนทางดานทตยภมเรมตงแต 50% ง 100% ของคาเกอรเดน คาเกอรเดนทางดานทตยภมไวเาอทดสอกวาจะมคาเาาเวอรแฟคเตอรมากกวา 0.8 Lagging เมอเกอรเดนนอยกวา 5 VA ทเาาเวอรแฟคเตอรเทากก 1 หากวาไมมกรอกหรอโครงสรางจะทดสอกเกอรเดนนอยกวา 1 VA 5. ขอกเขตความสามาร ของกระแสหมอแปลงจะมระดกความ กตอง (Accuracy Class) 0.1 ง 1 จะก าหนดใหขอกเขตของกระแสใหสามาร ยอมรกไดตามตองการโดย

40

- ความสามาร ของกระแสทท าใหเกดความรอนซงจะมมากจากกระแสทางดานปฐมภมจะแสดงออกมาเปนเปอรเซนตของคากระแสทางดานปฐมภม - ระดกของคากระแสผดาลาดและแรงเคลอน ก าหนดไว 120% ของกระแสทางดานปฐมภมในตารางท 2.3 จนกวาจะ งขอกเขตของกระแสทางดานปฐมภม คามาตรฐานของขอกเขตความสามาร ของกระแสทางดานปฐมภมจะม 120% 150% และ 200% ของคากระแสทางดานปฐมภม

2.13 การตอหมอแปลงกระแส (CT Connection) [10] โดยทวไปหมอแปลงกระแสจะตอกกวงจร 3 เฟส ซงมรปแกกการตอทแตกตางกน 3 อยางดงน 1. การตอแบบวาย (Wye Connection) การตอแกกวายหมอแปลงกระแสจะตอเขาทแตละเฟสและทางดานทตยภมกตอเขากกเฟสรเลย (51) เาอตรวจวดฟอลตในแตละเฟส ส าหรกระกกทตอลงจะมรเลย (51N) ตอเขากกจดตอรวมลงดนของหมอแปลงกระแสเาอตรวจวดกระแสโหลดทไหลในนวทรอนหรอลงดน ามรเลย (51) ไมสามาร ตรวจวดกระแสฟอลตทไหลลงดนได เราจะตอหมอแปลงกระแสลกทสเขากกสายตวน านวทรอน ดงแสดงในภาาท 2.34 ส าหรกกระแสทตยภมจะมเฟสเดยวกน

41

ภาาท 2.28 การตอหมอแปลงกระแสแกกวาย 2. การตอแบบวหรอเดลตาเปด (Vee or Delta Connection) โดยานฐานแลวการตอหมอแปลงกระแสแกกวจะเหมอนแกกวาย เายงแตจะมเฟสหนงทไมตอหมอแปลงกระแส ดงนนจงใชหมอแปลงเายงสองลก ดงแสดงในภาาท 2.29 การตอหมอแปลงแกกวน ามาใชส าหรกตรวจวดฟอลตแกกสมมาตรสามเฟส และการฟอลตระหวางเฟส ( Phase-to-Phase ) ส าหรกการตรวจวดฟอลตลงดนจะตองใชหมอแปลงกระแสล าดกศนยและรเลย (51GS) โดยน าทงสามเฟส และนวทรอน ( าระกกมสายนวทรอน ) ตองน ามาผานหมอแปลงล าดกศนย

42

ภาาท 2.29 การตอหมอแปลงกระแสแกกวหรอเดลตาเปด 3. การตอแบบเดลตา ( Delta Connection ) การตอแกกเดลตาตองใชหมอแปลงกระแสสามลก โดยน าขดลวดทตยภมมาตอกนแกกเดลตากอนทจะน ามาตอเขากกรเลย การตอแกกเดลตาใชส าหรกการปองกนหมอแปลงก าลงทมการตอขดลวดแกกเดลตา - วาย ดวยรปแกกของรเลยผลตางซงการปองกนหมอแปลงก าลงดวยรปแกกนหมอแปลงกระแสทตอทางดานเดลตาของหมอแปลงก าลงจะตอแกกวาย และหมอแปลงกระแสทางดานวายจะตอแกกเดลตา ขอควรจ าการตอหมอแปลงกระแสแกกเดลตาจะท าใหมกระแสไหลไปยงรเลยเทากก 3 เทาของกระแสทตยภม ดงนนจงควราจาราการเลอกากดกระแสปฐมภมของหมอแปลงกระแสเมอจะน ามาตอแกกเดลตาส าหรก ภาาท 2.30 แสดงการตอหมอแปลงกระแสแกกเดลตาและ าน ามาประกอกรวมกก ภาาท 2.31 โดยการตอขดลวดท างานของรเลยเขากกจกตอรวมสายกราวดของหมอแปลงกระแสกจะไดรปแกกการปองกนดวยรเลยผลตางอยางสมกร

43

ภาาท 2.30 การตอหมอแปลงกระแสแกกเดลตา

2.13.1 การตอหมอแปลงกระแสกบรเลยวดคาผลตางปองกนสายสง 1 เฟส

หลกการท างานของการปองกนแกกวดคาผลตางตามวงจรในภาาท 2.31 คอเมอไมเกดผดปกตขนทภายในเขตปองกนหรอระกกยงท างานในสภาวะปกต กระแส 1I และ 2I จะมปรมาเทากนซงจะท าใหกระแสไหลผานรเลยมคาเทากก 0 แอมป แต าเกดเหตการผดปกต (ลดวงจร) ภายในเขตปองกนจะท าใหมปรมากระแส 1I และ 2I ไมเทากนท าใหมกระแสไหลผานรเลย ดงนน การตรวจจกกระแสทไหลผานรเลยเปนการตรวจจกเหตการผดปกต (ลดวงจร) ภายในเขตปองกนนนเอง

ภาาท 2.31 การตอหมอแปลงกระแสกกรเลยวดคาผลตางปองกนสายสงแกก 1 เฟส

44

2.14 หมอแปลงกระแส (Current Transformer) [10] โดยทวไปหมอแปลงกระแสมมาตรฐานากดของกระแสทตยภมเทากก 5 A และขดลวดของหมอแปลงกระแสยงสามาร ทนตอกระแสเกนากดไดประมา 10 หรอ 20 เทาของากดกระแสปกตในชวงระยะเวลาสน ๆ โดยขดลวดไมไดรกความเสยหาย ซงเหตการนจะเกดขนกกหมอแปลงกระแสกอย ๆ ในระหวางทมการลดวงจรขนในระกกไฟฟาก าลง ดงนนการาจาราเลอกอตราสวนกระแสของหมอแปลงกระแสไดอยาง กตองและเหมาะสมท าใหลดความเสยงทจะเกดความเสยหายตอหมอแปลงกระแสเอง และความผดาลาดในการท างานจนท าใหอปกรอน ๆ ในระกกไดรกผลกระทกไปดวย ส าหรกมาตรฐานอตราสวนกระแสของหมอแปลงกระแสไดในตารางท 2.4 ตารางท 2.4 มาตรฐานอตราสวนกระแสของหมอแปลงกระแส

อตราสวนกระแส อตราสวนกระแส อตราสวนกระแส 50 : 5

100 : 5 150 : 5 200 : 5 250 : 5 300 : 5 400 : 5 450 : 5

500 : 5 600 : 5 800 : 5 900 : 5

1000 : 5 1200 : 5 1500 : 5 2000 : 5

2500 : 5 3000 : 5 3500 : 5 4000 : 5 5000 : 5 6000 : 5

การาจาราเลอกใชหมอแปลงกระแสสงทตองาจาราในการเลอกใชหมอแปลงกระแสมดงน 1. ากดกระแสตอเนอง ทางดานปฐมภมและทตยภม 2. ากดแรงดนดานปฐมภม โดยปกตทวไปหมอแปลงกระแสสามาร ท างานไดตอเนองสงกวา 10 เปอรเซนตของากดดานแรงสงากดแรงดนหมอแปลงกระแสดานแรงดนสง

45

ตารางท 2.5 ากดแรงดนดานแรงสงของหมอแปลงกระแส

ชนแรงดนของฉนวน (Insulation class)

แรงดนระบบสงสด

(KV)

ความคงทนแรงดนไฟฟาท

ความถไฟฟาก าลง

(KV)

พกดแรงดนอม

พลต (BIL) (KV)

VDE : 10 N , IEC/BS : 12 KV ANSI : 8.7 KV

12 36 75

VDE : 15 N , IEC/BS : 17.5 KV ANSI : 15 KV , 18 KV

24 55 125

VDE : 25 N,30 N, IEC/BS :36 KV ANSI : 25 KV, 34.5 KV

38 75 200

3. ากดกระแสความรอนกระแสสงสด เปนคาความสามาร ของกระแสลดวงจรสมมาตรในเวลา 1 นาท โดยทขดลวดของหมอแปลงกระแสมอหภมไมเกนจนกระทงขดลวดเสยหาย เชน ากดกระแสความรอนสงสดของ CT 120 kA ในเวลา 1 วนาท 4. ความแมนย า ขดความสามาร ของรเลยขนอยกกความแมนย าของหมอแปลงกระแส 5. คาเกอรเดน เปนคาากดโหลดหมอแปลงส าหรกเครองวดและรเลย ทตอกกดานทตยภมของ CT มหนวยเปน VA ดงตารางท 2.6 ากระแสทตยภม 5A อมามแดนตของหมอแปลง กระแส 2 โอหม ฉะนนขนาดเกอรเดนของหมอแปลงกระแสจะมคา 50 VA (I2Z = 52 x 2= 50VA) ตารางท 2.6 เกอรเดนมาตรฐานของหมอแปลงกระแส

คาเบอรเดน VA

ความตานทาน(Ω )

อนดกแตนซ (mH)

อมพแดนต

(Ω)

เพาเวอรเพกเตอร

(P.F) 2.5 0.09 0.116 0.1 0.9* 5.0 0.18 0.232 0.2 0.9*

12.5 0.45 0.58 0.5 0.5**

46

ในการเลอกอตราสวนของกระแส ( Current Ratio ) จะตองาจารากระแสสงสดเปนหลก โดยภายใตภาระโหลดสงสดกระแสทตยภมจะตองไมเกนากดกระแสสม าเสมอ ( continuous Current Ratio ) ของรเลยอตราสวนผดาลาด ( Ratio Error ) ของหมอแปลงกระแสขะเกดกระแสฟอลตสงสดจะตองไมรายแรงจนรเลยไมท างานตามทตองการ หมอแปลงกระแสทมอตราสวนผดาลาดสงสดจะมขนาดแกนเหลกขนาดเลกและราคา กกวา การเลอกหมอแปลงกระแสส าหรกใชงานในระกกหนง ๆ ควรใชหมอแปลงกระแสทมความแมนย าสงาอเหมาะกยระกกนนทงนเาราะการใชหมอแปลงกระแสทมความแมนย าสงเกนความจ าเปนกท าใหตนทนสงเกนไป ในปจจกนรเลยทใชจ านวนมากมเวลาการท างานสนมาก ขอควรระวงทส าคญกคอหมอแปลงกระแสจะตองมแกนเหลกใหญาอสมควรทจะไมเกดการอมตวภายใตภาวะทรานเชยนต

2.15 การก าหนดขวของหมอแปลง [10] 1. Terminal Marking – General Rulen การก าหนดจดตอจะท าเครองหมายท - ขดลวดทางดานปฐมภม และ ดานทตยภม - กางสวนของขดลวด - การเทยกขวของขดลวดและกางสวนของขดลวด - ระหวางกลางจดตอ 2. วธการทดสอกขวทจดตอจะแสดงใหเหนอยางชดเจนทงคกนผวหนงหรออยใกลๆ กน 3. การแสดงขวตอการก าหนดขวของหมอแปลงกระแสมเครองหมายแสดงตาม ตารางท 2.7

47

ตารางท 2.7 ขวตอของหมอแปลงกระแส

Primary terminal Secondary terminal

Primary terminal Secondary terminal

4. เครองหมายทใชเทยกเคยงข ว จากการทก าหนดข วตอเปน P1 S1 และ C1 จะเหมอนกกขวทใชทว ๆ ไปท าใหเขาใจงายขน 5. อตราการก าหนดขวลงกนเนมเาลทหมอแปลงกระแส จะก าหนดขวตามกรษทผผลตหรอโดยกคคลก าหนดใหเหมอน ๆ กน - ตามล าดกตวเลขหรอ ชนดการออกแกก , เลอกเอาทงสองแกก - ตามระดกกระทางดานปฐมภม และทางดานทตยภม : เชน

Kn = I n / I nA ( e.g Kn = 100 / 5A )

p s - ตามขนาดของแรงดน - ตามระดกของเอาทาตเหมอนยานของความ กตอง ารอมทงรายละเอยดการแนะน าตาง ๆ

48

ขอสงเกต ควรจะก าหนดต าแหนงของขดลวดทางดานทตยภมเปนชน ๆ ( เชน 15 , 15 VA, class 0.5: 25, 30 VA class 1) 6. โดยปอนแรงดนสง ๆ ( เชน 1.2 KV or 145 KV) 7. ตามระดกฉนวน ( เชน 6 / - KV or 275 / 650 KV) ขอสงเกต ขอ 6 และ ขอ 7 จะท าการก าหนดทละชน( เชน 1.2 / 6 – KV หรอ 145 / 275 / 650 KV) หากกอกต าแหนงของหมอแปลงกระแสไมละเอยดใหดทเาลท ( Plate) กอกคสมกตของหมอแปลง

2.16 การก าหนดขวของหมอแปลงกระแส [13]

เนองจากขดดานทตยภมของหมอแปลงกระแสจะตออยกกวงจรปองกนทมความส าคญและคอนขางซกซอน จงตองใหความส าคญในการก าหนดขวของหมอแปลงกระแสใหชดเจน การก าหนดขวหรอการก าหนด Dot หรอ Polarity ของหมอแปลงกระแสเปนการแสดงความสมานธระหวางทศทางของกระแสทางดานปฐมภมและทตยภม การก าหนดขวของหมอแปลงกระแสสามาร ใหเปนจดทก (Dot) ทแสดงปลายดานเรมตนของขดทงสอง และจากปลายดานนจะเปนการานไปในแกนดวยทศทางเดยวกน (ตามเขมหรอทวนเขมเหมอนกน) ดงนน ากระแสไหลเขาดานจดก าหนดของดานปฐมภมกจะท าใหกระแสไหลออกทางดานจดก าหนด ของดานทตยภม (กระแสทงสองมมมเฟสเดยวกน) การก าหนดอกวธหนงคอใชตวอกษรก ากกทแตละดานของขดลวด ดงแสดงในภาาท 2 .32

ภาาท 2.32 การก าหนดขวของ CT

49

2.16.1 การตรวจสอบหมอแปลงกระแส

การตรวจสอกหมอแปลงกระแสนนมขนตอนทวไปดงตอไปน การตรวจสอกหมอแปลงกระแสเกองตนประกอกดวย

a. การตรวจหมายเลขหรอรหสสนคา (Serial Number) หรอหมายเลขรน (Model Number) ซงเปนขอมลส าคญในการน าไปอานรายละเอยดคสมกตของหมอแปลง (Specification) ทผผลตไดทดสอกไวและยงมประโยชนในการชวยใหมนใจวาหมอแปลงกระแสทจะซอนนเปนแกกเดยวกกของเดมเมอตองท าการซอหมอแปลงกระแสมาเปลยนหรอเกกไวส ารองดวย

b. อตราสวนหมอแปลง (Turn Ratio) ซงเปนขอมลทส าคญทสดในการใชงานหมอแปลงกระแส อตราสวนของหมอแปลงจะสามาร ตรวจดไดจากแผนปายทตวหมอแปลง

c. ประเภทและคาความแมนย าของหมอแปลง (Accuracy Class) ซงตามมาตรฐานจะระกดวยตวเลขและตวอกษรดงแสดงในหวขอท 3 ซงตวเลขตวแรกจะแสดงคาความคลาดเคลอนเปนเปอรเซนตของหมอแปลงกระแส ทงนตองอางองคาเกอรเดนทหมอแปลงตออยดวยดงทไดกลาวไปแลว

d. ตรวจสอกความเรยกรอยภายนอกของหมอแปลงวามการช ารดเสยหายจากการขนสงและมการตดตงทเหมาะสมแขงแรงหรอไม โดยการตดตงหมอแปลงกระแสจะตองไมใชตวน าดานปฐมภมเปนตวยดจกหมอแปลง

2.16.2 การตรวจสอบการตอวงจร

การตรวจสอกนเปนสงส าคญมากในการตรวจสอกหมอแปลงกระแส เนองจากการตอวงจรหมอแปลงกระแสทผดาลาดอาจกอใหเกดปญหาในการท างานของอปกรโดยเฉาาะอปกรปองกนทมตรวจสอกทศทางของกระแสในการท างานดวย าการตอข วหมอแปลงกลกกนกสามาร แกไขโดยการกลกขวทดานทตยภมได การตรวจสอกระยะหางในการตดตง การตรวจสอกนเปนการตรวจสอกเาอความปลอดภยในการใชงาน ซงระยะหางระหวางตวน าปฐมภมและทตยภมไมควรอยชดกนเกนไป (การคดอยางงายระยะหางประมา KV ละ 1 นว) และไมควรมการตดตงเดนคกนไประหวางตวน าดานปฐมภมและทตยภมเนองจากอาจเกดกระแสเหนยวน าในสายตวน าทตยภมจากกระแสดานปฐมภมได และ าเดนสายตวน าทตยภมอยเหนอตวน าปฐมภมกจะตองมการยดจกทคงทน าวรเาอความปลอดภย

50

การตรวจสอกการลดวงจรดานทตยภม

ในกรทวงจรดานทตยภมของหมอแปลงกระแสไมสามาร ตดตงมาจากโรงงานไดกมกจะมการลดวงจรดานทตยภมของหมอแปลงกระแสมา ดงนนจงควรตรวจสอกการตอวงจรดานทตยภมและตรวจสอกคาเกอรเดนใหเรยกรอยกอนจงคอยท าการปลดการลดวงจรดงกลาวกอนการใชงาน (จากหวขอท 2 จะเปนวาไมควรเปดวงจรดานทตยภมของหมอแปลงกระแสในการใชงาน)

2.16.3. การทดสอบคณสมบตทางไฟฟาของหมอแปลงกระแส

การทดสอกคสมกตทางไฟฟาสามาร ท าไดดงตอไปน การทดสอบความตานทานของฉนวน (Insulation Resistance Test) การทดสอกความตานทานของฉนวนจะทดสอกดวยแรงดนไฟฟากระแสตรง 1000 V คาความตานทานฉนวนไมควรต ากวา 100 เมกกะโอหม การทดสอกนอาจสงผลตอรเลยแกกอเลกทรอนกสทตออยในวงจร ดงนนจงควราจารา งความจ าเปนในการทดสอกดวย นอกจากนไมควรท าการทดสอกนกก Bushing CT ของหมอแปลงก าลงขะท งหมอแปลงเปนสญญากาศ เนองจากอาจท าใหเกดการวากไฟตามผวภายใน งหมอแปลงก าลงได

การทดสอบขวของหมอแปลงกระแส (Polarity Test) การทดสอกขวของหมอแปลงกระแสมวธการทนยมใชกนอย 2 วธ คอการทดสอกดวยไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลก ดงตอไปน การทดสอบดวยไฟฟากระแสตรง การทดสอกดวยวธนเปนวธทท าไดงายและรวดเรวแตจะท าใหมฟลกซแมเหลกตกคางอยในตวหมอแปลงได ดงนนจงควรท าการทดสอกการคลกษะการกระตนของหมอแปลงกระแส (Excitation Test) ตามหวขอ 6.4 หลงจากททดสอกแลว วธนจะใชเายงแหลงจายไฟฟากระแสตรง (ซงสามาร ใชแกตเตอร) และโวลตมเตอรวดแรงดนไฟฟากระแสตรง (ควรเปนแกกเขม) และสายตวน า 1. ท าการตอวงจรเาอเตรยมจายแรงดนไฟฟากระแสตรงทขดลวดทตยภม 2. ท าการวดแรงดนทเกดขนทตวน าทางดานปฐมภมตามขวทแสดงกนหมอแปลงกระแส ใชวธวดแรงดนกนตวน าปฐมภม

51

a. าเปนหมอแปลงกระแสทตดอยกกขวของตอของหมอแปลงหรอเครองก าเนดไฟฟากสามาร วดคาแรงดนตกครอมขดลวดของอปกร ทข วได แตควรตรวจสอกวงจรใหแนนอนวาเปนแรงดนทวดแรงดนทเทยกไดกกตกครอมตวน าปฐมภมของหมอแปลงกระแส หรอ

b. าเปนหมอแปลงกระแสทตดอยกกขวของตอของเซอรกตเกรกเกอรกท าการปดหนาสมผสของเซอรกตเกรกเกอรแลวท าการวดแรงดนตกครอมหนาสมผสของเซอรกตเกรกเกอรทขวของเซอรกตเกรกเกอร

3. กรทไมมสญลกษแสดงขวกนตวหมอแปลงกระแส ใหท าเครองหมายไวทขวหมอแปลงกระแส 4. ท าการสกสวตชจายแรงดนไฟฟากระแสตรงเายงชวขะ 5. สงเกตเขมของโวลตมเตอรขะสกสวตช หากเขมเคลอนไปในทศทางกวกแสดงวาขวท ก าหนดไว กตองแลว แต าเขมเคลอนไปทางขวลกแสดงวาการก าหนดขวนไม กตอง

H1

H2

X1

X2

+ -12 V

V

+-

หมอแปลงกระแส 10/5 A

ตวน าปฐมภม

แสดงคา 12/(10/5) = 6 Vชวขณะ

H1

H2

X1

X2

+ -12 V

V

+-

หมอแปลงกระแส 10/5 A

ตวน าปฐมภม

แสดงคา 12/(10/5) = 6 Vชวขณะ

ภาาท 2.33 การทดสอกขวของหมอแปลงกระแสดวยไฟฟากระแสตรง

52

การทดสอบดวยไฟฟากระแสสลบ

วธการนจะซกซอนกวาการใชไฟฟากระแสตรงและสามาร ใชในการทดสอกขวหมอแปลงไดทกชนด โดยจะใชจายแรงดนผานแหลงจายไฟฟากระแสสลกทปรกคาได เชน วารแอค (Variac) และโวลตมเตอรส าหรกวดคาแรงดนไฟฟากระแสสลก โดยมการตอวงจรดงภาาท 2.34

H1

H2

X1

X2

V

หมอแปลงกระแส 15/5 A

VM2แสดงคา 15/(15/5) = 5 V

15 V V

V

VM1แสดงคา 15 V

VM3แสดงคา VM1+VM2 = 20 V

Variac

H1

H2

X1

X2

VV

หมอแปลงกระแส 15/5 A

VM2แสดงคา 15/(15/5) = 5 V

15 V VV

VV

VM1แสดงคา 15 V

VM3แสดงคา VM1+VM2 = 20 V

Variac

ภาาท 2.34 การทดสอกขวของหมอแปลงกระแสดวยไฟฟากระแสสลก

1. ตอวงจรเาอจายแรงดนไฟฟากระแสสลกทางดานทตยภมของหมอแปลงกระแส และท า การวดแรงดนทจายไวดวย (VM1)

2. ตอลดวงจรระหวาง X1 กก H2 (หรอ X2 กก H1) 3. วดแรงดนตกครอมตวน าปฐมภมระหวาง H1 กก H2 (VM2) ซงควรจะมคาเปนไปตาม

อตราสวนของหมอแปลงกระแส 4. วดแรงดนตกครอม H2 กก X2 (VM3) ซงควรจะมคาเทากก VM1+VM2 5. าแรงดน VM3 = VM1+VM2 แสดงวาการก าหนดขวของหมอแปลงกระแสไว กตอง

แลว แต า VM3 มคานอยกวา VM1 แสดงวาการก าหนดขวนไม กตอง

การทดสอบอตราสวนของหมอแปลง (Ratio Test)

การทดสอกอตราสวนของหมอแปลงกระแสจะนยมใชการจายแรงดนทดสอกและวดคาเปรยกเทยกระหวางแรงดนดานทตยภมและปฐมภมแทนทจะจายกระแสทดสอก ทงนเนองจากการหาแหลงจายกระแสสลกขนาดใหญนนท าไดยากกวาการหาแหลงจายแรงดนกระแสสลกขนาดเลก

53

ตวอยางเชนตองการทดสอก หมอแปลงกระแสอตราสวน 400/5 A หรอเทยกได 80/1 A กสามาร ใชแรงดนทดสอก 80 V ทางดานทตยภมทดสอกดวาจะไดแรงดน 1 V ทางดานปฐมภมหรอไม ดงแสดงในภาาท 2.35

H1

H2

X1

X2

V

หมอแปลงกระแส 400/5 A

VM2แสดงคา 80/(400/5) = 1 V

80 V V

VM1แสดงคา 80 V

Variac

H1

H2

X1

X2

VV

หมอแปลงกระแส 400/5 A

VM2แสดงคา 80/(400/5) = 1 V

80 V VV

VM1แสดงคา 80 V

Variac

ภาาท 2.35 การทดสอกอตราสวนของหมอแปลงกระแส

การทดสอบคณลกษณะการกระตนสนามแมเหลกไฟฟา (Excitation Test)

คลกษะการกระตนของหมอแปลงกระแสเปนการทดสอกตรวจหาจดอมตวของหมอแปลงกระแสเาอยนยนวาหมอแปลงมจดอมตวทสงกวาากดของหมอแปลง การทดสอกนท าไดโดยการตอวงจรจายแรงดนกระแสสลกผานขดลวดทตยภมและวดคากระแสทไหลผานไว ดงแสดงในรปท 2.36 ท าการเามคาแรงดนขนชา ๆ และกนทกคากระแสไว ซงคากระแสทไหลจะนอยมากจงควรใชแอมมเตอรทละเอยดมากาอในการวด จนกระทงสงเกตเหนวากระแสเามขนนอยลงกวาในตอนแรกมาก นนคอหมอแปลงไดเรมอมตวแลว ท าการกนทกเกนจดนไปเลกนอยและคอย ๆ ลดแรงดนลงจนเปนศนย จากนนท าการเขยนกราฟความสมานธระหวางแรงดนกกกระแสทกนทกไว (ควรเปน Log Scale) จดอมตวของหมอแปลงจะตองอยสงกวาคาากดของหมอแปลงกระแส และในกรทมขอมลจากผผลตกสามาร เปรยกเทยกผลททดสอกไดกกขอมลดงกลาว

54

ภาาท 2.36 การทดสอกคสมกตการกระตนของหมอแปลงกระแส

ชวงการท างานปกตของหมอแปลงกระแสมคาความสมพนธของแรงดนและกระแส

เปนเชงเสน

จดเรมอมตว (Knee Point) ซงควรอยสงกวาพกดเบอรเดนของหมอแปลงกระแส

สภาวะทหมอแปลงกระแสอมตว (Saturate)

คาพกดเบอรเดน

ชวงการท างานปกตของหมอแปลงกระแสมคาความสมพนธของแรงดนและกระแส

เปนเชงเสน

จดเรมอมตว (Knee Point) ซงควรอยสงกวาพกดเบอรเดนของหมอแปลงกระแส

สภาวะทหมอแปลงกระแสอมตว (Saturate)

คาพกดเบอรเดน

ภาาท 2.37 คสมกตการกระตนของหมอแปลงกระแส

H1

H2

X1

X2

A

หมอแปลงกระแส

V

Variac

H1

H2

X1

X2

A

หมอแปลงกระแส

VV

Variac

55

2.14.16 การทดสอบคาเบอรเดนของหมอแปลงกระแส การทดสอกนไมใชการทดสอกหมอแปลงกระแสแตเปนการทดสอกคาเกอรเดนหรอภาระทางดานทตยภมทตออยกกหมอแปลงกระแสวาเกนกวาคาทหมอแปลงกระแสได กออกแกกไวหรอไม และยงเปนการยนยนในขนตอนสดทายวาหมอแปลงกระแสไมได กเปดวงจรทางดานทตยภมไว การทดสอกนท าโดยจายกระแสไฟฟาตามากดกระแสดานทตยภมของหมอแปลงกระแส (เชน 5 A) เขาทวงจรทตอดานทตยภมของหมอแปลงและท าการวดคาแรงดนตกครอมหมอแปลง จากนนค านวคาความตานทานรวมของวงจรดานทตยภมของหมอแปลงโดยใชกฎของโอหม