Przetwornik prądu a przekładnik prądowy – podobieństwa i różnice

W elektroenergetyce oraz w automatyce pomiarowej często pojawia się pytanie: czym różni się przetwornik prądu od przekładnika prądowego i kiedy należy zastosować każde z tych urządzeń? Choć oba pełnią funkcję pomiarową, ich działanie i przeznaczenie nieco się różnią.

Przekładnik prądowy to element elektromagnetyczny, który prąd pierwotny o dużym natężeniu zamienia na proporcjonalny prąd wtórny o niższej wartości. Dzięki temu możliwe jest mierzenie dużych natężeń prądu za pomocą mierników o mniejszych zakresach pomiarowych, np. 5 A czy 10 A.

Przetwornik prądu natomiast to urządzenie pomiarowe, które nie tylko redukuje wartość prądu, ale również przetwarza go na znormalizowany sygnał elektryczny – analogowy (np. 0…20 mA, 4…20 mA, 0…10 V) lub cyfrowy (np. Modbus).

Prąd i pomiar w praktyce

Prąd elektryczny w obwodzie może osiągać setki amperów. Pomiaru tak dużych wartości nie da się bezpiecznie wykonać zwykłym amperomierzem. Z pomocą przychodzą przekładniki prądowe, które za pomocą uzwojeń pierwotnego i wtórnego oraz rdzenia ferromagnetycznego redukują prąd pierwotny do wartości znamionowej, np. 5 A.

Z kolei przetworniki prądowe pozwalają nie tylko na pomiar, ale także na monitorowanie i transmisję wartości prądu do sterowników, systemów zarządzania energią czy urządzeń pomiarowych oddalonych od obwodu kontrolowanego.

Zasada działania przekładnika prądowego

Zasada działania przekładnika prądowego opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Prąd płynący w uzwojeniu pierwotnym wytwarza pole magnetyczne w rdzeniu, które indukuje prąd w uzwojeniu wtórnym. Wartość prądu wtórnego zależy od przekładni przekładnika, czyli stosunku liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym do pierwotnego.

Dzięki temu prąd pierwotny o wartości np. 200 A może zostać zamieniony na prąd wtórny 5 A, który można bezpiecznie zmierzyć miernikiem lub podać do licznika energii elektrycznej.

Przetwornik prądowy – działanie i rola

Przetwornik prądu działa nieco inaczej. Jego zadaniem jest nie tylko zmniejszenie wartości prądu, ale również przetworzenie go na sygnał elektryczny odpowiedni do dalszej obróbki. Może to być:

• sygnał prądowy 4…20 mA lub 0…20 mA,
• sygnał napięciowy 0…10 V,
• sygnał cyfrowy przesyłany protokołem komunikacyjnym.

Przetworniki prądowe są więc bardziej uniwersalne – mogą być bezpośrednio podłączane do sterowników, urządzeń pomiarowych czy systemów SCADA.

Różnice między przetwornikami i przekładnikami

W praktyce istnieją wyraźne różnice między przetwornikami i przekładnikami:

1. Przekładnik prądowy redukuje prąd do wartości znamionowej, zwykle 5 A lub 1 A, i stosuje się go głównie do zasilania amperomierzy, liczników energii oraz zabezpieczeń elektroenergetycznych.

2. Przetwornik prądu zamienia mierzone natężenie prądu na znormalizowany sygnał wyjściowy, dzięki czemu może być łatwo wykorzystany w systemach monitoringu i sterowania.

3. Przekładnik prądowy działa wyłącznie w oparciu o indukcję magnetyczną, natomiast przetwornik może wykorzystywać układy elektroniczne i dodatkowe przetwarzanie sygnału.

4. Przetwornik zapewnia separację galwaniczną i większą odporność na zakłócenia, co ma kluczowe znaczenie w aplikacjach przemysłowych.

Przetworniki i przekładniki w pomiarze prądu AC i DC

Przekładniki prądowe stosuje się przede wszystkim do pomiaru prądów przemiennych (AC). W przypadku prądu stałego (DC) ich zastosowanie jest ograniczone, ponieważ zasada działania przekładnika opiera się na zmianach strumienia magnetycznego.

Z kolei przetworniki prądowe mogą być projektowane zarówno dla prądów AC, jak i DC. Dzięki temu znajdują zastosowanie w systemach fotowoltaicznych, akumulatorowych czy przy pomiarze prądu w urządzeniach elektronicznych.

Klasa dokładności i parametry pomiarowe

Każdy przekładnik prądowy i przetwornik prądowy charakteryzuje się określoną klasą dokładności, która oznacza, jak precyzyjnie odwzorowuje on mierzone wartości prądu. Dla przekładników klasa dokładności zależy od obciążenia wtórnego i przekładni.

W przypadku przetworników ważne parametry to:

• zakres pomiaru prądu pierwotnego (np. 0…20 A),
• rodzaj sygnału wyjściowego,
• separacja galwaniczna,
• odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Zastosowania przekładników prądowych

Przekładnik prądowy stosuje się przede wszystkim w elektroenergetyce i instalacjach wysokiego napięcia. Jego główne zadania to:

• umożliwienie pomiaru dużych natężeń prądu za pomocą mierników o mniejszych zakresach pomiarowych,
• zasilanie liczników energii elektrycznej,
• współpraca z urządzeniami zabezpieczeniowymi i ochronnymi,
• monitorowanie obciążenia linii energetycznych.

Dzięki przekładnikom pomiarowym możliwy jest pomiar prądu w dużej odległości od obwodu kontrolowanego.

Zastosowania przetworników prądu

Przetworniki prądowe znajdują zastosowanie głównie w:

• automatyce przemysłowej,
• systemach monitorowania zużycia energii,
• układach zasilania DC i AC,
• sterownikach PLC i systemach SCADA,
• ochronie urządzeń przed przeciążeniem.

Są niezastąpione tam, gdzie nie wystarczy sam pomiar prądu wtórnego, ale potrzebny jest również sygnał do dalszego przetwarzania.

Przykład zastosowania – 5 A i 20 A

W wielu aplikacjach standardem jest przekładnik prądowy 5 A, czyli taki, który redukuje prąd pierwotny np. 200 A do prądu wtórnego 5 A. Tak znormalizowany prąd może być podany do amperomierza lub licznika.

Przetwornik prądu z kolei może mierzyć wartości do 20 A i przetwarzać je na sygnał wyjściowy 4…20 mA lub 0…10 V, który następnie trafia do sterownika. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne monitorowanie procesu technologicznego i szybka reakcja na zmiany obciążenia.

Podsumowanie – przetworniki i przekładniki razem

Przekładniki prądowe i przetworniki prądu nie konkurują ze sobą, ale raczej uzupełniają swoje zastosowania. Przekładnik prądowy umożliwia pomiar dużych natężeń za pomocą mierników o mniejszych zakresach pomiarowych, natomiast przetwornik prądowy dostarcza znormalizowany sygnał elektryczny do dalszej analizy i sterowania.

Wybór pomiędzy tymi urządzeniami zależy od konkretnych wymagań – czy potrzebny jest tylko pomiar, czy również sygnał wyjściowy kompatybilny z układami automatyki i sterownikami.

Zapraszamy do poznania naszej oferty i wyboru odpowiedniego rozwiązania pomiarowego. Skontaktuj się z nami, aby znaleźć najlepszy przetwornik lub przekładnik dla Twoich potrzeb.