ترانسفورماتور جریان چگونه جریان الکتریکی را اندازه گیری می کند؟

مقدمه

یک ترانسفورماتور جریان، جریان الکتریکی را به طور غیر مستقیم با تبدیل یک جریان اولیه بزرگتر به یک جریان ثانویه متناسب کوچکتر اندازه گیری می کند. این اصل اجازه می دهد تا سیستم های الکتریکی حامل جریان بالا با استفاده از کنتورها و سایر دستگاه هایی که برای سطوح جریان کمتر طراحی شده اند، نظارت شوند.

ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده در سیستم های توزیع، تابلو برق، تجهیزات صنعتی، اندازه گیری انرژی و حفاظت الکتریکی استفاده می شوند. به جای اتصال مستقیم یک ابزار اندازه گیری به یک هادی جریان بالا، CT یک سیگنال جریان متناسب را ارائه می دهد که نشان دهنده جریان اولیه است.

درک این فرآیند اندازه گیری هنگام انتخاب CT و تفسیر خوانش های ارائه شده توسط تجهیزات اندازه گیری متصل مهم است.

القای الکترومغناطیسی

فرآیند اندازه گیری ترانسفورماتور جریان بر اساس القای الکترومغناطیسی است.

هنگامی که جریان از طریق هادی اولیه عبور می کند، میدان مغناطیسی در اطراف هادی ایجاد می کند. در یک سیستم جریان متناوب، میدان مغناطیسی پیوسته با جریان الکتریکی تغییر می‌کند.

هسته مغناطیسی CT مسیری را برای شار مغناطیسی حاصل فراهم می کند. این شار در حال تغییر با سیم پیچ ثانویه تعامل دارد و جریان ثانویه را القا می کند.

جریان ثانویه با نسبت تبدیل CT به جریان اولیه مربوط می شود.

درک نسبت CT

نسبت ترانسفورماتور جریان برای درک چگونگی اندازه گیری جریان الکتریکی ضروری است.

به عنوان مثال، یک CT با 800/5A را در نظر بگیرید. این بدان معناست که جریان اولیه 800 آمپر با جریان ثانویه تقریباً 5 آمپر در شرایط نامی مطابقت دارد.

اگر جریان اولیه 400 آمپر باشد، جریان ثانویه در شرایط ایده آل تقریباً 2.5 آمپر خواهد بود.

ابزار اندازه گیری متصل به طرف ثانویه معمولاً نیازی به حمل جریان اولیه کامل ندارد. در عوض، جریان ثانویه کوچکتر را اندازه گیری می کند و از نسبت CT برای تعیین جریان اولیه مربوطه استفاده می کند.

نمونه ای از اندازه گیری جریان

فرض کنید یک تابلو برق صنعتی از ترانسفورماتور جریان 500/5 آمپر استفاده می کند.

اگر جریان ثانویه اندازه گیری شده توسط متر 3A باشد، جریان اولیه مربوطه را می توان با استفاده از نسبت CT تخمین زد.

نسبت این است:

500 ÷ 5 = 100

بنابراین، یک قرائت ثانویه 3A تقریباً با:

3 × 100=300یک جریان اولیه.

این نشان می دهد که چگونه یک دستگاه اندازه گیری می تواند یک جریان اولیه بزرگ را تنها با اندازه گیری جریان ثانویه کوچکتر تعیین کند.

دقت اندازه گیری واقعی به مشخصات CT و شرایط عملیاتی بستگی دارد.

نقش دستگاه اندازه گیری

CT به طور معمول جریان را به خودی خود نمایش نمی دهد. در عوض، سیگنال جریان را به یک ابزار اندازه گیری یا سیستم نظارت ارائه می دهد.

تجهیزات متصل ممکن است آمپرمتر، قدرت سنج، کنتور انرژی، متر دیجیتال، سیستم جمع آوری داده یا سایر دستگاه های نظارتی باشد.

تجهیزات اندازه گیری جریان ثانویه را بر اساس نسبت CT تفسیر می کند و مقدار الکتریکی مربوطه را نمایش می دهد یا پردازش می کند.

مترهای دیجیتال مدرن ممکن است با نسبت CT پیکربندی شوند تا نمایشگر مستقیماً جریان اولیه را نشان دهد.

عوامل موثر بر دقت اندازه گیری

اگرچه اصل اندازه گیری ساده است، عوامل متعددی می توانند بر دقت اندازه گیری CT تأثیر بگذارند.

کلاس دقت CT یکی از عوامل مهم است. CT طراحی شده برای اندازه گیری دقیق باید دارای مشخصات دقت مناسب برای کاربرد اندازه گیری مورد نظر باشد.

بار یکی دیگر از ملاحظات مهم است. مدار ثانویه متصل یک بار برای CT ایجاد می کند. اگر بار واقعی برای طراحی CT مناسب نباشد، عملکرد اندازه گیری ممکن است تحت تاثیر قرار گیرد.

محدوده جریان اولیه، فرکانس، دما، ویژگی های هسته مغناطیسی، سیم کشی و شرایط نصب نیز می توانند بر عملکرد تأثیر بگذارند.

قطبیت و سیم کشی صحیح

هنگام استفاده از ترانسفورماتورهای جریان برای اندازه گیری الکتریکی، قطبیت و سیم کشی صحیح مهم است.

CT علامت های قطبیت اولیه و ثانویه را مشخص می کند. این علامت گذاری ها به اطمینان از اتصال سیگنال جریان در جهت صحیح نسبت به سیستم الکتریکی کمک می کند.

سیم کشی نادرست ممکن است باعث اندازه گیری های نادرست یا مشکلاتی در هنگام ترکیب سیگنال CT با سایر اندازه گیری های الکتریکی شود.

برای سیستم‌هایی که از چندین CT استفاده می‌کنند، سیم‌کشی و قطبیت ثابت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

چرا اندازه گیری سی تی مفید است؟

مزیت اصلی اندازه‌گیری جریان از طریق CT این است که مدارهای جریان بالا نیازی به اتصال مستقیم به ابزارهای اندازه‌گیری معمولی ندارند.

این کار ادغام تجهیزات اندازه‌گیری در سیستم‌های الکتریکی را آسان‌تر می‌کند و در عین حال یک رابط مناسب بین رساناهای جریان بالا و دستگاه‌های جریان کمتر- فراهم می‌کند.

CT ها همچنین می توانند جداسازی الکتریکی بین مدار برق اولیه و مدار اندازه گیری ثانویه را بسته به طراحی سیستم فراهم کنند.

نتیجه گیری

یک ترانسفورماتور جریان، جریان الکتریکی را با استفاده از القای الکترومغناطیسی اندازه گیری می کند تا یک جریان اولیه بالا را به یک جریان ثانویه متناسب کوچکتر تبدیل کند.

دستگاه اندازه گیری جریان ثانویه را می خواند و با استفاده از نسبت CT، جریان اولیه مربوطه را تعیین می کند.

برای اندازه گیری قابل اعتماد، CT باید نسبت جریان مناسب، کلاس دقت، رتبه بار، سطح عایق و ترتیب نصب داشته باشد.

هنگامی که یک ترانسفورماتور جریان به درستی انتخاب و نصب شود، روش موثری برای اندازه گیری و نظارت بر جریان های الکتریکی بالا در کاربردهای صنعتی و سیستم های قدرت ارائه می دهد.