مقدمه
ترانسفورماتور جریان (CT) یک جزء مهم در یک سیستم الکتریکی است زیرا اجازه می‌دهد تا جریان‌های الکتریکی بزرگ اندازه‌گیری، نظارت و برای مقاصد حفاظتی بدون اتصال مستقیم ابزار اندازه‌گیری به مدارهای- جریان بالا مورد استفاده قرار گیرند. با استفاده از القای الکترومغناطیسی برای تبدیل یک جریان اولیه به یک جریان ثانویه کوچکتر که متناسب با جریان اولیه است، کار می کند.
ترانسفورماتورهای جریان معمولاً در سیستم های توزیع برق، تابلو برق، تجهیزات الکتریکی صنعتی، سیستم های اندازه گیری انرژی و مدارهای حفاظتی یافت می شوند. درک اینکه چگونه یک سی تی در داخل یک سیستم الکتریکی کار می کند برای انتخاب، نصب و بهره برداری مناسب مهم است.
اصل کار پایه
ترانسفورماتور جریان بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند. هنگامی که جریان متناوب از هادی اولیه عبور می کند، میدان مغناطیسی در اطراف هادی ایجاد می کند. میدان مغناطیسی از هسته مغناطیسی CT عبور می کند و شار مغناطیسی تولید می کند.
سپس شار مغناطیسی در حال تغییر، جریانی را در سیم پیچ ثانویه القا می کند. جریان ثانویه با توجه به نسبت تبدیل نامی CT با جریان اولیه متناسب است.
به عنوان مثال، یک CT 600/5A طوری طراحی شده است که جریان اولیه 600A تقریباً با جریان ثانویه 5A در شرایط نامی مطابقت دارد. اگر جریان اولیه تغییر کند، جریان ثانویه متناسب با محدوده عملکرد عادی تغییر می کند.
این اصل اجازه می‌دهد مدارهای الکتریکی با جریان بالا با استفاده از تجهیزات طراحی‌شده برای سطوح جریان پایین‌تر نظارت شوند.
نقش مدار اولیه
طرف اولیه یک ترانسفورماتور جریان به هادی که جریانی را که باید اندازه گیری شود حمل می کند یا تشکیل می دهد.
بسته به طراحی CT، سیم پیچ اولیه ممکن است یک سیم پیچ داخلی، یک میله مسی یا هادی الکتریکی موجود باشد که از دهانه یک پنجره-نوع CT عبور می کند.
جریان اولیه میدان مغناطیسی مورد نیاز برای عملکرد ترانسفورماتور را تولید می کند. از آنجایی که CT حول یک محدوده جریان خاص طراحی شده است، انتخاب رتبه اولیه مناسب مهم است.
اگر نسبت CT برای سیستم الکتریکی مناسب نباشد، دقت اندازه گیری و عملکرد نظارت ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.
نقش مدار ثانویه
سیم پیچ ثانویه جریان کمتری تولید می کند که می تواند به ابزارهای اندازه گیری، کنتورهای انرژی، سیستم های نظارت یا رله های حفاظتی متصل شود.
رتبه‌بندی‌های ثانویه متداول شامل 1A و 5A هستند، اگرچه رتبه‌بندی مناسب به برنامه و تجهیزاتی که متصل هستند بستگی دارد.
مدار ثانویه به مدار اولیه با جریان بالا اجازه می‌دهد با تجهیزات اندازه‌گیری و حفاظت الکتریکی بدون نیاز به خود تجهیزات برای حمل جریان اولیه کامل ارتباط برقرار کند.
این یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده CT در سیستم های الکتریکی است.
تحول فعلی
رابطه بین جریان اولیه و ثانویه توسط نسبت ترانسفورماتور جریان تعیین می شود.
به عنوان مثال، یک CT با 1000/5A را در نظر بگیرید. وقتی جریان اولیه 1000 آمپر است، جریان ثانویه در شرایط نامی تقریباً 5 آمپر است. وقتی جریان اولیه 500 آمپر باشد، جریان ثانویه تقریباً 2.5 آمپر است.
این رابطه متناسب به متر و دستگاه های نظارتی اجازه می دهد تا جریان اولیه واقعی را بر اساس سیگنال ثانویه و نسبت CT تعیین کنند.
با این حال، در کاربردهای عملی، عملکرد CT نیز تحت تأثیر عواملی مانند کلاس دقت، بار، ویژگی‌های هسته مغناطیسی، فرکانس و شرایط عملیاتی قرار می‌گیرد.
استفاده در اندازه گیری و حفاظت
در داخل یک سیستم الکتریکی، CT ها می توانند دو عملکرد عمده را انجام دهند: اندازه گیری و حفاظت.
برای کاربردهای اندازه گیری، CT یک سیگنال جریان متناسب را به آمپرمتر، قدرت سنج، انرژی سنج یا سیستم نظارتی ارائه می کند.
برای کاربردهای حفاظتی، CT اطلاعات جاری را به یک رله حفاظتی ارائه می دهد. هنگامی که شرایط جریان غیرعادی رخ می دهد، رله می تواند از سیگنال CT برای تعیین اینکه آیا یک اقدام حفاظتی لازم است یا خیر استفاده کند.
الزامات اندازه گیری و CT های حفاظتی همیشه یکسان نیست. بنابراین، انتخاب یک CT با توجه به عملکرد مورد نظر آن مهم است.
اهمیت نصب صحیح
یک ترانسفورماتور جریان باید به درستی نصب شود تا عملکرد قابل اعتمادی ارائه دهد. نصب باید نسبت CT، قطبیت، جهت هادی، سیم کشی، الزامات عایق و بار متصل را در نظر بگیرد.
مدار ثانویه نیز نیاز به توجه خاصی دارد. یک سی تی ثانویه نباید مانند یک مدار سیگنال ولتاژ پایین معمولی-در نظر گرفته شود زیرا مدیریت نادرست می تواند شرایط خطرناکی ایجاد کند.
به همین دلیل، نصب و نگهداری باید طبق دستورالعمل سازنده و الزامات ایمنی الکتریکی قابل اجرا انجام شود.
نتیجه گیری
یک ترانسفورماتور جریان با استفاده از القای الکترومغناطیسی برای تبدیل یک جریان اولیه بزرگ به یک جریان ثانویه متناسب کوچکتر کار می کند. سپس سیگنال ثانویه می تواند توسط متر، تجهیزات نظارتی و رله های حفاظتی مورد استفاده قرار گیرد.
در یک سیستم الکتریکی، CT ارتباط مهمی بین مدارهای{0}قدرت جریان بالا و تجهیزات اندازه‌گیری یا حفاظت جریان پایین{1} فراهم می‌کند. عملکرد آن به انتخاب مناسب نسبت جریان، دقت، بار، عایق و شرایط نصب بستگی دارد.
یک CT به درستی انتخاب و نصب شده می تواند اطلاعات جاری قابل اعتماد را ارائه دهد و از نظارت، اندازه گیری و حفاظت موثر سیستم های الکتریکی پشتیبانی کند.