مقدمه
ترانسفورماتور جریان یک جزء الکتریکی مهم است که در سیستم‌هایی که جریان الکتریکی باید اندازه‌گیری، نظارت یا برای حفاظت استفاده شود، استفاده می‌شود. عملکرد اصلی آن تبدیل یک جریان اولیه بالا به جریان ثانویه پایین تر است که می تواند به طور ایمن توسط تجهیزات اندازه گیری و حفاظت الکتریکی استفاده شود.
ترانسفورماتورهای جریان معمولاً در سیستم های توزیع برق، تابلو برق، تابلوهای برق صنعتی، سیستم های اندازه گیری انرژی و مدارهای حفاظتی نصب می شوند. اگرچه طرح‌های CT مختلف ممکن است برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد، اما هدف اساسی آنها ارائه سیگنال جریان قابل استفاده از مدار الکتریکی{1} جریان بالا است.
اندازه گیری جریان
وظیفه اصلی ترانسفورماتور جریان اندازه گیری جریان است.
اندازه گیری مستقیم جریان های الکتریکی بزرگ می تواند دشوار باشد زیرا ممکن است کنتورهای معمولی برای حمل جریان کامل طراحی نشده باشند. CT یک جریان ثانویه متناسب را فراهم می کند که می تواند به یک دستگاه اندازه گیری مناسب متصل شود.
به عنوان مثال، یک CT 200/5A می تواند تقریباً 5A در سمت ثانویه زمانی که جریان اولیه به 200A در شرایط نامی می رسد، ارائه دهد.
این باعث می شود CT ها برای اندازه گیری جریان در تابلوهای توزیع، تابلوهای برق، تجهیزات صنعتی و سایر تاسیسات الکتریکی مفید باشند.
مانیتورینگ برق
عملکرد مهم دیگر نظارت مداوم الکتریکی است.
یک ترانسفورماتور جریان می تواند اطلاعات جاری را به کنتورهای دیجیتال، سیستم های نظارت، سیستم های مدیریت انرژی و سایر تجهیزات الکتریکی ارائه دهد. اپراتورها می توانند از این اطلاعات برای درک نحوه عملکرد بارهای الکتریکی استفاده کنند.
مانیتورینگ جریان می تواند به شناسایی تغییرات در شرایط بار کمک کند و اطلاعات مفیدی برای مدیریت سیستم الکتریکی ارائه دهد.
در کاربردهای صنعتی، نظارت جریان همچنین می تواند به عنوان بخشی از استراتژی نظارت بر تجهیزات گسترده تر مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، معنای قرائت جریان خاص به تجهیزات، ویژگی های بار و شرایط عملیاتی بستگی دارد.
اندازه گیری انرژی
ترانسفورماتورهای جریان به طور گسترده در سیستم های اندازه گیری انرژی استفاده می شوند.
هنگامی که جریان یک تاسیسات الکتریکی برای اتصال مستقیم به یک کنتور بسیار زیاد است، CT می تواند جریان را به سطح ثانویه مناسب کاهش دهد.
سپس کنتور انرژی می تواند از خروجی CT همراه با اطلاعات ولتاژ برای محاسبه توان الکتریکی و مصرف انرژی استفاده کند.
دقت در این نرم افزار بسیار مهم است. نسبت CT نامناسب یا مشخصات دقت می تواند بر کیفیت اندازه گیری انرژی تأثیر بگذارد.
بنابراین برای سیستم های تجاری و صنعتی، CT های اندازه گیری به درستی انتخاب شده می توانند نقش مهمی در نظارت و مدیریت انرژی ایفا کنند.
حفاظت الکتریکی
حفاظت یکی دیگر از وظایف اصلی ترانسفورماتورهای جریان است.
یک CT حفاظتی اطلاعات جاری را به رله های حفاظتی می رساند. هنگامی که سیستم الکتریکی شرایط غیرعادی مانند جریان بیش از حد یا خطا را تجربه می کند، رله می تواند سیگنال جریان را ارزیابی کند و در صورت لزوم اقدام حفاظتی را آغاز کند.
CT باید برای کاربرد حفاظتی مناسب باشد زیرا شکل موج و بزرگی جریان در شرایط خطا می تواند به طور قابل توجهی با شرایط عملیاتی عادی متفاوت باشد.
به همین دلیل است که CT های حفاظتی بر اساس الزامات سیستم حفاظتی انتخاب می شوند و نه صرفاً بر اساس جریان بار معمولی.
عایق برق
یک ترانسفورماتور جریان همچنین می‌تواند جداسازی الکتریکی بین-مدار اولیه جریان بالا و مدار اندازه‌گیری یا حفاظت ثانویه ایجاد کند.
این جداسازی به تجهیزات اندازه گیری و حفاظت اجازه می دهد تا بدون اتصال مستقیم به جریان کامل حمل شده توسط هادی اولیه کار کنند.
جداسازی الکتریکی به ویژه در سیستم‌های توزیع برق و صنعتی که مدارهای جریان بالا نیاز به نظارت یا حفاظت دارند، مفید است.
تبدیل سیگنال
یکی دیگر از عملکردهای کلیدی CT تبدیل سیگنال است.
به جای ارسال جریان اولیه کامل به یک متر یا رله، CT یک جریان ثانویه متناسب را ارائه می دهد. این یک رابط عملی بین مدارهای-قدرت جریان بالا و تجهیزات الکتریکی با جریان پایین{2} ایجاد می‌کند.
نسبت تبدیل یکی از مهمترین مشخصات CT است. کاربران باید نسبت را با توجه به جریان اولیه مورد انتظار و الزامات تجهیزات متصل انتخاب کنند.
پشتیبانی از مدیریت سیستم قدرت
ترانسفورماتورهای جریان همچنین از مدیریت گسترده تر سیستم الکتریکی پشتیبانی می کنند.
هنگامی که CT ها به تجهیزات نظارت و اندازه گیری متصل می شوند، اطلاعات جریان جمع آوری شده را می توان برای ارزیابی بارهای الکتریکی و شرایط عملیاتی مورد استفاده قرار داد.
در تاسیسات بزرگتر، این اطلاعات ممکن است به مدیریت انرژی، نظارت بر بار، نظارت بر تجهیزات و تجزیه و تحلیل سیستم الکتریکی کمک کند.
سودمندی این داده ها به کیفیت CT و سیستم اندازه گیری بستگی دارد و انتخاب مناسب محصول را مهم می کند.
نتیجه گیری
وظایف اصلی ترانسفورماتور جریان شامل اندازه گیری جریان، نظارت الکتریکی، اندازه گیری انرژی، حفاظت، جداسازی الکتریکی و تبدیل سیگنال جریان است.
با تبدیل جریان اولیه بالا به یک جریان ثانویه متناسب کوچکتر، یک CT به تجهیزات اندازه گیری و حفاظتی اجازه می دهد تا با سیستم های الکتریکی با جریان بالا به صورت ایمن و عملی تر تعامل داشته باشند.
برای عملکرد مطمئن، CT باید با توجه به نسبت فعلی، کلاس دقت، بار، الزامات عایق، کاربرد و شرایط نصب انتخاب شود. یک ترانسفورماتور جریان به درستی انتخاب شده می تواند به بخش مهمی از یک سیستم اندازه گیری و حفاظت الکتریکی موثر تبدیل شود.