ترانسفورماتور جریان چیست؟ تعریف، اصل و کار توضیح داده شده است

درک ترانسفورماتور فعلی: مروری اساسی

در دنیای مهندسی برق، اندازه گیری دقیق و نظارت ایمن جریان های بالا ضروری است. با این حال، اتصال یک ابزار اندازه گیری استاندارد به طور مستقیم به یک خط برق فشار قوی نه عملی است و نه ایمن. اینجاست که ترانسفورماتور جریان ضروری می شود. این شکاف بین سیستم‌های الکتریکی پرقدرت و ابزار حساس مورد استفاده برای نظارت بر آنها را پر می‌کند و مهندسان و تکنسین‌ها را قادر می‌سازد تا با خیال راحت و کارآمد کار کنند.

ترانسفورماتور جریان یک ترانسفورماتور ابزار تخصصی است که برای تولید یک جریان متناوب در سیم پیچ ثانویه خود طراحی شده است که متناسب با جریان جاری در سیم پیچ اولیه است. با کاهش جریان‌های اولیه بزرگ به سطوح ثانویه قابل مدیریت، به کنتورها، رله‌ها و تجهیزات مانیتورینگ استاندارد اجازه می‌دهد تا بدون مواجهه مستقیم با ولتاژها یا جریان‌های خطرناک، با مدارهای جریان بالا ارتباط برقرار کنند.

این مقاله به بررسی تعریف ترانسفورماتور جریان، اصل عملکرد آن، اجزای داخلی، انواع، ملاحظات دقت، و طیف وسیعی از کاربردها می‌پردازد که در آن ارزش قابل اندازه‌گیری ارائه می‌دهد.

بینش کلیدی: ترانسفورماتورهای جریان یکی از پرکاربردترین ترانسفورماتورهای ابزار در سطح جهان هستند. تنها در شبکه های برق بزرگ، میلیون ها واحد به طور پیوسته کار می کنند تا از اندازه گیری، صورتحساب و حفاظت دقیق اطمینان حاصل کنند - اغلب با اندازه گیری جریان هایی که بیش از هزاران آمپر هستند.

تعریف ترانسفورماتور جریان: CT دقیقاً چیست؟

تعریف ترانسفورماتور جریان، در اصطلاح رسمی، آن را به عنوان یک ترانسفورماتور ابزاری توصیف می کند که در آن جریان ثانویه به طور قابل ملاحظه ای متناسب با جریان اولیه است و در فاز با زاویه ای که در حالت ایده آل صفر است، تفاوت دارد. به عبارت ساده تر، دستگاهی است که جریان بزرگ و بالقوه خطرناکی را می گیرد و آن را به جریانی کوچکتر، ایمن تر و متناسب برای استفاده با تجهیزات اندازه گیری و حفاظتی تبدیل می کند.

اصطلاح "ترانسفورماتور جریان" به معنای چیزی خاص در مهندسی برق است: ترانسفورماتور که نه برای انتقال توان، بلکه برای دقت سیگنال بهینه شده است. برخلاف ترانسفورماتورهای قدرت که برای تحویل انرژی ولتاژ را بالا یا پایین می‌کنند، ترانسفورماتور جریان برای بازتولید شکل و بزرگی شکل موج‌های جریان با دقت بالا در مقیاس کاهش‌یافته ساخته شده است.

ویژگی های متمایز کلیدی

مدار ثانویه امپدانس کم: ثانویه همیشه باید به بار (بار) وصل باشد یا اتصال کوتاه داشته باشد - هرگز باز نگذارید. یک ثانویه باز می تواند ولتاژهای خطرناکی ایجاد کند.
نسبت تبدیل ثابت: نسبت بین جریان اولیه و ثانویه با نسبت چرخش تعریف می شود و بسیار پایدار نگه داشته می شود.
دقت بیش از قدرت: اولویت طراحی دقت اندازه گیری است، نه بهره وری انرژی.
ورودی جریان محور: سیم پیچ اولیه به صورت سری با مدار در حال اندازه گیری متصل می شود، نه موازی.

پارامتر	ترانسفورماتور قدرت	ترانسفورماتور جریان
اتصال اولیه	موازی (شنت)	سری
هدف اولیه	انتقال انرژی	اندازه گیری جریان
بار ثانویه	امپدانس بالا قابل قبول است	باید امپدانس کم باشد
ثانویه باز	ایمن (بدون بار)	خطرناک (افزایش ولتاژ بالا)
اولویت طراحی	کارایی	دقت / خطی بودن
خروجی معمولی	صدها تا هزاران ولت	1 A یا 5 A (استاندارد)

اصل ترانسفورماتور فعلی: فیزیک پشت دستگاه

اصل ترانسفورماتور جریان ریشه در آن دارد القای الکترومغناطیسی - همان پدیده اساسی که زیربنای تمام عملیات ترانسفورماتور است. هنگامی که یک جریان متناوب از یک هادی عبور می کند، یک میدان مغناطیسی متغیر در اطراف آن هادی ایجاد می کند. اگر یک هسته مغناطیسی بسته در اطراف این هادی قرار داده شود و یک سیم پیچ ثانویه روی آن هسته پیچیده شود، شار در حال تغییر ولتاژی را در سیم پیچ ثانویه القا می کند و باعث می شود که جریانی از هر بار متصل عبور کند.

مقدار جریان ثانویه القایی به نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به تعداد دور (یا عبور) در سیم پیچ اولیه بستگی دارد. در اکثریت قریب به اتفاق ترانسفورماتورهای جریان عملی، ترانسفورماتور اولیه فقط از یک چرخش تشکیل شده است - هادی که یک بار از دیافراگم هسته عبور می کند. ثانویه ممکن است صدها چرخش داشته باشد که به طور منظم در اطراف هسته حلقوی یا مستطیلی شکل زخمی شده است.

نسبت چرخش و مقیاس بندی جریان

رابطه بین جریان اولیه و ثانویه توسط نسبت چرخش کنترل می شود. اگر اولیه یک دور و ثانویه دارای 200 دور باشد، جریان اولیه 200 آمپر جریان ثانویه 1 آمپر تولید می کند. این نسبت 200:1 را نشان می دهد که روی پلاک به صورت "200/1 A" نشان داده شده است. درجه بندی های ثانویه استاندارد در استفاده جهانی 1 A و 5 A هستند که سازگاری جهانی را با رله های محافظ و ابزار اندازه گیری امکان پذیر می کند.

دقت این رابطه - اینکه چقدر جریان ثانویه جریان اولیه را به درستی منعکس می کند - به کیفیت مواد هسته، هندسه سیم پیچ، بزرگی بار و فرکانس کاری بستگی دارد. هسته های درجه بالا ساخته شده از فولاد سیلیکونی دانه گرا یا آلیاژهای فلزی آمورف تلفات هسته را به حداقل می رساند و خطی بودن را در طیف وسیعی از جریان ها بهبود می بخشد.

کلاس های زاویه فاز و دقت

یک ترانسفورماتور جریان ایده آل جریان اولیه را با خطای فاز صفر بازتولید می کند. در عمل، یک جابجایی فاز کوچک بین جریان اولیه و ثانویه به دلیل جریان مغناطیسی مورد نیاز برای حفظ شار در هسته وجود دارد. این خطای فاز در دقیقه قوس اندازه گیری می شود و در کلاس های با دقت بالا به شدت کنترل می شود. استانداردهای بین المللی کلاس های دقتی مانند 0.1، 0.2، 0.5، 1، و 3 را تعریف می کنند که در آن عدد نشان دهنده حداکثر خطای نسبت درصد مجاز در شرایط مشخص است.

ترانسفورماتور جریان چگونه کار می کند: فرآیند گام به گام

درک نحوه عملکرد ترانسفورماتور جریان مستلزم دنبال کردن مسیر انرژی و سیگنال از هادی اولیه تا خروجی ثانویه است. این فرآیند شامل چندین پدیده فیزیکی وابسته به هم است که با هم یک نمونه دقیق و مقیاس‌پذیر از جریان اولیه تولید می‌کنند.

نقش هسته مغناطیسی

هسته محیط فیزیکی است که از طریق آن انرژی الکترومغناطیسی از اولیه به ثانویه منتقل می شود. نفوذپذیری آن - سهولتی که با آن شار مغناطیسی می تواند از طریق آن جریان یابد - به طور مستقیم بر کارایی ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. هسته های با نفوذپذیری بالا به جریان مغناطیسی کمتری نیاز دارند که به معنی خطاهای نسبت و فاز کمتر است. هسته همچنین باید حداقل تلفات هیسترزیس (انرژی از دست رفته در طول هر چرخه مغناطیسی) و اتلاف جریان گردابی (جریان های گردشی در خود ماده هسته) را نشان دهد.

هسته های فولادی سیلیکونی چند لایه هسته را به لایه های نازک و عایق تقسیم می کنند و مسیرهای جریان گردابی را کاهش می دهند و تلفات را به حداقل می رسانند. برای اندازه‌گیری دقیق در جریان‌های بسیار کم، هسته‌های آلیاژ نیکل-آهن (که گاهی اوقات انواع Permalloy یا Mu-metal نامیده می‌شوند) نفوذپذیری فوق‌العاده بالایی دارند. هسته‌های فلزی آمورف، که با انجماد سریع آلیاژهای مذاب تولید می‌شوند، تلفات بسیار کم را ایجاد می‌کنند و در مواردی استفاده می‌شوند که دقت بالا در طیف وسیع جریان حیاتی است.

بار: آنچه ثانویه می بیند

بار، امپدانسی است که توسط ابزار متصل، کابل ها و سیم پیچ های رله به سیم پیچ ثانویه ارائه می شود. معمولاً بر حسب ولت آمپر (VA) یا مقدار مقاومت بر حسب اهم بیان می شود. بار بزرگتر به ولتاژ ثانویه بالاتری نیاز دارد تا جریان نامی را از خود عبور دهد، که به نوبه خود به شار بیشتری در هسته نیاز دارد، جریان مغناطیسی را افزایش می دهد و دقت را کاهش می دهد.

درجه بندی بار استاندارد مانند 2.5 VA، 5 VA، 10 VA، و 15 VA همراه با کلاس دقت روی پلاک مشخص شده است. مهندسان باید اطمینان حاصل کنند که بار واقعی متصل از بار نامی تجاوز نمی کند، در غیر این صورت دقت کاهش می یابد. به همین دلیل است که طول و مقطع سیم کشی ثانویه در محاسبات بار در هنگام طراحی نصب لحاظ می شود.

انواع ترانسفورماتورهای جریان: یک طبقه بندی عملی

ترانسفورماتورهای جریان در پیکربندی های مختلفی برای سازگاری با محیط های مختلف نصب، سطوح ولتاژ و نیازهای اندازه گیری تولید می شوند. درک تمایزات به مهندسان و تیم های تدارکات کمک می کند تا مناسب ترین نوع را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

توسط ساخت و ساز

نوع زخم: هر دو سیم پیچ اولیه و ثانویه روی هسته پیچیده می شوند. مناسب برای برنامه های با نسبت کمتر (به عنوان مثال 50/5 A). دقت بالایی را ارائه می دهد زیرا می توان تعداد دور اولیه را تنظیم کرد.
نوع میله (از طریق سوراخ): اصلی یک میله مستقیم یا هادی است که از پنجره هسته عبور می کند. نوار یک چرخش اولیه را تشکیل می دهد. معمولا برای کاربردهای جریان بالا در تابلو برق استفاده می شود.
نوع حلقوی (حلقه ای): هسته حلقه ای شکل است و هادی اولیه از دیافراگم مرکزی عبور می کند. فشرده و آسان برای نصب بر روی باسبارهای موجود. به طور گسترده در کنتورهای انرژی و نظارت بر جریان باقیمانده استفاده می شود.
نوع گیره (Split-Core): هسته حلقوی به دو نیمه تقسیم می شود که می توان آنها را باز کرد و بدون قطع مدار به اطراف یک هادی موجود بست. برای بهسازی مانیتورینگ در پانل های زنده بسیار ارزشمند است.
نوع بوش: طراحی شده برای قرار گرفتن در اطراف بوش ترانسفورماتور ولتاژ بالا یا قطع کننده مدار. هادی بوش به عنوان اصلی عمل می کند. نیاز به عایق اولیه جداگانه را از بین می برد.

بر اساس کلاس برنامه

کلاس برنامه	هدف	دقت معمولی	ثانویه استاندارد
کلاس اندازه گیری	اندازه گیری درآمد، صورتحساب انرژی	0.1 تا 0.5	1 A یا 5 A
کلاس حفاظت	عملکرد رله، تشخیص عیب	5P، 10P	1 A یا 5 A
کلاس اندازه گیری	ابزار دقیق	1 تا 3	1 A یا 5 A
هدف ویژه	حفاظت دیفرانسیل، کالیبراسیون آزمایشگاهی	0.1 یا بهتر	متفاوت است

توسط محیط عایق

نوع خشک (ریخته گری رزین): رزین اپوکسی یا سیلیکون عایق جامد را فراهم می کند. مناسب برای تابلوهای داخلی تا 36 کیلو ولت. نگهداری کم و مقاوم در برابر رطوبت.
غوطه ور در روغن: هسته و سیم پیچ ها در روغن معدنی عایق داخل یک مخزن مهر و موم شده غوطه ور می شوند. برای کاربردهای ولتاژ بالا در فضای باز بیش از 36 کیلو ولت استفاده می شود. روغن هم عایق و هم خنک کننده است.
عایق گاز (SF6): در پست های تابلو برق عایق گاز (GIS) یافت می شود. گاز عایق خواص دی الکتریک عالی را در یک محفظه فشرده ارائه می کند.

دقت، خطاها و استانداردها در ترانسفورماتورهای جریان

برای هر برنامه‌ای که شامل صورتحساب، حفاظت یا اندازه‌گیری دقیق باشد، دقت اختیاری نیست - این یک الزام قراردادی و ایمنی است. دو نوع اصلی از خطاها عملکرد ترانسفورماتور جریان را مشخص می کند: خطای نسبت و خطای جابجایی فاز .

خطای نسبت

خطای نسبت درصد انحراف نسبت تبدیل واقعی از نسبت اسمی است. این به این دلیل به وجود می آید که بخشی از نیروی محرکه مغناطیسی اولیه در مغناطیسی کردن هسته مصرف می شود و کمی کمتر در دسترس برای هدایت جریان ثانویه باقی می ماند. خطای نسبت 0.2٪ به این معنی است که جریان ثانویه 0.2٪ بیشتر از مقدار مورد انتظار نظری است.

خطای جابجایی فاز

جریان ثانویه دقیقاً 180 درجه (همانطور که در یک ترانسفورماتور ایده آل این کار را می کند) به دلیل جریان مغناطیسی جریان اولیه را کاهش نمی دهد. این اختلاف زاویه ای که در دقیقه اندازه گیری می شود، خطاهایی را در اندازه گیری توان ایجاد می کند که از سیگنال های جریان و ولتاژ استفاده می کنند. وات مترها و انرژی سنج ها به خطای فاز حساس هستند زیرا توان فعال با کسینوس زاویه فاز متناسب است.

استانداردهای بین المللی دقت

کلاس دقت	حداکثر خطای نسبت (%)	حداکثر خطای فاز (دقیقه)	استفاده معمولی
0.1	/- 0.1	/- 5	مرجع / استانداردهای آزمایشگاهی
0.2	/- 0.2	/- 10	اندازه گیری دقیق درآمد
0.5	/- 0.5	/- 30	اندازه گیری درآمد عمومی
1	/- 1.0	/- 60	اندازه گیری صنعتی
5P	/- 1.0 (در رتبه بندی؛ /- 5 در حد مجاز)	/- 60	حفاظت در برابر جریان بیش از حد

ضریب امنیت ابزار (ISF) و ضریب حد دقت (ALF)

ترانسفورماتورهای جریان کلاس اندازه گیری شامل پارامتری به نام the عامل امنیت ابزار (ISF) . این مضرب جریان اولیه نامی را تعریف می کند که در آن هسته ثانویه اشباع می شود و از کنتورهای متصل در برابر آسیب در شرایط خطا محافظت می کند. ISF 5 به این معنی است که وقتی جریان اولیه از پنج برابر مقدار نامی بیشتر شود، کنتور محافظت می شود.

CT های کلاس حفاظتی از ضریب محدودیت دقت (ALF) ، که مضربی از جریان نامی را مشخص می کند که CT دقت مشخص شده خود را تا آن حد حفظ می کند. یک CT 5P20 خطای مرکب 5% را تا 20 برابر جریان نامی حفظ می کند که برای عملکرد قابل اعتماد رله در هنگام خطاهای شدید ضروری است.

نکته ایمنی

ترمینال ثانویه ترانسفورماتور جریان هرگز نباید در مدار باز رها شود در حالی که ترانسفورماتور اصلی روشن است. بدون بار، شار هسته به سطوح اشباع می رسد و ولتاژهای بسیار بالایی را در پایانه های ثانویه ایجاد می کند - به طور بالقوه هزاران ولت - باعث ایجاد یک خطر الکتریکی شدید و آسیب دائمی هسته می شود.

کاربردهای واقعی ترانسفورماتورهای جریان

ترانسفورماتور جریان تقریباً در هر تاسیسات الکتریکی مهم در پشت صحنه بی سر و صدا کار می کند. کاربردهای آن در سراسر تولید برق، انتقال، توزیع و امکانات کاربر نهایی را شامل می شود. در زیر تاثیرگذارترین موارد استفاده که توسط داده ها و عملکرد واقعی صنعت پشتیبانی می شوند، آورده شده است.

1. اندازه گیری درآمد و صورتحساب انرژی

شرکت های برق از CT های اندازه گیری با دقت بالا - معمولاً کلاس 0.2 یا 0.5 - در ترکیب با ترانسفورماتورهای ولتاژ برای اندازه گیری انرژی الکتریکی مصرف شده توسط مشتریان صنعتی و تجاری استفاده می کنند. با توجه به اینکه یک مشتری بزرگ صنعتی ممکن است ده ها مگاوات ساعت در روز مصرف کند، حتی یک خطای اندازه گیری 0.5٪ می تواند منجر به اختلاف صورت حساب قابل توجهی شود. شرکت‌های برق این CT‌ها را طبق استانداردهای ملی اندازه‌شناسی نصب، آزمایش و مرتب‌سازی مجدد می‌کنند تا از یکپارچگی صورت‌حساب اطمینان حاصل کنند.

2. سیستم های رله حفاظتی

در پست‌های فشار قوی، CTهای حفاظتی سیگنال‌های جریان را به رله‌های حفاظتی می‌رسانند که سیستم را برای شرایط غیرعادی مانند اتصال کوتاه، اضافه بار و خطاهای زمین کنترل می‌کنند. هنگامی که رله جریان خطا را بیش از آستانه پیکاپ خود تشخیص می دهد، سیگنال قطعی را به یک قطع کننده مدار ارسال می کند و بخش خطا را در عرض میلی ثانیه ایزوله می کند. سرعت و دقت این فرآیند به شدت به عملکرد CT بستگی دارد - به ویژه توانایی آن در بازتولید صحیح جریان های خطا بدون اشباع زودرس.

طرح های حفاظت دیفرانسیل برای ترانسفورماتورهای قدرت و ژنراتورها، جریان های ورودی و خروجی از منطقه حفاظت شده را مقایسه می کند. عدم تطابق فراتر از یک آستانه، باعث می‌شود که فوراً حرکت کند. این طرح‌ها به جفت‌های همسان CT با ویژگی‌های نسبت و فاز ثابت در دو طرف تجهیزات محافظت‌شده نیاز دارند.

3. نظارت بر کیفیت برق

سیستم‌های مدیریت انرژی مدرن به طور مداوم کیفیت شکل موج فعلی را کنترل می‌کنند، هارمونیک‌ها، عدم تعادل‌ها و گذراها را که نشان‌دهنده تخریب یا ناکارآمدی تجهیزات هستند را شناسایی می‌کنند. ترانسفورماتورهای جریان باند پهن - طراحی شده برای حفظ دقت تا چند کیلوهرتز - محتوای هارمونیک را تا درجه 50 و بالاتر از آن ضبط می کنند. تاسیسات با درایوهای با سرعت متغیر بزرگ، یکسو کننده‌ها یا کوره‌های قوس الکتریکی به این داده‌ها تکیه می‌کنند تا مشکلات کیفیت توان را قبل از اینکه باعث خرابی تجهیزات یا هزینه‌های جریمه برق شوند، شناسایی کنند.

4. تشخیص خطای زمین و جریان باقیمانده

CTهای حلقوی در مدارهای نظارت بر جریان باقیمانده استفاده می شوند. تمام هادی های فاز یک منبع تغذیه سه فاز از یک هسته حلقوی مشابه عبور می کنند. در شرایط متعادل، مجموع بردار جریان ها صفر است و شار خالص تولید نمی شود. هر جریان خطای زمین - که از طریق هادی های اندازه گیری شده بر نمی گردد - یک شار خالص ایجاد می کند که یک سیگنال ثانویه را القا می کند و باعث ایجاد عمل حفاظتی می شود. این اصل در حفاظت از خطای زمین برای موتورها، ترانسفورماتورها و فیدرها استفاده می شود.

5. اتوماسیون صنعتی و نظارت بر بار

در صنایع تولیدی و فرآیندی، ترانسفورماتورهای جریان متصل به کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) یا سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS) امکان نظارت در زمان واقعی بر جریان‌های موتور، بارهای نوار نقاله، سیستم‌های HVAC و مدارهای روشنایی را فراهم می‌کنند. افزایش ناگهانی جریان می تواند نشان دهنده اضافه بارهای مکانیکی، خرابی های قریب الوقوع موتور، یا مسدود شدن تجهیزات فرآیند باشد، که امکان مداخلات تعمیر و نگهداری پیش بینی را فراهم می کند که از خرابی پرهزینه جلوگیری می کند.

1 A / 5 A

رتبه‌بندی‌های ثانویه استاندارد که در سطح جهانی در حفاظت و اندازه‌گیری استفاده می‌شوند

0.1٪

حداکثر خطای نسبت برای بالاترین کلاس اندازه گیری دقیق (کلاس 0.1)

20 برابر

ضریب محدود دقت معمولی برای CT های حفاظتی (به عنوان مثال، 5P20)

36 کیلو ولت

محدوده ولتاژی که معمولاً از CTهای بیرونی غوطه‌ور در روغن استفاده می‌شود

ملاحظات نصب، تست و نگهداری

انتخاب ترانسفورماتور جریان صحیح تنها بخشی از چالش است. نصب صحیح و نگهداری مداوم برای حفظ دقت و ایمنی در طول عمر دستگاه ضروری است، که در تاسیسات به خوبی نگهداری می تواند بیش از 30 سال باشد.

بهترین روش های نصب

علامت گذاری قطبیت: CT ها با P1/P2 برای اولیه و S1/S2 (یا H1/H2، X1/X2 در قراردادهای آمریکای شمالی) برای پایانه های ثانویه مشخص می شوند. اتصال قطبی صحیح برای رله های جهت دار و طرح های حفاظت دیفرانسیل ضروری است.
سیم کشی ثانویه: از هادی های مسی با اندازه برای به حداقل رساندن بار استفاده کنید. برای کابل کشی طولانی، مقاومت هر دو هادی خروجی و برگشتی را محاسبه کنید و آن را به امپدانس ابزار اضافه کنید تا مطمئن شوید بار کل در محدوده های نامی قرار دارد.
پایانه های اتصال کوتاه: همیشه قبل از جدا کردن وسایل ثانویه، پایانه های ثانویه را کوتاه کنید. بلوک های پایانه آزمایشی با امکانات اتصال کوتاه داخلی، این فرآیند را در طول تعمیر و نگهداری ساده می کند.
زمین گیری: یک ترمینال ثانویه (معمولاً S2 یا X2) باید به زمین متصل شود تا از شناور شدن مدار ثانویه در یک پتانسیل خطرناک نسبت به زمین تحت شرایط خطای خاص جلوگیری شود.
جهت نصب: اکثر CT ها برای عملکرد در هر جهتی طراحی شده اند، اما توصیه های سازنده باید رعایت شود، به خصوص برای انواع پر از روغن که موقعیت محافظ یا دریچه ممکن است وابسته به جهت باشد.

تست های راه اندازی

قبل از اینکه CT در خدمت قرار گیرد، چندین تست استاندارد راه اندازی وضعیت و عملکرد آن را تایید می کند:

تست مقاومت عایق: بررسی می کند که عایق بین اولیه، ثانویه و هسته/زمین دست نخورده است و حداقل الزامات مقاومت را برآورده می کند.
بررسی قطبیت: جهت فیزیکی جریان جریان از طریق اصلی را تأیید می کند که قطبیت ثانویه مورد انتظار را در پایانه های علامت گذاری شده ایجاد می کند.
اندازه گیری منحنی تحریک: همچنین تست "نقطه زانو" برای CT های محافظتی نامیده می شود. مشخصه ولتاژ ثانویه در مقابل جریان تحریک برای شناسایی نقطه اشباع زانو رسم شده است.
تأیید نسبت: یک جریان اولیه شناخته شده تزریق می شود و جریان ثانویه اندازه گیری می شود تا تأیید شود که نسبت واقعی مطابق با پلاک نام در محدوده خطای مجاز است.
اندازه گیری بار: بار واقعی متصل اندازه گیری می شود تا تأیید شود که از بار درجه بندی شده CT در کلاس دقت مشخص شده تجاوز نمی کند.

تعمیر و نگهداری روتین

تعمیر و نگهداری در حین کار برای CT های نوع خشک به طور کلی به بازرسی دوره ای بصری، تمیز کردن جعبه های ترمینال، بررسی گشتاور در اتصالات ترمینال و آزمایش مقاومت عایق محدود می شود. CT های پر از روغن علاوه بر این، به نمونه برداری روغن دوره ای برای تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA) نیاز دارند، که می تواند تخلیه جزئی داخلی یا گرمای بیش از حد را در مراحل اولیه - اغلب ماه ها قبل از وقوع یک شکست فاجعه بار - تشخیص دهد.

چگونه ترانسفورماتور جریان مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید

انتخاب یک ترانسفورماتور جریان شامل ارزیابی سیستماتیک چندین پارامتر در برابر الزامات برنامه است. عدم تطابق در هر یک از پارامترها می تواند منجر به اندازه گیری نادرست، حفاظت ناکافی یا خطر ایمنی شود.

پارامترهای انتخاب کلیدی

جریان اولیه نامی: باید برابر یا کمی بالاتر از حداکثر جریان پیوسته مورد انتظار در مدار باشد. اندازه بیش از حد دقت را در جریان های عملیاتی معمولی کاهش می دهد.
جریان ثانویه نامی: مطابقت با ابزار متصل - 1 A برای کابل های ثانویه طولانی (برای به حداقل رساندن بار)، 5 A برای اجراهای کوتاه که در آن مقاومت کابل ناچیز است.
کلاس دقت: انتخاب کنید based on application — 0.2 or 0.5 for revenue metering, 5P or 10P for protection, 1 or 3 for general measurement.
بار رتبه بندی شده: باید برابر یا بیشتر از کل بار متصل باشد. رتبه بندی بار کم حجم دقت را کاهش می دهد.
ولتاژ نامی: باید با ولتاژ سیستم مطابقت داشته باشد یا بیشتر از آن باشد. برای کاربردهای در فضای باز یا ولتاژ بالا، الزامات عایق و خزش توسط استانداردهای مربوطه مشخص شده است (IEC 61869 یا IEEE C57.13).
رتبه بندی کوتاه مدت: حداکثر جریان اتصال کوتاه و یک ثانیه ای را که CT می تواند بدون آسیب تحمل کند را مشخص می کند. برای کاربردهای تابلو برق که سطوح خطا ممکن است به ده ها کیلو آمپر برسد، حیاتی است.
ساخت و نصب: نوع میله ای برای شینه های جریان بالا، حلقوی برای مقاوم سازی در کابل های موجود، نوع بوش برای ادغام ترانسفورماتور قدرت.

در صورت شک، مشورت با ترانسفورماتور جریان مشخصات محصول و کار با راهنمای انتخاب سازنده تضمین می کند که همه پارامترها به درستی با برنامه مطابقت دارند.

استانداردها و گواهینامه های مربوطه

ترانسفورماتورهای جریان توسط استانداردهای جامع بین المللی و منطقه ای کنترل می شوند که ساخت، آزمایش، الزامات دقت و رتبه بندی ایمنی آنها را مشخص می کند. انطباق با این استانداردها برای تدارکات شهری و صنعتی اجباری است و اطمینان از عملکرد ثابت و قابل اعتماد را فراهم می کند.

استاندارد	ارگان صادر کننده	دامنه
IEC 61869-1	IEC	الزامات عمومی برای ترانسفورماتورهای ابزار
IEC 61869-2	IEC	الزامات اضافی برای ترانسفورماتورهای جریان
IEEE C57.13	IEEE	الزامات ترانسفورماتور ابزار (آمریکای شمالی)
BS 7626	BSI	مشخصات ترانسفورماتور جریان انگلستان (اکنون با IEC تراز شده است)
ANSI/NEMA MG-10	NEMA	راهنمای مدیریت انرژی به کاربردهای سی تی ارجاع می دهد
GB 1208	SAC (چین)	استاندارد ملی چین برای ترانسفورماتورهای جریان

IEC 61869-2 که جایگزین IEC 60044-1 قبلی شد، اکنون استاندارد جهانی غالب است و با مشخصات تدارکات در سراسر اروپا، آسیا، خاورمیانه و به طور فزاینده ای در آمریکای جنوبی ارجاع می شود. کلاس‌های دقت، آزمون نوع و الزامات آزمایش معمول، و معیارهای عملکرد حرارتی و مکانیکی را با جزئیات تعریف می‌کند.

فراتر از این استانداردهای محصول، الزامات نصب و ایمنی توسط کدهای ملی برق و کدهای شبکه کنترل می شود. شرکت‌هایی که شبکه‌های انتقال متصل به هم را اداره می‌کنند، اغلب الزامات تکمیلی فراتر از استانداردهای پایه را برای رسیدگی به شرایط محلی مانند بارگذاری لرزه‌ای، دمای شدید یا محیط‌های با آلودگی بالا اضافه می‌کنند.

سوالات متداول (سؤالات متداول)

ترانسفورماتور جریان وسیله‌ای است که جریان الکتریکی بزرگ و بالقوه خطرناکی را که از طریق یک خط برق می‌گذرد، می‌گیرد و جریان متناسب و کوچک‌تری تولید می‌کند - معمولاً 1 آمپر یا 5 آمپر - که ایمن و سازگار با ابزارهای اندازه‌گیری، رله‌های حفاظتی و تجهیزات نظارتی است. این بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند، با استفاده از یک هسته مغناطیسی و سیم پیچ ثانویه برای انتقال اطلاعات جریان بدون هیچ گونه اتصال الکتریکی مستقیم بین مدار اولیه و ابزار اندازه گیری.

وقتی مدار ثانویه ترانسفورماتور جریان برق دار باز است، جریان ثانویه ای وجود ندارد که نیروی مغناطیسی مخالف ایجاد کند. شار هسته در هر نیم سیکل به سطوح اشباع افزایش می یابد و ولتاژهای بسیار بالایی را در پایانه های ثانویه ایجاد می کند - گاهی اوقات بیش از چند هزار ولت. این یک خطر شدید شوک الکتریکی برای پرسنل، آسیب به عایق ثانویه و تخریب دائمی مواد هسته از طریق اضافه بار مغناطیسی است. همیشه وقتی CT انرژی دارد، ثانویه را کوتاه کنید یا یک بار متصل را حفظ کنید.

یک CT اندازه گیری برای دقت بالا در جریان های عملیاتی معمولی طراحی شده است - معمولاً بین 1٪ تا 120٪ جریان نامی - و به گونه ای ساخته شده است که در هنگام وقوع جریان های خطا به سرعت اشباع شود و از کنتورهای متصل در برابر آسیب محافظت کند. یک CT حفاظتی طوری طراحی شده است که حتی در مضرب های بسیار بالای جریان نامی (مثلاً 10 تا 20 برابر جریان نامی) خطی و دقیق باقی بماند تا رله های حفاظتی بتوانند به درستی خطاها را تشخیص داده و به آنها پاسخ دهند. این دو نوع نقش‌های مکمل را ایفا می‌کنند و معمولاً در کاربردهای حیاتی قابل تعویض نیستند.

نسبت 400/5 به این معنی است که وقتی 400 آمپر از مدار اولیه عبور می کند، سیم پیچ ثانویه 5 آمپر تولید می کند. نسبت 80:1 است. این خروجی 5 آمپر با رله های حفاظتی استاندارد و کنتورهای انرژی طراحی شده برای ورودی 5 آمپر سازگار است. اگر جریان اولیه 200 آمپر باشد، جریان ثانویه 2.5 آمپر خواهد بود. نسبت پلاک نام، رابطه متناسب را در سراسر محدوده اندازه گیری کامل، مشروط به محدودیت های کلاس دقت، تعریف می کند.

ترانسفورماتورهای جریان استاندارد بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کنند که برای القای ولتاژ در ثانویه نیاز به جریان متناوب (در حال تغییر) دارد. آنها نمی توانند جریان مستقیم (DC) را اندازه گیری کنند زیرا DC یک شار مغناطیسی متغیر ایجاد نمی کند. برای اندازه‌گیری جریان DC، به جای آن از فناوری‌های جایگزین مانند مبدل‌های جریان اثر هال، سنسورهای فلاکس گیت یا سیم‌پیچ‌های روگوفسکی با الکترونیک یکپارچه استفاده می‌شود. CT های تخصصی ایمن DC یا شار صفر برای کاربردهایی که شامل بایاس DC هستند وجود دارد، اما این دسته بندی های محصول متمایز از ترانسفورماتورهای جریان AC استاندارد هستند.

انتخاب بین رتبه های ثانویه 1 A و 5 A در درجه اول به طول کابل ثانویه بین CT و ابزار متصل بستگی دارد. ثانویه 5 A پنج برابر بیشتر از ثانویه 1 A جریان دارد، به این معنی که توان تلف شده در مقاومت کابل 25 برابر بیشتر است (زیرا توان برابر است با جریان مجذور مقاومت). برای کابل های طولانی - معمولاً بیش از 30 تا 40 متر - یک ثانویه 1 A ترجیح داده می شود تا بار کم و دقت بالا نگه داشته شود. برای کارکردهای کوتاه در تابلو برق فشرده، ثانویه های 5 A استاندارد هستند و تعداد دورهای مورد نیاز در سیم پیچ ثانویه را کاهش می دهند و ساخت را ساده می کنند.

ولتاژ نقطه زانو یک پارامتر حیاتی برای ترانسفورماتورهای جریان کلاس حفاظت است، به ویژه ترانسفورماتورهایی که در طرح های حفاظت از خطای زمین دیفرانسیل و محدود استفاده می شوند. به عنوان ولتاژ ثانویه سینوسی تعریف می شود که در آن افزایش 10 درصدی در آن ولتاژ باعث افزایش 50 درصدی در جریان تحریک می شود. از نظر عملی، مرز بین منطقه عملیاتی خطی و شروع اشباع مغناطیسی را نشان می دهد. CT های حفاظتی باید دارای ولتاژ نقطه زانو به اندازه کافی بالا باشند تا جریان رله مورد نیاز را از طریق امپدانس مدار ثانویه در بدترین شرایط خرابی عبور دهد و اطمینان حاصل شود که رله قبل از اشباع شدن هسته به طور قابل اعتماد کار می کند.

منوی وب

جستجوی محصول

زبان

به اشتراک بگذارید

خروج از منو

ترانسفورماتور جریان چیست و چگونه کار می کند؟