ترانسفورماتور جریان چیست؟

ترانسفورماتور جریان چیست؟

ترانسفورماتور جریان نوعی تجهیز است که برای اندازه‌گیری یا رصد جریان‌های متناوب بزرگ با مقیاس کردن آن به مقدار کوچک‌تر، مطمئن‌تر و قابل اندازه‌گیری، استفاده می‌شود. به بیان دیگر، این وسیله جریان اولیه را از نظر بزرگی و فاز به یک مقدار ثانویه متناسب تبدیل می کند. ترانسفورماتورهای جریان در اندازه ها و اشکال مختلف موجود هستند و به عنوان رابط بین جریان های بالا و دستگاه های اندازه گیری و حسگرها استفاده می شوند. آن ها همچنین به عنوان CT شناخته می شوند. در این مقاله در وبلاگ شرکت سازنده تابلو برق آداک به معرفی این وسیله و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

دلیل اهمیت ترانسفورماتور جریان 

ساختن دستگاه های اندازه گیری مانند آمپرمتر یا وات متر (کیلووات ساعت) و رله های حفاظتی که بتوانند صدها یا هزاران آمپر را نحمل کنند دشوار است. همچنین سطوح ولتاژ بالاتر اتصال این دستگاه ها را خطرناک می کند. با استفاده از CT می توان بر این موانع غلبه کرد. نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان به گونه ای ساخته می شود که جریان بار کامل در آن، جریان ثانویه 5 آمپر یا 1 آمپر می دهد. یک ترانسفورماتور جریان به صورت سری به هادی حامل جریان و یک آمپرمتر به ثانویه آن متصل می شود. آمپرمتر طوری تنظیم شده است که بسته به نسبت تبدیل CT یک انحراف کامل با 5A یا 1A بدهد. مقیاس آمپرمتر با توجه به نسبت تبدیل تنظیم می شود.

اصول کار ترانسفورماتور جریان

یک جریان متناوب به بخش اصلی ترانسفورماتور منتقل می شود و دستگاه اندازه گیری / حسگر / حفاظت به بخش ثانویه آن متصل می شود. بخش اصلی یک CT معمولاً فقط یک چرخش دارد، که چیزی نیست جز هادی حامل جریان که از دریچه آن عبور می کند. بخش ثانویه ترانسفورماتور بسته به میزان جریانی که باید کاهش یابد، دارای پیچ های زیادی است. سیم پیچ ثانویه به دور یک هسته فرومغناطیسی چند لایه پیچیده می شود و دستگاه های اندازه گیری می توانند به انتهای آن متصل شوند.

جریان متناوب یک میدان مغناطیسی متناوب در هسته فرومغناطیسی ایجاد می کند. از آنجایی که سیم پیچ ثانویه بر روی هسته پیچیده می شود، جریان متناوب در آن القا می شود. جریان متناوب القایی در بخش ثانویه متناسب با جریان اولیه خواهد بود و بزرگی آن به نسبت پیچ ها بستگی دارد. جریان اولیه و جریان انحراف در مقیاس کامل دستگاه های اندازه گیری، نسبت چرخش CT را تعیین می کند. در بیشتر موارد، جریان ثانویه ترانسفورماتور جریان باید 5 آمپر باشد. بنابراین در مورد ترانسفورماتورهای توخالی که برای اندازه گیری جریان اولیه 1000 آمپر طراحی شده اند، نسبت چرخش 1000/5 خواهد بود، به این معنی که سیم پیچ ثانویه دارای 200 چرخش است.

شاید برای شما جالب باشد: کلید هوایی چیست؟

اگر جریانی در قسمت اصلی ترانسفورماتور جریان وجود داشته باشد و سیم پیچ ثانویه آن بسته نگه داشته شود، جریانی که از ترانسفورماتور ثانویه می گذرد یک EMF پشتی ایجاد می کند و با نیروی مغناطیسی اولیه مقابله می کند. اما اگر بخش ثانویه باز شود، جریان و همچنین EMF آن قطع می شود. به همین دلیل یک ولتاژ بسیار بالا در بخش ثانویه ترانسفورماتور ظاهر می شود که برای پرسنل و خود CT خطرناک است. علاوه بر آن، تلفات هسته به دلیل چگالی شار بالا باعث گرم شدن هسته و سیم پیچ ها و آسیب به آن ها می شود. به همین دلیل، بخش ثانویه ترانسفورماتور جریان باید همیشه قبل از جدا کردن دستگاه متصل به آن، اتصال کوتاه داشته باشد.

انواع ترانسفورماتور جریان بر اساس ساخت

ترانسفورماتورهای جریان بر اساس نوع ساختمان به سه نوع زیر طبقه بندی می شوند:

• سی تی پنجره ای یا سی تی حلقوی (Toroidal)
• سی تی نواری  (Bar)
• ترانسفورماتور Wound

ترانسفورماتورهای جریان پنجره ای یا حلقوی

این نوع شامل یک هسته توخالی است که هادی یا کابل حامل جریان از آن عبور می کند. خود هادی به عنوان سیم پیچ اولیه تک دور عمل می کند. هسته می تواند از نوع جامد یا تقسیم شده باشد. به دلیل عدم وجود سیم پیچ اولیه و سادگی آنها، در مدارها و تابلوهای برق فشار ضعیف بسیار ارجحیت دارند.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: تابلو برق فشار ضعیف چیست؟

ترانسفورماتورهای جریان میله ای

این مدل ها حاوی یک شینه مسی یا آلومینیومی هستند که توسط سیم پیچ ثانویه بر روی هسته فرومغناطیسی احاطه شده است. شینه به عنوان سیم پیچ اولیه تک دور عمل می کند. آنها به طور مستقیم به هادی حامل جریان متصل می شوند. آنها همچنین به عنوان CT های نوار اولیه شناخته می شوند.

ترانسفورماتور جریان Wound

این مدل ها ساختار بسیار مشابهی با ترانسفورماتور معمولی دارند. سیم پیچ اولیه و ثانویه جداگانه دارند. سیم پیچ اولیه باید بطور فیزیکی به صورت سری به هادی حامل جریان متصل شود.

ترانسفورماتورهای جریان فشار قوی

سی تی های مورد استفاده در پست کمپکت معمولاً در فضای باز نصب می شوند. آن ها ممکن است حاوی چندین هسته و سیم پیچ ثانویه و همچنین عایق اضافی باشند. این مدل ها به چهار نوع اصلی طبقه بندی می شوند.

کلاس دقت  (Accuracy classes)

کلاس دقت توصیف می کند که تبدیل جریان یک ترانسفورماتور در زمانی که بار در محدوده مجاز باشد چقدر دقیق است. کلاس های دقت توسط IEC و IEEE تعریف می شوند و برای اندازه گیری CT و CT های رله متفاوت هستند.

کلاس‌های دقت اندازه‌گیری CT:

دستگاه‌های اندازه‌گیری مانند آمپرمتر، وات‌متر، انرژی‌سنج، kVar و kVarh متر نیاز به دقت بالایی دارند و بار کمی دارند. دقت طبقه بندی شده توسط IEC 0.2 یا 0،2S، 0.5 یا 0.5S و مواردی که توسط IEEE تعریف شده اند 0.15 یا 0.15S، 0.3 یا 0.6 هستند.

کلاس دقت برای رله CT ها

رله CT ها به دقت کمتری نیاز دارد. آن ها باید قادر باشند که جریان های خطای بالا را تغییر دهند تا رله های حفاظتی بتوانند خطا را اندازه گیری و قطع کنند. دقت طبقه بندی شده توسط IEC 5P، 10P، PR، PX یا TP و مواردی که توسط IEEE تعریف شده اند C 100-800 هستند.

شاید برای شما جالب باشد: تابلو برق متال کلد و کاربردهای آن

بار نامی مقدار باری است که می تواند بر سیم پیچ ثانویه CT بدون ایجاد خطای بالاتر از آنچه که توسط کلاس دقت آن تعریف شده است، وارد شود. برای CT های کلاس اندازه گیری بار بر حسب امپدانس اهم و برای CT های کلاس حفاظت بر حسب ولت آمپر (VA) بیان می شود. در CT های کلاس حفاظت، زمانی که 20 برابر جریان CT از طریق ثانویه تحت شرایط غیرعادی جریان می یابد، بارها به عنوان حداکثر ولتاژ ثانویه مجاز نمایش داده می شوند.

رتبه بندی ترانسفورماتور جریان

• جریان نامی اولیه یا ثانویه: این جریان نامی یک CT اولیه و ثانویه برای کنترل طراحی شده اند.
• نسبت تبدیل نامی: نسبت جریان نامی اولیه و ثانویه است. لازم نیست این نسبت با نسبت چرخش اولیه و ثانویه برابر باشد.
• ضریب حد دقت نامی (RALF): جریان اولیه ای که CT برای حفظ دقت مشخص خود با بار ثانویه نامی متصل شده، که به صورت مضربی از جریان اولیه نامی بیان می شود، مورد نیاز است.
• بار نامی: مقدار باری است که می‌تواند به ثانویه وارد شود بدون اینکه خطای بالاتر از آن چیزی که کلاس دقت آن تعریف شده است ایجاد کند. بارهای معمول CT بر اساس IEC عبارتند از 1.5 VA، 3 VA، 5 VA، 10 VA، 15 VA، 20 VA، 30 VA، 45 VA و 60 VA.
• کلاس دقت: کلاس دقت توصیف می کند که تبدیل جریان یک ترانسفورماتور در زمانی که بار در محدوده مجاز باشد چقدر دقیق است.
• جابجایی فاز: تفاوت در اختلاف فاز بین جریان اولیه و ثانویه است.
• نقطه زانویی: نقطه زانو یک CT نقطه روی منحنی مغناطیسی است که در آن افزایش 10٪ در چگالی شار باعث افزایش 50٪ در جریان مغناطیسی می شود.

خطای ترانسفورماتور جریان

خطای نسبت فعلی که بر حسب درصد بیان می شود با فرمول زیر ارائه می شود:

که در آن:

Kn = نسبت تبدیل 
IP = جریان اولیه واقعی
Is = جریان ثانویه واقعی زمانی که Ip در حال جریان است، تحت شرایط اندازه گیری.

کاهش خطا در ترانسفورماتور جریان

خطا در ترانسفورماتور جریان را می توان با موارد زیر کاهش داد:

1. با استفاده از فولاد سیلیکونی نورد سرد 
2. نگه داشتن بار نامی دستگاه های اندازه گیری نزدیک به بار نامی CT
3. برای اندازه گیری CT ها، Mumetal ممکن است برای دستیابی به جریان مغناطیسی و ولتاژ پایین نقطه زانویی استفاده شود.

کاربردهای ترانسفورماتور جریان

• ترانسفورماتورهای جریان با آمپرمترها، کیلووات ساعت مترها، ضریب سنج ها و انرژی سنج ها برای اندازه گیری جریان استفاده می شوند.
• برای کار با رله های محافظ استفاده می شود.
• برای فعال کردن سیم پیچ قطع کننده مدار استفاده می شود.
• گیره‌سنج‌ها دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان هستند که به‌ شکلی ویژه طراحی شده‌اند،که امکان اندازه‌گیری جریان در یک هادی را با بستن آن به دور یک هادی حامل جریان می‌دهند.

خلاصه مقاله

از ترانسفورماتورهای جریان برای کاهش جریان اولیه به یک جریان ثانویه برای اندازه گیری آسان استفاده می شود. آن ها دستگاه های اندازه گیری و حسگر را از مدار اصلی جدا می کنند. سی تی از یک یا چند دور اولیه تشکیل شده است و می تواند صدها چرخش ثانویه داشته باشد. اولیه یک CT به صورت سری به هادی حامل جریان و دستگاه های اندازه گیری به ثانویه آن متصل می شوند. ثانویه یک CT را نمی توان در مدار باز گذاشت، زیرا ممکن است باعث ایجاد یک ولتاژ غیرعادی بالا در ثانویه شود و به هسته و سیم پیچ ها آسیب برساند.

ساخت تابلو برق صنعتی

این مقاله توسط تیم تولید محتوای شرکت آداک بهین نیرو برای شما عزیران نوشته شده است. آداک طراح و سازنده تابلو برق صنعتی، تابلو AIS و GIS، پست کمپکت، سیستم MCC و PCC، سیستم های روشنایی، تابلو حفاظت و کنترل، بدنه تابلو برق، سینی و نردبان کابل و… با بهترین کیفیت و قیمت است. به پشتوانه سال ها تجربه و انجام صدها پروژه منطقه ای، کشوری و بین المللی، ما آماده همکاری با شما عزیزان هستیم. به منظور استعلام قیمت خرید تابلو برق و بهره مندی از خدمات مشاوره رایگان، با کارشناسان ما تماس بگیرید.