اصل کار ترانسفورماتورهای جریان و نحوه استفاده از آنها برای اندازه گیری جریان الکتریکی

ترانسفورماتورهای جریان (CTs) اجزای حیاتی در زمینه مهندسی برق، به ویژه در سیستم های قدرت و کاربردهای اندازه گیری هستند. آنها برای اندازه گیری دقیق جریان الکتریکی در حالی که عایق الکتریکی و ایمنی را فراهم می کنند طراحی شده اند. اصل کار ترانسفورماتورهای جریان و نحوه استفاده از آنها برای اندازه گیری جریان الکتریکی را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

اصل کار:

ترانسفورماتور جریان بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند. از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است که هر دو به دور یک هسته مغناطیسی پیچیده شده اند.

سیم پیچ اولیه: سیم پیچ اولیه CT به صورت سری به هادی متصل می شود که از طریق آن جریان باید اندازه گیری شود. هنگامی که جریان الکتریکی از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف هسته ایجاد می کند.

هسته مغناطیسی: هسته CT معمولاً از مواد بسیار نفوذپذیر مانند آهن یا فریت ساخته می شود تا اتصال مغناطیسی بین سیم پیچ ها را تقویت کند.

سیم پیچ ثانویه: سیم پیچ ثانویه روی همان هسته پیچیده می شود اما از نظر الکتریکی از سیم پیچ اولیه جدا شده است. این شامل تعداد زیادی چرخش نسبت به سیم پیچ اولیه است.

القای ولتاژ: طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، میدان مغناطیسی متغیر ایجاد شده توسط جریان اولیه، ولتاژی را در سیم پیچ ثانویه القا می کند. ولتاژ القایی با نرخ تغییر جریان در سیم پیچ اولیه نسبت مستقیم دارد.

ویژگی ها و کاربردهای کلیدی:

کاهش جریان: CT ها برای کاهش جریان از سیم پیچ اولیه به سطح استاندارد و قابل کنترل برای اهداف اندازه گیری و حفاظتی طراحی شده اند. جریان ثانویه معمولاً بسیار کمتر از جریان اولیه است، اغلب در نسبت 100:5 یا 1000:5.

جداسازی: CT ها جداسازی الکتریکی بین مدار اولیه ولتاژ بالا و مدار ثانویه ولتاژ پایین را فراهم می کنند. این امر ایمنی تجهیزات اندازه گیری و نظارت را تضمین می کند.

دقت: CT های با دقت بالا برای ارائه اندازه گیری دقیق جریان در یک حاشیه خطای مشخص، حتی تحت شرایط بار متفاوت، ساخته می شوند.

دستگاه های اندازه گیری: جریان خروجی ثانویه CT ها به دستگاه های مختلف اندازه گیری و مانیتورینگ مانند آمپرمتر، ولت متر، وات متر، انرژی سنج و رله های حفاظتی متصل می شود.

رله های حفاظتی: CT ها نقش مهمی در حفاظت از سیستم قدرت دارند. آنها برای تشخیص شرایط اضافه جریان و جریان های خطا استفاده می شوند که رله های محافظ را برای جداسازی قسمت های معیوب سیستم راه اندازی می کنند.

اندازه‌گیری و صورت‌حساب: در کاربردهای اندازه‌گیری برق، CT برای اندازه‌گیری مصرف فعلی در محیط‌های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می‌شود. خروجی جریان ثانویه برای محاسبه مصرف انرژی برای مقاصد صورتحساب استفاده می شود.

ترانسفورماتورهای ابزار: CT ها، همراه با ترانسفورماتورهای ولتاژ (VTs)، در مجموع به عنوان ترانسفورماتور ابزار نامیده می شوند. VT ها عملکرد مشابهی را برای اندازه گیری و جداسازی ولتاژ انجام می دهند.