ما هو محول التيار ذو الجهد المنخفض وكيف يعمل؟

يشترك جميع محولات التيار منخفضة الجهد في بنية داخلية مشتركة، ولكن توجد تصاميم مختلفة لتلبية احتياجات محددة. فهم المكونات الأساسية هو الخطوة الأولى. ومن هنا، يمكننا استكشاف الأنواع الرئيسية وخصائصها الفريدة. يتكون محول التيار منخفض الجهد من:ثلاثة أجزاء أساسيةالتي تعمل معًا.

النواة واللفات والعزل

تعتمد وظيفة المحول الكهربائي على ثلاثة مكونات رئيسية تعمل بتناغم. يلعب كل جزء دورًا مميزًا ومحوريًا في تشغيل المحول.

• جوهر:يُشكّل قلب من فولاذ السيليكون المسار المغناطيسي. فهو يُركّز المجال المغناطيسي الناتج عن التيار الأساسي، مما يضمن ارتباطه الفعال بالملف الثانوي.
• اللفات:يحتوي جهاز CT على مجموعتين من اللفات. يحمل اللف الابتدائي التيار العالي المراد قياسه، بينما يحتوي اللف الثانوي على عدد أكبر من لفات الأسلاك لإنتاج التيار المنخفض الآمن.
• العزل:تفصل هذه المادة اللفات عن النواة وعن بعضها البعض. تمنع هذه المادة حدوث تماس كهربائي وتضمن سلامة الجهاز وعمره الافتراضي.

نوع الجرح

يتضمن محول التيار المتردد الملفوف ملفًا أوليًا يتكون من لفة واحدة أو أكثر مثبتة بشكل دائم على القلب. هذا التصميم مستقل بذاته. تتصل دائرة التيار العالي مباشرة بأطراف هذا الملف الأولي. يستخدم المهندسون محولات التيار المتردد الملفوفة لـالقياس الدقيق وحماية الأنظمة الكهربائية. يتم اختيارهم في كثير من الأحيان لتطبيقات الجهد العالي حيث الدقة والموثوقية أمران بالغي الأهمية.

نوع حلقي (نافذة)

التصميم الحلقي أو "النافذة" هو الأكثر شيوعًا. يتميز هذا التصميم بنواة على شكل دونات، يلتف حولها الملف الثانوي فقط. الموصل الأساسي ليس جزءًا من المحول الحفاز نفسه. بدلًا من ذلك، يمر كابل التيار العالي أو قضيب التوصيل عبر الفتحة المركزية، أو "النافذة"، ليعمل كملف أساسي أحادي اللفة.

المزايا الرئيسية للتصوير المقطعي الحلقي:يقدم هذا التصميم العديد من الفوائد مقارنة بالأنواع الأخرى، بما في ذلك:

• كفاءة أعلى، غالبًا بين95% و 99%.
• تصميم أكثر إحكاما وخفة وزن.
• تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) للمكونات القريبة.
• طنين ميكانيكي منخفض جدًا، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر هدوءًا.

نوع الشريط

محول التيار الشريطي هو تصميم خاص، حيث يكون الملف الابتدائي جزءًا لا يتجزأ من الجهاز نفسه. يتضمن هذا النوع قضيبًا، مصنوعًا عادةً من النحاس أو الألومنيوم، يمر عبر مركز القلب. يعمل هذا القضيب كـموصل أساسي أحادي الدورةيتم وضع التجميع بأكمله داخل غلاف قوي ومعزول، مما يجعله وحدة قوية ومكتفية ذاتيا.

يركز تصميم محول التيار المتردد ذو القضبان على الموثوقية والسلامة، خاصةً في أنظمة توزيع الطاقة. وتشمل عناصره الرئيسية ما يلي:

• القائد الأساسي:يتميز الجهاز بقضيب معزول بالكامل يعمل كملفات رئيسية. هذا العازل، الذي غالبًا ما يكون قالبًا راتنجيًا أو أنبوبًا ورقيًا مخبوزًا، يحمي من الجهد العالي.
• اللف الثانوي:لفافة ثانوية ذات لفات سلكية متعددة تُلف حول قلب فولاذي مُرقق. يُقلل هذا التصميم من الخسائر المغناطيسية ويضمن دقة تحويل التيار.
• جوهر:يقوم القلب بتوجيه المجال المغناطيسي من الشريط الأساسي إلى الملف الثانوي، مما يتيح عملية الحث.

ميزة التثبيت:من أهم مزايا محول التيار منخفض الجهد على شكل قضيب سهولة تركيبه. فهو مصمم للتركيب المباشر على قضبان التوصيل، مما يُبسط عملية التركيب ويقلل من أخطاء التوصيل المحتملة. حتى أن بعض الطرز تتميز بـتكوين ذو قلب منقسم أو ذو مشبكيتيح هذا للفنيين تثبيت CT حول قضيب ناقل موجود دون فصل الطاقة، مما يجعله مثاليًا لمشاريع التحديث.

إن تصميمها المدمج والمتين يجعلها ملائمة تمامًا للبيئات المحدودة والصعبة الموجودة داخل معدات التوزيع ولوحات توزيع الطاقة.

 

تحذير أمان بالغ الأهمية: لا تفتح الدائرة الثانوية أبدًا

هناك قاعدة أساسية تحكم التعامل الآمن مع أي محول تيار. يجب على الفنيين والمهندسين عدم السماح مطلقًا بترك الملف الثانوي مفتوح الدائرة أثناء مرور التيار عبر الموصل الأساسي. يجب دائمًا توصيل أطراف التوصيل الثانوية بحمل (عبء الحمل) وإلا تعرضت لقصر في الدائرة. يؤدي تجاهل هذه القاعدة إلى وضع خطير للغاية.

القاعدة الذهبية لـ CT:تأكد دائمًا من إغلاق الدائرة الثانوية قبل تشغيل الدائرة الأساسية. إذا اضطررتَ إلى فصل عداد أو مرحل من دائرة نشطة، فقم بتقصير أطراف CT الثانوية أولًا.

إن فهم الفيزياء الكامنة وراء هذا التحذير يكشف عن مدى خطورة هذا الخطر. في التشغيل العادي، يُنشئ التيار الثانوي مجالًا مغناطيسيًا مضادًا للمجال المغناطيسي الأساسي. يُبقي هذا التعارض التدفق المغناطيسي في القلب عند مستوى منخفض وآمن.

عندما يفصل المُشغِّل الملف الثانوي عن حمله، تُصبح الدائرة مفتوحة. يحاول الملف الثانوي الآن توجيه تياره إلى ما يُشبه في الواقعمعاوقة لا نهائيةأو مقاومة. يؤدي هذا إلى انهيار المجال المغناطيسي المعاكس. لا يُلغى التدفق المغناطيسي للتيار الأساسي، ويتراكم بسرعة في القلب، مما يدفع القلب إلى تشبع شديد.

تُسبب هذه العملية جهدًا عاليًا خطيرًا في الملف الثانوي. تتطور هذه الظاهرة على مراحل مختلفة خلال كل دورة تيار متردد:

1. يخلق التيار الأساسي غير المعارض تدفقًا مغناطيسيًا هائلاً في القلب، مما يؤدي إلى تشبعه.
2. عندما يمر التيار الأساسي المتردد عبر الصفر مرتين في كل دورة، يجب أن يتغير التدفق المغناطيسي بسرعة من التشبع في اتجاه واحد إلى التشبع في الاتجاه المعاكس.
3. يؤدي هذا التغيير السريع بشكل لا يصدق في التدفق المغناطيسي إلى حدوث ارتفاع كبير في الجهد في الملف الثانوي.

هذا الجهد المُستحث ليس جهدًا عاليًا ثابتًا؛ بل هو سلسلة من القمم أو الارتفاعات الحادة. يمكن أن تصل هذه الارتفاعات في الجهد بسهولة إلىعدة آلاف من الفولتاتإن هذه الإمكانات العالية تنطوي على مخاطر شديدة متعددة.

• خطر الصدمة الشديدة:قد يؤدي الاتصال المباشر مع المحطات الثانوية إلى حدوث صدمة كهربائية مميتة.
• انهيار العزل:يمكن أن يؤدي الجهد العالي إلى تدمير العزل داخل محول التيار، مما يؤدي إلى فشل دائم.
• تلف الجهاز:سوف تتعرض أي معدات مراقبة متصلة غير مصممة لمثل هذا الجهد العالي للتلف على الفور.
• القوس والنار:يمكن أن يؤدي الجهد الكهربي إلى تكوين قوس كهربائي بين الأطراف الثانوية، مما يشكل خطرًا كبيرًا للحريق والانفجار.

ولمنع هذه المخاطر، يجب على الموظفين اتباع إجراءات السلامة الصارمة عند العمل مع محول التيار منخفض الجهد.

إجراءات التعامل الآمن:

1. تأكد من إغلاق الدائرة:قبل تنشيط الدائرة الأولية، تأكد دائمًا من أن الملف الثانوي للمحوِّل متصل بحمله (العدادات، المرحلات) أو تم اختصاره بشكل آمن.
2. استخدم كتل الاختصار:تتضمن العديد من التركيبات كتل طرفية مزودة بمفاتيح قصر مدمجة. توفر هذه الأجهزة طريقة آمنة وموثوقة لقصر الدائرة الثانوية قبل صيانة أي أجهزة متصلة.
3. رسالة قصيرة قبل الانفصال:إذا كان عليك إزالة أداة من دائرة نشطة، استخدم سلك توصيل لتقصير المحطات الثانوية لجهاز CTقبلفصل الجهاز.
4. إزالة الدائرة القصيرة بعد إعادة الاتصال:قم بإزالة وصلة التوصيل القصيرة فقطبعدتم إعادة توصيل الجهاز بالكامل بالدائرة الثانوية.

الالتزام بهذه البروتوكولات ليس اختياريًا، بل هو ضروري لحماية الموظفين، ومنع تلف المعدات، وضمان السلامة العامة للنظام الكهربائي.

الطلبات ومعايير الاختيار