ترانسفورماتور ابزار دقیق که به عنوان ... شناخته می‌شودترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین(CT) برای اندازه‌گیری جریان متناوب بالا (AC) در یک مدار طراحی شده است. این دستگاه با تولید جریانی متناسب و ایمن‌تر در سیم‌پیچ ثانویه خود عمل می‌کند. سپس ابزارهای استاندارد می‌توانند به راحتی این جریان کاهش یافته را اندازه‌گیری کنند. عملکرد اصلی یکترانسفورماتور جریانکاهش جریان‌های بالا و خطرناک است. این کار آنها را به سطوح ایمن و قابل کنترل تبدیل می‌کند که برای نظارت، اندازه‌گیری و حفاظت از سیستم ایده‌آل است.
نکات کلیدی
- ولتاژ پایینترانسفورماتور جریان(CT) جریان بالای الکتریسیته را به طور ایمن اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه جریان زیاد و خطرناک را به جریان کم و بی‌خطر تبدیل می‌کند.
- سی‌تی‌ها با استفاده از دو ایده اصلی کار می‌کنند: آهنرباهایی که برق تولید می‌کنند و تعداد سیم‌های مخصوص. این به آنها کمک می‌کند تا برق را به درستی اندازه‌گیری کنند.
- وجود داردانواع مختلف سی تی اسکنمانند انواع سیم‌پیچ، چنبره و میله‌ای. هر نوع برای نیازهای مختلف اندازه‌گیری الکتریسیته مناسب است.
- هرگز سیم‌های ثانویه CT را هنگام جریان برق جدا نکنید. این می‌تواند ولتاژ بسیار بالا و خطرناکی ایجاد کند و باعث آسیب شود.
- انتخاب سی تی اسکن مناسب برای اندازه‌گیری‌های صحیح و ایمنی مهم است. سی تی اسکن نامناسب می‌تواند باعث ایجاد صورتحساب‌های اشتباه یا آسیب به تجهیزات شود.
ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین چگونه کار می‌کند؟
الفترانسفورماتور جریان ولتاژ پایینبر اساس دو اصل اساسی فیزیک عمل می‌کند. اولین اصل، القای الکترومغناطیسی است که جریان را ایجاد می‌کند. اصل دوم، نسبت دور است که بزرگی آن جریان را تعیین می‌کند. درک این مفاهیم نشان می‌دهد که چگونه یک CT می‌تواند جریان‌های بالا را با خیال راحت و دقیق اندازه‌گیری کند.
اصل القای الکترومغناطیسی
در هسته خود، یک ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین بر اساس ... عمل می‌کند.قانون القای الکترومغناطیسی فارادیاین قانون توضیح می‌دهد که چگونه یک میدان مغناطیسی متغیر می‌تواند در یک رسانای نزدیک خود جریان الکتریکی ایجاد کند. این فرآیند به ترتیب خاصی انجام می‌شود:
- جریان متناوب (AC) از رسانا یا سیم‌پیچ اولیه عبور می‌کند. این مدار اولیه، جریان بالایی را که باید اندازه‌گیری شود، حمل می‌کند.
- جریان AC یک میدان مغناطیسی دائماً در حال تغییر ایجاد می‌کنداطراف هادی. الفهسته فرومغناطیسدرون سی تی، این میدان مغناطیسی را هدایت و متمرکز می‌کند.
- این میدان مغناطیسی متغیر، تغییری در شار مغناطیسی ایجاد می‌کند که از سیم‌پیچ ثانویه عبور می‌کند.
- طبق قانون فارادی، این تغییر در شار مغناطیسی باعث القای ولتاژ (نیروی الکتروموتوری) و در نتیجه، جریان در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود.
توجه:این فرآیند فقط با جریان متناوب (AC) کار می‌کند. جریان مستقیم (DC) یک میدان مغناطیسی ثابت و بدون تغییر تولید می‌کند. بدون ...تغییردر شار مغناطیسی، هیچ القایی رخ نمی‌دهد و ترانسفورماتور جریان ثانویه تولید نمی‌کند.
نقش نسبت چرخش
نسبت دور، کلید چگونگی کاهش جریان بالا توسط CT به سطح قابل کنترل است. این نسبت، تعداد دور سیم در سیم‌پیچ اولیه (Np) را با تعداد دور در سیم‌پیچ ثانویه (Ns) مقایسه می‌کند. در یک CT، سیم‌پیچ ثانویه دورهای بسیار بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اولیه دارد.
جریان در سیم‌پیچ‌ها با نسبت دورها نسبت معکوس دارداین بدان معناست که یکتعداد دور بیشتر در سیم‌پیچ ثانویه منجر به جریان ثانویه به نسبت کمتری می‌شوداین رابطه از ... پیروی می‌کندمعادله اساسی آمپر-دور برای ترانسفورماتورها.
فرمول ریاضی این رابطه به صورت زیر است:
AP / As = Ns / Npکجا:
Ap= جریان اولیهAs= جریان ثانویهNp= تعداد چرخش‌های اولیهNs= تعداد دورهای ثانویه
برای مثال، یک CT با جریان نامی ۲۰۰:۵A دارای نسبت دور ۴۰:۱ است (۲۰۰ تقسیم بر ۵). این طرح جریان ثانویه‌ای تولید می‌کند که ۱/۴۰ جریان اولیه است. اگر جریان اولیه ۲۰۰ آمپر باشد، جریان ثانویه ۵ آمپر خواهد بود.
این نسبت همچنین بر دقت سی‌تی و توانایی آن در تحمل بار، که به عنوان "بار" شناخته می‌شود، تأثیر می‌گذارد.بار، امپدانس کل (مقاومت) است.از دستگاه‌های اندازه‌گیری متصل به سیم‌پیچ ثانویه. CT باید بتواند این بار را بدون از دست دادن دقت مشخص شده خود تحمل کند.همانطور که جدول زیر نشان می‌دهد، نسبت‌های مختلف می‌توانند رتبه‌بندی‌های دقت متفاوتی داشته باشند..
| نسبت‌های موجود | دقت در B0.1 / 60Hz (%) |
|---|---|
| ۱۰۰:۵ الف | ۱.۲ |
| ۲۰۰:۵الف | ۰.۳ |
این داده‌ها نشان می‌دهد که انتخاب یک CT با نسبت دور مناسب برای دستیابی به دقت اندازه‌گیری مطلوب برای یک کاربرد خاص بسیار مهم است.
اجزای کلیدی و انواع اصلی
هر ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین ساختار داخلی مشترکی دارد، اما طرح‌های مختلفی برای نیازهای خاص وجود دارد. شناخت اجزای اصلی اولین قدم است. از آنجا می‌توانیم انواع اصلی و ویژگی‌های منحصر به فرد آنها را بررسی کنیم. یک ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین از ... ساخته شده است.سه بخش ضروریکه با هم کار می‌کنند.
هسته، سیم‌پیچ‌ها و عایق
عملکرد یک ترانسفورماتور جریان متناوب (CT) به سه جزء اصلی که به طور هماهنگ کار می‌کنند بستگی دارد. هر بخش نقش متمایز و حیاتی در عملکرد ترانسفورماتور ایفا می‌کند.
- هسته:یک هسته فولادی سیلیکونی مسیر مغناطیسی را تشکیل می‌دهد. این هسته میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان اولیه را متمرکز می‌کند و تضمین می‌کند که جریان اولیه به طور مؤثر با سیم‌پیچ ثانویه پیوند برقرار کند.
- سیم پیچ ها:سی تی دو مجموعه سیم پیچ دارد. سیم پیچ اولیه جریان بالایی را که باید اندازه گیری شود، حمل می کند، در حالی که سیم پیچ ثانویه دارای تعداد بیشتری دور سیم است تا جریان ایمن و پله ای را تولید کند.
- عایق:این ماده سیم‌پیچ‌ها را از هسته و از یکدیگر جدا می‌کند. از اتصال کوتاه الکتریکی جلوگیری می‌کند و ایمنی و طول عمر دستگاه را تضمین می‌کند.
نوع زخم
یک سی تی نوع سیم پیچی شامل یک سیم پیچ اولیه متشکل از یک یا چند دور است که به طور دائم روی هسته نصب شده است. این طرح مستقل است. مدار جریان بالا مستقیماً به ترمینال‌های این سیم پیچ اولیه متصل می‌شود. مهندسان از سی تی های نوع سیم پیچی برای موارد زیر استفاده می‌کنند:اندازه‌گیری دقیق و حفاظت از سیستم‌های الکتریکیآنها اغلب برای ... انتخاب می‌شوند.کاربردهای ولتاژ بالا که در آنها دقت و قابلیت اطمینان بسیار مهم است.
نوع حلقوی (پنجره‌ای)
نوع چنبره ای یا "پنجره ای" رایج ترین طرح است. این نوع دارای یک هسته دونات شکل است که فقط سیم پیچ ثانویه به دور آن پیچیده شده است. هادی اولیه بخشی از خود CT نیست. در عوض، کابل یا باسبار جریان بالا از دهانه مرکزی یا "پنجره" عبور می کند و به عنوان یک سیم پیچ اولیه تک دور عمل می کند.
مزایای کلیدی سی تی اسکن های حلقوی:این طرح نسبت به سایر طرح‌ها مزایای متعددی دارد، از جمله:
- راندمان بالاتر، اغلب بین۹۵٪ و ۹۹٪.
- ساختاری جمع و جورتر و سبک‌تر.
- کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) برای اجزای مجاور.
- وزوز مکانیکی بسیار کم، که منجر به عملکرد بی‌صداتر می‌شود.
نوع میله‌ای
ترانسفورماتور جریان نوع میله‌ای، طراحی خاصی است که در آن سیم‌پیچ اولیه بخش جدایی‌ناپذیر خود دستگاه است. این نوع شامل یک میله است که معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته شده و از مرکز هسته عبور می‌کند. این میله به عنوان ... عمل می‌کند.هادی اولیه تک دورکل مجموعه درون یک محفظه عایق‌بندی شده و محکم قرار گرفته است که آن را به یک واحد مستحکم و مستقل تبدیل می‌کند.
ساخت یک CT از نوع میله‌ای، به ویژه در سیستم‌های توزیع برق، بر قابلیت اطمینان و ایمنی تمرکز دارد. عناصر کلیدی آن عبارتند از:
- هادی اولیه:این دستگاه دارای یک میله کاملاً عایق‌بندی شده است که به عنوان سیم‌پیچ اولیه عمل می‌کند. این عایق، که اغلب یک قالب رزینی یا یک لوله کاغذی پخته شده است، در برابر ولتاژهای بالا محافظت می‌کند.
- سیم پیچ ثانویه:یک سیم‌پیچ ثانویه با دورهای زیاد سیم، دور یک هسته فولادی چندلایه پیچیده شده است. این طراحی تلفات مغناطیسی را به حداقل می‌رساند و تبدیل دقیق جریان را تضمین می‌کند.
- هسته:هسته، میدان مغناطیسی را از میله اولیه به سیم‌پیچ ثانویه هدایت می‌کند و فرآیند القا را ممکن می‌سازد.
مزیت نصب:یکی از مزایای اصلی ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین نوع میله‌ای، نصب آسان آن است. این ترانسفورماتور برای نصب مستقیم روی باس‌بارها طراحی شده است که نصب را ساده کرده و خطاهای احتمالی سیم‌کشی را کاهش می‌دهد. برخی از مدل‌ها حتی دارای ... هستند.پیکربندی هسته تقسیم شده یا گیره ایاین به تکنسین‌ها اجازه می‌دهد تا CT را بدون قطع برق، دور یک باسبار موجود نصب کنند، که آن را برای پروژه‌های مقاوم‌سازی ایده‌آل می‌کند.
طراحی جمع و جور و بادوام آنها، آنها را برای محیط‌های محدود و دشوار موجود در داخل تابلو برق‌ها و پنل‌های توزیع برق کاملاً مناسب می‌کند.
هشدار ایمنی حیاتی: هرگز سیم پیچ ثانویه را مدار باز نکنید
یک قانون اساسی، نحوه‌ی ایمن کار با هر ترانسفورماتور جریانی را تعیین می‌کند. تکنسین‌ها و مهندسان هرگز نباید اجازه دهند که سیم‌پیچ ثانویه در حالی که جریان از هادی اولیه عبور می‌کند، مدار باز شود. ترمینال‌های ثانویه همیشه باید به یک بار (بار آن) متصل باشند یا اتصال کوتاه شوند. نادیده گرفتن این قانون، موقعیت بسیار خطرناکی را ایجاد می‌کند.
قانون طلایی CTها:همیشه قبل از برق دار کردن اولیه، از بسته بودن مدار ثانویه اطمینان حاصل کنید. اگر باید یک کنتور یا رله را از یک مدار فعال جدا کنید، ابتدا ترمینال‌های ثانویه CT را اتصال کوتاه کنید.
درک فیزیک پشت این هشدار، شدت خطر را آشکار می‌کند. در حالت عادی، جریان ثانویه یک میدان مغناطیسی مخالف ایجاد می‌کند که با میدان مغناطیسی اولیه مخالفت می‌کند. این مخالفت، شار مغناطیسی در هسته را در سطح پایین و ایمن نگه می‌دارد.
وقتی اپراتور سیم‌پیچ ثانویه را از بار آن جدا می‌کند، مدار باز می‌شود. سیم‌پیچ ثانویه اکنون تلاش می‌کند جریان خود را به چیزی که عملاً ... است، هدایت کند.امپدانس بی‌نهایتیا مقاومت. این عمل باعث فروپاشی میدان مغناطیسی مخالف می‌شود. شار مغناطیسی جریان اولیه دیگر خنثی نمی‌شود و به سرعت در هسته جمع می‌شود و هسته را به اشباع شدید می‌رساند.
این فرآیند ولتاژ بسیار بالایی را در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌کند. این پدیده در هر چرخه AC در مراحل مشخصی رخ می‌دهد:
- جریان اولیه بدون مانع، شار مغناطیسی عظیمی در هسته ایجاد می‌کند و باعث اشباع آن می‌شود.
- از آنجایی که جریان اولیه AC در هر سیکل دو بار از صفر عبور می‌کند، شار مغناطیسی باید به سرعت از اشباع در یک جهت به اشباع در جهت مخالف تغییر کند.
- این تغییر فوق‌العاده سریع در شار مغناطیسی، باعث ایجاد یک جهش ولتاژ بسیار بالا در سیم‌پیچ ثانویه می‌شود.
این ولتاژ القایی یک ولتاژ بالای ثابت نیست؛ بلکه مجموعه‌ای از پیک‌ها یا قله‌های تیز است. این جهش‌های ولتاژ به راحتی می‌توانند به ... برسند.چندین هزار ولتچنین پتانسیل بالایی، خطرات جدی متعددی را به همراه دارد.
- خطر شوک شدید:تماس مستقیم با ترمینال‌های ثانویه می‌تواند باعث برق‌گرفتگی کشنده شود.
- خرابی عایق:ولتاژ بالا می‌تواند عایق درون ترانسفورماتور جریان را از بین ببرد و منجر به خرابی دائمی شود.
- آسیب به ابزار:هرگونه تجهیزات نظارتی متصل که برای چنین ولتاژ بالایی طراحی نشده باشند، فوراً آسیب خواهند دید.
- قوس الکتریکی و آتش سوزی:این ولتاژ می‌تواند باعث ایجاد قوس بین ترمینال‌های ثانویه شود و خطر آتش‌سوزی و انفجار قابل توجهی را به همراه داشته باشد.
برای جلوگیری از این خطرات، پرسنل هنگام کار با ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین باید از رویه‌های ایمنی سختگیرانه‌ای پیروی کنند.
رویه‌های ایمن جابجایی:
- تأیید کنید که مدار بسته شده است:قبل از برق دار کردن مدار اولیه، همیشه بررسی کنید که سیم پیچ ثانویه CT به بار آن (کنتورها، رله ها) متصل شده یا به طور ایمن اتصال کوتاه شده است.
- از بلوک‌های اتصال کوتاه استفاده کنید:بسیاری از تاسیسات شامل بلوک‌های ترمینال با کلیدهای اتصال کوتاه داخلی هستند. این دستگاه‌ها روشی ایمن و قابل اعتماد برای اتصال کوتاه ثانویه قبل از سرویس هرگونه ابزار دقیق متصل فراهم می‌کنند.
- کوتاه قبل از قطع اتصال:اگر مجبور به جدا کردن یک دستگاه از مدار برق‌دار هستید، از یک سیم رابط برای اتصال کوتاه کردن ترمینال‌های ثانویه CT استفاده کنید.قبل ازقطع اتصال ساز.
- اتصال کوتاه را پس از اتصال مجدد حذف کنید:فقط جامپر اتصال کوتاه را برداریدبعد ازدستگاه به طور کامل به مدار ثانویه متصل شده است.
رعایت این پروتکل‌ها اختیاری نیست. این امر برای حفاظت از پرسنل، جلوگیری از آسیب به تجهیزات و تضمین ایمنی کلی سیستم الکتریکی ضروری است.
کاربردها و معیارهای انتخاب
ترانسفورماتورهای جریان ولتاژ پایین اجزای ضروری در سیستم‌های الکتریکی مدرن هستند. کاربردهای آنها از نظارت ساده تا حفاظت حیاتی سیستم متغیر است. انتخاب CT صحیح برای یک کار خاص برای اطمینان از دقت، ایمنی و قابلیت اطمینان حیاتی است.
کاربردهای رایج در محیط‌های تجاری و صنعتی
مهندسان به طور گسترده در محیط‌های تجاری و صنعتی برای نظارت و مدیریت برق از CTها استفاده می‌کنند. در ساختمان‌های تجاری، سیستم‌های نظارت بر برق برای اندازه‌گیری ایمن جریان‌های متناوب بالا به CTها متکی هستند. جریان بالا از طریق رسانای اولیه جریان می‌یابد و یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. این میدان جریانی بسیار کوچکتر و متناسب با آن را در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌کند که یک کنتور به راحتی می‌تواند آن را بخواند. این فرآیند مدیران تأسیسات را قادر می‌سازد تا مصرف انرژی را برای کاربردهایی مانند ... به طور دقیق ردیابی کنند.اندازه‌گیری خالص کیلووات ساعت تجاری در ۱۲۰ ولت یا ۲۴۰ ولت.
چرا انتخاب سی تی اسکن مناسب اهمیت دارد؟
انتخاب CT مناسب مستقیماً بر دقت مالی و ایمنی عملیاتی تأثیر می‌گذارد. CT با اندازه یا رتبه‌بندی نادرست، مشکلات قابل توجهی را ایجاد می‌کند.
⚠️دقت بر صورتحساب تأثیر می‌گذارد:یک سی‌تی‌اسکن یک محدوده عملیاتی بهینه دارد. استفاده از آن دربارهای بسیار کم یا زیاد، خطای اندازه‌گیری را افزایش می‌دهدیکخطای دقت فقط 0.5٪باعث می‌شود محاسبات صورتحساب به همان میزان اشتباه انجام شود. علاوه بر این، تغییرات زاویه فاز ایجاد شده توسط CT می‌تواند خوانش توان را، به ویژه در ضرایب توان پایین، تحریف کند و منجر به عدم دقت بیشتر در صورتحساب شود.
انتخاب نادرست همچنین ایمنی را به خطر می‌اندازد. در طول یک خطا، یکسی‌تی می‌تواند وارد اشباع شود و سیگنال خروجی آن را دچار اعوجاج کند.این می‌تواند باعث شود رله‌های حفاظتی به دو روش خطرناک دچار نقص شوند:
- عدم موفقیت در عملیات:رله ممکن است خطای واقعی را تشخیص ندهد و باعث شود مشکل تشدید شود و به تجهیزات آسیب برساند.
- افتادن کاذب:رله ممکن است سیگنال را اشتباه تفسیر کند و باعث قطع برق غیرضروری شود.
رتبه‌بندی‌ها و استانداردهای معمول
هر ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین دارای مقادیر نامی خاصی است که عملکرد آن را تعریف می‌کند. مقادیر نامی کلیدی شامل نسبت دور، کلاس دقت و بار (burden) است. بار، کل بار (امپدانس) متصل به ثانویه، شامل کنتورها، رله‌ها و خود سیم است. CT باید بتواند این بار را بدون از دست دادن دقت تغذیه کند.
| نوع سی تی | مشخصات معمول | واحد بار | محاسبه بار بر حسب اهم (ثانویه ۵ آمپر) |
|---|---|---|---|
| سی تی اندازه گیری | ۰.۲ ب ۰.۵ | اهم | ۰.۵ اهم |
| رله CT | ۱۰ سی ۴۰۰ | ولت | ۴.۰ اهم |
بار یک CT اندازه‌گیری بر حسب اهم اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که بار یک CT رله‌گذاری بر اساس ولتاژی که می‌تواند در 20 برابر جریان نامی خود ارائه دهد تعریف می‌شود. این امر تضمین می‌کند که CT رله‌گذاری می‌تواند تحت شرایط خطا عملکرد دقیقی داشته باشد.
ترانسفورماتور جریان ولتاژ پایین ابزاری حیاتی برای مدیریت سیستم قدرت است. این ترانسفورماتور جریان‌های متناوب بالا را با کاهش آنها به یک مقدار متناسب و پایین‌تر، به طور ایمن اندازه‌گیری می‌کند. عملکرد این دستگاه بر اصول القای الکترومغناطیسی و نسبت دور سیم‌پیچ‌ها متکی است.
نکات کلیدی:
- مهمترین قانون ایمنی این است که هرگز مدار ثانویه را در حالی که اولیه برق دارد باز نکنید، زیرا این کار ولتاژهای بالای خطرناکی ایجاد می‌کند.
- انتخاب مناسب بر اساس کاربرد، دقت و رتبه‌بندی برای ایمنی و عملکرد کلی سیستم ضروری است.
سوالات متداول
آیا می‌توان از CT در مدار DC استفاده کرد؟
نه، یکترانسفورماتور جریاننمی‌تواند روی مدار جریان مستقیم (DC) کار کند. یک CT برای القای جریان در سیم‌پیچ ثانویه خود به میدان مغناطیسی متغیر تولید شده توسط جریان متناوب (AC) نیاز دارد. یک مدار DC یک میدان مغناطیسی ثابت تولید می‌کند که از القا جلوگیری می‌کند.
اگر نسبت CT اشتباه استفاده شود چه اتفاقی می‌افتد؟
استفاده از نسبت نادرست CT منجر به خطاهای اندازه‌گیری قابل توجه و مشکلات ایمنی بالقوه می‌شود.
- صورتحساب نادرست:قرائت‌های مصرف انرژی نادرست خواهد بود.
- نقص حفاظتی:رله‌های حفاظتی ممکن است در طول خطا به درستی عمل نکنند و خطر آسیب به تجهیزات را به همراه داشته باشند.
تفاوت بین CT اندازه گیری و CT رله ای چیست؟
یک CT اندازه‌گیری، دقت بالایی را در بارهای جریان عادی برای اهداف صدور صورتحساب فراهم می‌کند. یک CT رله‌ای به گونه‌ای طراحی شده است که در شرایط خطای جریان بالا دقیق باقی بماند. این امر تضمین می‌کند که دستگاه‌های محافظ، سیگنال قابل اعتمادی را برای قطع مدار و جلوگیری از آسیب گسترده دریافت کنند.
چرا مدار ثانویه برای ایمنی اتصال کوتاه می‌شود؟
اتصال کوتاه ثانویه، یک مسیر امن و کامل برای جریان القایی فراهم می‌کند. یک مدار ثانویه باز جایی برای جریان ندارد. این وضعیت باعث می‌شود که CT ولتاژهای بسیار بالا و خطرناکی تولید کند که می‌تواند باعث شوک‌های کشنده و...ترانسفورماتور را از بین ببرید.
زمان ارسال: نوامبر-05-2025