หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำคืออะไรและทำงานอย่างไร?

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำทุกตัวมีโครงสร้างภายในที่เหมือนกัน แต่มีการออกแบบที่แตกต่างกันไปตามความต้องการเฉพาะ ขั้นตอนแรกคือการทำความเข้าใจส่วนประกอบหลัก จากนั้นเราจะสามารถสำรวจประเภทหลักและคุณสมบัติเฉพาะของแต่ละชนิดได้ หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำสร้างขึ้นจากสามส่วนที่สำคัญที่ทำงานร่วมกัน

แกน ขดลวด และฉนวน

การทำงานของ CT ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบหลักสามส่วนที่ทำงานประสานกัน แต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญและแตกต่างกันในการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้า

• แกนหลัก:แกนเหล็กซิลิคอนทำหน้าที่เป็นเส้นทางแม่เหล็ก ทำหน้าที่รวมสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสปฐมภูมิเข้าด้วยกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าสนามแม่เหล็กจะเชื่อมต่อกับขดลวดทุติยภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• การพันขดลวด:CT มีขดลวดสองชุด ขดลวดปฐมภูมิส่งกระแสไฟฟ้าสูงที่ต้องการวัด ในขณะที่ขดลวดทุติยภูมิมีขดลวดหลายรอบเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าที่ปลอดภัยและลดลง
• ฉนวนกันความร้อน:วัสดุนี้จะแยกขดลวดออกจากแกนกลางและแยกออกจากกัน ช่วยป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรและรับประกันความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยาวนานของอุปกรณ์

ชนิดของบาดแผล

CT แบบพันขดลวดประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิที่ประกอบด้วยขดลวดหนึ่งรอบหรือมากกว่าที่ติดตั้งถาวรบนแกนกลาง การออกแบบนี้เป็นแบบอิสระ วงจรกระแสสูงเชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วของขดลวดปฐมภูมินี้ วิศวกรใช้ CT แบบพันขดลวดสำหรับการวัดที่แม่นยำและการป้องกันระบบไฟฟ้า. มักถูกเลือกสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงซึ่งความแม่นยำและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญ.

ประเภท Toroidal (หน้าต่าง)

แบบวงแหวนหรือแบบ "หน้าต่าง" เป็นรูปแบบที่พบมากที่สุด มีแกนรูปโดนัท มีเพียงขดลวดทุติยภูมิพันรอบอยู่ ตัวนำปฐมภูมิไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ CT เอง แต่สายเคเบิลหรือบัสบาร์กระแสสูงจะผ่านช่องเปิดตรงกลางหรือ "หน้าต่าง" ทำหน้าที่เป็นขดลวดปฐมภูมิแบบรอบเดียว

ข้อได้เปรียบหลักของ CT แบบ Toroidal:การออกแบบนี้มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าประเภทอื่น ได้แก่:

• ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น มักจะอยู่ระหว่าง95% และ 99%.
• โครงสร้างที่กะทัดรัดและน้ำหนักเบายิ่งขึ้น
• ลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) สำหรับส่วนประกอบใกล้เคียง
• เสียงฮัมของเครื่องจักรต่ำมาก ส่งผลให้การทำงานเงียบขึ้น

ประเภทบาร์

หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดแท่ง (bar-type) เป็นการออกแบบเฉพาะที่ขดลวดปฐมภูมิเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์ หม้อแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดนี้ประกอบด้วยแท่ง ซึ่งโดยทั่วไปทำจากทองแดงหรืออะลูมิเนียม ที่ผ่านศูนย์กลางของแกน แท่งนี้ทำหน้าที่เป็นตัวนำปฐมภูมิแบบรอบเดียวส่วนประกอบทั้งหมดบรรจุอยู่ในตัวเรือนที่แข็งแรงและมีฉนวน ทำให้เป็นหน่วยที่แข็งแกร่งและเป็นอิสระ

การก่อสร้าง CT แบบแท่งมุ่งเน้นไปที่ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบจ่ายไฟฟ้า องค์ประกอบสำคัญประกอบด้วย:

• ตัวนำหลัก:อุปกรณ์นี้มีแท่งหุ้มฉนวนเต็มรูปแบบซึ่งทำหน้าที่เป็นขดลวดปฐมภูมิ ฉนวนนี้มักทำจากเรซินหล่อหรือท่อกระดาษเบเกไลซ์ ช่วยป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูง
• ขดลวดรอง:ขดลวดทุติยภูมิที่มีลวดหลายรอบพันรอบแกนเหล็กเคลือบ การออกแบบนี้ช่วยลดการสูญเสียแม่เหล็กและช่วยให้การแปลงกระแสไฟฟ้าแม่นยำ
• แกนหลัก:แกนกลางทำหน้าที่นำทางสนามแม่เหล็กจากแท่งหลักไปยังขดลวดรอง ทำให้เกิดกระบวนการเหนี่ยวนำ

ข้อดีในการติดตั้ง:ข้อดีหลักของหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำแบบแท่งคือการติดตั้งที่ง่ายดาย ออกแบบมาเพื่อติดตั้งบนบัสบาร์โดยตรง ซึ่งช่วยลดความยุ่งยากในการติดตั้งและลดข้อผิดพลาดในการเดินสายที่อาจเกิดขึ้น บางรุ่นยังมีการกำหนดค่าแบบแยกแกนหรือแบบหนีบซึ่งช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถติดตั้ง CT รอบๆ บัสบาร์ที่มีอยู่ได้โดยไม่ต้องตัดการเชื่อมต่อไฟฟ้า จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการปรับปรุงแก้ไข

การออกแบบที่กะทัดรัดและทนทานทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่จำกัดและต้องการความแม่นยำสูงที่พบภายในสวิตช์เกียร์และแผงจ่ายไฟ

 

คำเตือนด้านความปลอดภัยที่สำคัญ: ห้ามเปิดวงจรรอง

กฎพื้นฐานกำหนดวิธีการจัดการหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าอย่างปลอดภัย ช่างเทคนิคและวิศวกรต้องไม่อนุญาตให้ขดลวดทุติยภูมิเปิดวงจรในขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำปฐมภูมิ ขั้วทุติยภูมิต้องเชื่อมต่อกับโหลด (ภาระของโหลด) เสมอ มิฉะนั้นจะเกิดการลัดวงจร การไม่ปฏิบัติตามกฎนี้จะก่อให้เกิดอันตรายอย่างยิ่ง

กฎทองของ CT:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงจรรองปิดอยู่ก่อนจ่ายไฟให้กับวงจรหลักเสมอ หากจำเป็นต้องถอดมิเตอร์หรือรีเลย์ออกจากวงจรที่ใช้งานอยู่ ให้ลัดวงจรขั้วรองของ CT ก่อน

การทำความเข้าใจหลักฟิสิกส์เบื้องหลังคำเตือนนี้เผยให้เห็นถึงความรุนแรงของอันตราย ในการทำงานปกติ กระแสทุติยภูมิจะสร้างสนามแม่เหล็กสวนทางกับสนามแม่เหล็กของขดลวดปฐมภูมิ การสวนทางนี้จะทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลางอยู่ในระดับต่ำและปลอดภัย

เมื่อผู้ปฏิบัติงานตัดวงจรรองออกจากภาระ วงจรจะเปิดขึ้น ขดลวดรองจะพยายามขับกระแสเข้าสู่สิ่งที่เป็นอิมพีแดนซ์อนันต์หรือความต้านทาน การกระทำนี้ทำให้สนามแม่เหล็กตรงข้ามพังทลายลง ฟลักซ์แม่เหล็กของกระแสปฐมภูมิไม่ถูกยกเลิกอีกต่อไป และจะสะสมตัวอย่างรวดเร็วในแกนกลาง ผลักดันแกนกลางให้เข้าสู่ภาวะอิ่มตัวอย่างรุนแรง

กระบวนการนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าสูงอย่างอันตรายในขดลวดทุติยภูมิ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเป็นขั้นตอนที่ชัดเจนในแต่ละรอบของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ:

1. กระแสหลักที่ไม่มีการต่อต้านจะสร้างฟลักซ์แม่เหล็กจำนวนมากในแกนกลาง ส่งผลให้แกนกลางอิ่มตัว
2. เนื่องจากกระแสไฟฟ้าหลัก AC ผ่านศูนย์สองครั้งต่อรอบ ฟลักซ์แม่เหล็กจะต้องเปลี่ยนอย่างรวดเร็วจากจุดอิ่มตัวในทิศทางหนึ่งไปเป็นจุดอิ่มตัวในทิศทางตรงข้าม
3. การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่รวดเร็วอย่างเหลือเชื่อนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ากระชากสูงมากในขดลวดรอง

แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าสูงคงที่ แต่เป็นจุดสูงสุดหรือยอดแหลมที่ต่อเนื่องกัน แรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงเหล่านี้อาจถึงจุดสูงสุดได้อย่างง่ายดายหลายพันโวลต์ศักยภาพที่สูงเช่นนี้ก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงหลายประการ

• อันตรายจากการช็อตอย่างรุนแรง:การสัมผัสโดยตรงกับขั้วรองอาจทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตจนเสียชีวิตได้
• การพังทลายของฉนวน:แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถทำลายฉนวนภายในหม้อแปลงกระแสไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดความล้มเหลวถาวรได้
• ความเสียหายของเครื่องมือ:อุปกรณ์ตรวจสอบที่เชื่อมต่อใดๆ ที่ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงดังกล่าวจะได้รับความเสียหายทันที
• อาร์คและไฟ:แรงดันไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดส่วนโค้งระหว่างขั้วรอง ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้และการระเบิดได้

เพื่อป้องกันอันตรายเหล่านี้ เจ้าหน้าที่จะต้องปฏิบัติตามขั้นตอนด้านความปลอดภัยอย่างเคร่งครัดเมื่อทำงานกับหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำ

ขั้นตอนการจัดการอย่างปลอดภัย:

1. ยืนยันว่าวงจรปิด:ก่อนจะจ่ายไฟให้กับวงจรหลัก ควรตรวจสอบให้แน่ใจเสมอว่าขดลวดรองของ CT เชื่อมต่อกับโหลด (มิเตอร์ รีเลย์) หรือลัดวงจรอย่างแน่นหนา
2. ใช้การชอร์ตบล็อก:การติดตั้งจำนวนมากจะมีบล็อกเทอร์มินัลพร้อมสวิตช์ลัดวงจรในตัว อุปกรณ์เหล่านี้เป็นวิธีที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในการลัดวงจรอุปกรณ์สำรองก่อนซ่อมบำรุงอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่
3. สั้นๆ ก่อนการตัดการเชื่อมต่อ:หากคุณต้องถอดเครื่องมือออกจากวงจรที่มีพลังงาน ให้ใช้สายจัมเปอร์เพื่อลัดวงจรขั้วรองของ CTก่อนการตัดการเชื่อมต่อเครื่องมือ
4. ลบการลัดวงจรหลังจากเชื่อมต่อใหม่:ถอดจัมเปอร์ลัดวงจรออกเท่านั้นหลังจากเครื่องมือเชื่อมต่อกลับเข้ากับวงจรรองอย่างสมบูรณ์แล้ว

การปฏิบัติตามระเบียบปฏิบัติเหล่านี้ไม่ใช่ทางเลือก เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการปกป้องบุคลากร ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ และรับรองความปลอดภัยโดยรวมของระบบไฟฟ้า

การสมัครและเกณฑ์การคัดเลือก