بارق - ترانسفورماتور جریان (CT) چیست؟ نقش و کاربردهای آن در سیستم‌های الکتریکی

اصول عملیات

ترانسفورماتورهای جریان بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کنند، که بیان می کند که تغییر در جریان عبوری از یک هادی، ولتاژ متناسبی را در هادی مجاور القا می کند. CT ها از یک سیم پیچ اولیه تشکیل شده اند که جریان اندازه گیری شده از آن عبور می کند و یک سیم پیچ ثانویه که جریانی متناسب بر اساس جریان اولیه تولید می کند.

هنگامی که جریان از سیم پیچ اولیه CT عبور می کند، یک میدان مغناطیسی در اطراف هادی ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، ولتاژی را در سیم پیچ ثانویه القا می کند. نسبت تعداد چرخش در سیم پیچ اولیه به تعداد دور در سیم پیچ ثانویه، نسبت تبدیل CT را تعیین می کند. سپس این جریان ثانویه را می توان به طور ایمن اندازه گیری، نظارت کرد یا برای اهداف حفاظتی و کنترلی بدون قرار گرفتن مستقیم ابزار اندازه گیری یا رله های حفاظتی در معرض جریان های بالا استفاده کرد.

انواع CT

انواع مختلفی از ترانسفورماتورهای جریان وجود دارد که برای برآورده کردن نیازهای کاربردی خاص طراحی شده اند:

1. CT های پنجره ای و حلقوی (Toroidal, Window): این نوع ترانس از یک هسته حلقوی شکل تشکیل شده است که هادی اولیه از مرکز هسته عبور می کند. این CT ها دارای طراحی هسته تقسیم شده هستند که به آنها اجازه می دهد به راحتی در اطراف هادی های موجود بدون نیاز به قطع مدار نصب شوند. هادی اولیه از داخل هسته عبور می کند و میدان مغناطیسی متناسب با جریان القا می کند. آنها نصب آسانی را ارائه می دهند و معمولاً در برنامه های اندازه گیری مسکونی و تجاری استفاده می شوند.

2. CT های نوع تیغه ای(Bar): ترانسفورماتور جریان تیغه ای نوع خاصی از ترانسفورماتور جریان پنجره است که یک تیغه به طور دائم در داخل CT قرار می گیرد. این CT می تواند تنش های اضافه جریان سنگین را تحمل کند. آنها معمولاً برای کاربردهای با جریان بالا در مصارف صنعتی مانند سیستم های توزیع برق و موتورهای بزرگ استفاده می شوند.

3. سی‌تی‌های Wound: سی‌تی‌های Wound دارای یک زخم سیم‌پیچ اولیه در اطراف یک هسته مغناطیسی هستند. آنها همه کاره هستند و برای رتبه بندی ها و برنامه های مختلف فعلی، از جمله اندازه گیری، حفاظت و کنترل مناسب هستند.

4. CT های غوطه ور در روغن: CT های غوطه ور در روغن در یک مخزن پر از روغن عایق قرار می گیرند تا خواص خنک کننده و عایق را افزایش دهند. آنها معمولاً در کاربردهای ولتاژ بالا مانند ترانسفورماتورهای قدرت استفاده می شوند.

کاربردهای سی تی

ترانسفورماتورهای فعلی کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف و سیستم های الکتریکی پیدا می کنند:

الف. اندازه گیری و صورتحساب: CT ها همراه با آمپرمترها و وات مترها برای اندازه گیری و نظارت بر جریان ها در شبکه های توزیع برق استفاده می شوند. آنها قرائت دقیقی از مصرف انرژی ارائه می دهند و شرکت های برق را قادر می سازند تا به طور دقیق صورت حساب مشتریان را دریافت کنند.

ب. رله حفاظتی: CT ها اجزای ضروری در طرح های رله حفاظتی هستند که برای شناسایی و جداسازی عیوب در سیستم های الکتریکی استفاده می شوند. CT ها با ارائه جریان متناسب به رله های محافظ، تشخیص و جداسازی سریع عیوب را امکان پذیر می سازند و از آسیب به تجهیزات جلوگیری می کنند و قابلیت اطمینان سیستم را تضمین می کنند.

ج. حفاظت موتور: CT ها در مراکز کنترل موتور MCC برای نظارت بر جریان مصرفی موتورها و ایجاد حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه استفاده می شوند. با تشخیص جریان های غیرعادی، CT ها دستگاه های محافظ را فعال می کنند تا موتورها را از منبع تغذیه جدا کنند و از آسیب و خرابی جلوگیری کنند.

د. نظارت بر کیفیت توان: CT ها در سیستم های نظارت بر کیفیت توان برای اندازه گیری جریان های هارمونیک، کاهش ولتاژ، تورم و سایر ناهنجاری های توان استفاده می شوند. با نظارت بر این پارامترها، CT ها به شناسایی و کاهش مشکلات کیفیت توان کمک می کنند و از عملکرد قابل اعتماد تجهیزات الکتریکی اطمینان حاصل می کنند.

ه. تجزیه و تحلیل و تشخیص خطا: CT ها همراه با اسیلوسکوپ ها و سایر تجهیزات تشخیصی برای تجزیه و تحلیل و تشخیص عیوب الکتریکی استفاده می شوند. با گرفتن و تجزیه و تحلیل شکل موج های فعلی در شرایط خطا، CT ها به مهندسان و تکنسین ها کمک می کنند تا علل اصلی خطاها را شناسایی کرده و اقدامات اصلاحی را انجام دهند.

اهمیت CT در سیستم های الکتریکی

اهمیت ترانسفورماتورهای جریان در سیستم های الکتریکی قابل اغراق نیست:

- ایمنی: CTها با اندازه‌گیری دقیق جریان‌ها و راه‌اندازی دستگاه‌های محافظ در صورت بروز خطا یا شرایط غیرعادی، نقش مهمی در تضمین ایمنی پرسنل و تجهیزات دارند. با قطع تجهیزات معیوب از منبع تغذیه، CT ها از حوادث الکتریکی و آسیب به تجهیزات جلوگیری می کنند.

- قابلیت اطمینان: CT ها با امکان اندازه گیری دقیق و نظارت بر جریان ها به قابلیت اطمینان سیستم های الکتریکی کمک می کنند. با ارائه اطلاعات به موقع به اپراتورها و پرسنل تعمیر و نگهداری، CT ها به شناسایی مشکلات احتمالی قبل از تبدیل شدن به خرابی های پرهزینه کمک می کنند، زمان خرابی را به حداقل می رساند و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد.

- کارایی: CT ها با امکان اندازه گیری دقیق پارامترهای مصرف انرژی و کیفیت توان، عملکرد کارآمد سیستم های الکتریکی را تسهیل می کنند. با ارائه داده های دقیق در مورد مصرف انرژی، CT ها به شرکت ها و کاربران نهایی کمک می کنند تا مصرف انرژی را بهینه کرده و هزینه ها را کاهش دهند.

- انطباق: CT ها نقش حیاتی در حصول اطمینان از انطباق با الزامات نظارتی و استانداردهای صنعت دارند. CT ها با ارائه اندازه‌گیری‌های دقیق جریان و پارامترهای توان، شرکت‌ها و کاربران نهایی را قادر می‌سازند تا مطابقت با دستورات نظارتی و بهترین شیوه‌های صنعت را نشان دهند.

- پیشرفت‌های آینده: با پیشرفت‌های فناوری حسگر، CT‌ها در حال تکامل هستند تا نیازهای رو به رشد سیستم‌های الکتریکی مدرن را برآورده کنند. به عنوان مثال، CT های دیجیتال، ویژگی های پیشرفته ای مانند رابط های ارتباطی، قابلیت های خود تشخیصی، و توابع ضبط شکل موج را یکپارچه می کنند و امکان نظارت، کنترل و تشخیص پیشرفته را فراهم می کنند.

نتیجه

ترانسفورماتورهای جریان (CT) اجزای جدایی ناپذیر در سیستم های قدرت الکتریکی هستند که اندازه گیری دقیق، حفاظت و نظارت بر جریان های الکتریکی را امکان پذیر می کنند. با تبدیل جریان های بالا به سطوح قابل مدیریت، CT ها داده های ضروری را برای اندازه گیری، رله حفاظتی، حفاظت موتور، نظارت بر کیفیت توان و تجزیه و تحلیل خطا ارائه می دهند. اهمیت آنها در تضمین ایمنی، قابلیت اطمینان، کارایی و انطباق سیستم های الکتریکی را نمی توان نادیده گرفت. همانطور که تکنولوژی به پیشرفت خود ادامه می دهد، CT ها نقش حیاتی فزاینده ای در برآوردن نیازهای در حال تکامل سیستم های الکتریکی مدرن ایفا می کنند و به زیرساخت های الکتریکی ایمن تر، قابل اطمینان تر و کارآمدتر کمک می کنند.