آموزشالکتریکالمقالات آموزشی

ترانسفوماتور جریان چیست؟

ترانسفوماتور جریان چیست؟ ترانسفورماتور جریان (Current Transformer) به عنوان یکی از کلیدی ترین اجزای سیستم های قدرت و توزیع برق شناخته می شود که به منظور اندازه گیری جریان های بالا و حفاظت از تجهیزات در برابر جریان های مازاد مورد استفاده قرار می گیرد.

این دستگاه ها جریان های بالا را به مقادیر قابل اندازه گیری و پایین تبدیل می کنند. به طور کلی ترانسفورماتورهای جریان در شبکه های توزیع برق و سیستم های برق صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند تا امکان اندازه گیری دقیق جریان و حفاظت از تجهیزات وجود داشته باشد. در این مقاله قصد داریم به بررسی نحوه کار ترانسفورماتور جریان پرداخته و نکات متعددی را در این باره مطرح نماییم.

اصول کار ترانسفورماتور جریان

ترانسفورماتور جریان با اصول الکترومغناطیس کار می کند. در اصل CT بر اساس قوانین فارادی در ارتباط با القای الکترومغناطیسی طراحی و ساخته شده است. در این دستگاه ها جریان اصلی از درون هسته مغناطیسی عبور داده شده و یک میدان متغیر را ایجاد می نماید.

میدان مغناطیسی ایجاد شده موجب می شود تا القای جریان در سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور انجام شود. به طور کلی ترانسفورماتور جریان از دو سیم پیچ اصلی تشکیل شده است: یک سیم پیچ به عنوان سیم پیچ اولیه شناخته شده و به طور مستقیم در مدار قرار می گیرد. سیم پیچ دوم که به عنوان سیم پیچ ثانویه در نظر گرفته می شود برای اندازه گیری جریان کاربرد دارد.

ترانسفوماتور جریان چیست؟

در واقع ترانسفورماتور جریان بدین منظور طراحی می گردد که جریان اصلی را به مقداری قابل اندازه گیری تبدیل نماید. بدین ترتیب می توان جریان را به وسیله تجهیزاتی نظیر آمپرمتر اندازه گیری نمود. حتی در مواقعی که جریان بسیار زیاد است نیز عملکرد ترانسفورماتور بدین شیوه خواهد بود. بدین ترتیب ترانسفورماتورهای جریان را می توان هم در کاربردهای حفاظتی و هم به جهت نظارت بر جریان های الکتریکی مورد استفاده قرار داد

انواع ترانسفورماتورهای جریان

ترانسفوماتور جریان چیست؟

به صورت کلی انواع مختلفی از ترانسفورماتورها وجود دارند که هر کدام به منظور خاصی طراحی و تولید شده اند. ترانسفورماتورهای جریان از لحاظ نوع کاربرد به دو دسته اصلی تقسیم می شوند که شامل موارد زیر هستند:

ترانسفورماتورهای جریان اندازه گیری: این نوع از ترانسفورماتورهای جریان به منظور اندازه گیری جریان های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. بدین ترتیب دستگاه های اندازه گیری نظیر وات متر یا آمپرمتر می توانند جریان را بدون هیچگونه خطری مورد اندازه گیری قرار دهند.

این دسته از ترانسفورماتورها می بایست از دقت بالایی برخوردار باشند تا اطلاعات صحیحی از جریان مدار ارائه شود. این تجهیزات بیشتر به منظور مانیتورینگ و ثبت داده های مربوط به جریان در سیستم های صنعتی و توزیع برق کاربرد دارند. بر همین اساس می توان از این تجهیزات در سیستم های اندازه گیری استفاده نمود.

ترانسفوماتور جریان چیست؟

ترانسفورماتورهای جریان حفاظتی: این دسته از ترانسفورماتورهای جریان به منظور حفاظت از تجهیزات و سیستم های برقی در برابر جریان های بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این دستگاه ها جریان را به مقادیر پایین کاهش می دهند تا سیستم های حفاظتی بتوانند با تحلیل آنها از بروز آسیب جلوگیری کنند.

ترانسفورماتورهای جریان حفاظتی قادر هستند تا جریان های بالا و جریان های ناگهانی را تحمل نموده و سیگنال دقیقی را به دستگاه های حفاظتی ارسال نمایند. بدین ترتیب استفاده از این نوع ترانسفورماتور در سیستم های نظارتی امری رایج است.

پلاریته

پلاریته در ترانسفورماتور های جریان نقش مهمی در عملکرد سیم پیچ های اول و دوم داشته و به جهت جریان در این دو سیم پیچ مربوط می گردد. پلاریته نشان می دهد که جریان این سیم پیچ ها چگونه نسبت به هم قرار گرفته اند. به همین جهت ضروری است تا در هنگام نصب و بهره برداری از ترانسفورماتور جریان پلاریته به شکل صحیحی رعایت گردد. زیرا عدم توجه به پلاریته می تواند خطاهای جدی را در اندازه گیری ایجاد کرده و موجب افت عملکرد دستگاه شود. به طور کلی پلاریته به دو دسته هم فاز و خلاف فاز تقسیم بندی می شود. هنگامی که جریان عبوری از دو سیم پیچ دارای جهت یکسانی هستند پلاریته هم فاز است.

در این موارد هنگامی که جریان به سیم پیچ اول وارد می شود جریانی مشابه آن به سیم پیچ ثانویه القا می گردد. این نوع پلاریته در سیستم های مانیتورینگ و اندازه گیری اهمیت داشته و مورد استفاده قرار می گیرد. در نوع دیگر هنگامی که جریان ها در جهت مخالف یکدیگر حرکت می کنند، پلاریته خلاف فاز است.
این ویژگی بیشتر برای کاربردهای حفاظتی مورد استفاده قرار می گیرد. این ویژگی کمک می کند تا خطاهای سیستم به شکل بهتر و دقیق تر شناسایی شوند. به همین جهت ضروری است که پلاریته به درستی تعیین گردیده و در هنگام نصب ترانسفورماتور جریان رعایت گردد تا عملکرد دستگاه به درستی انجام شد و از بروز هرگونه خطا جلوگیری گردد. تعیین درست پلاریته مانع بروز خطا در اندازه گیری جریان برای دستگاه شده و عملکرد صحیح آن را تضمین می نماید.

نسبت تبدیل

نسبت تبدیل به عنوان یکی دیگر از ویژگی های کلیدی ترانسفورماتور جریان شناخته می شود که نشان دهنده رابطه جریان اولیه و جریان ثانویه است. این نسبت و ویژگی به صورت یک فرمول بیان می شود که در آن جریان اولیه و جریان ثانویه نمایان هستند. این نسبت از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا نشان می دهد که چطور یک جریان اولیه بسیار بالا می تواند در سیم پیچ ثانویه به یک جریان امن و قابل اندازه گیری بدل شود.

برای مثال یک ترانسفورماتور جریان که نسبت تبدیل 1000/5 دارد، اگر در سیم پیچ اولیه جریان هزار آمپر عبور کند، جریانی معادل ۵ آمپر در سیم پیچ ثانویه القا می شود. این ویژگی به دستگاه های اندازه گیری کمک می کند تا بتوانند جریان های بسیار بالا را بدون عبور مستقیم جریان اصلی از دستگاه اندازه گیری مورد محاسبه قرار دهند. انتخاب نسبت تبدیل مناسب به جریان ورودی و نیازهای سیستم اندازه گیری وابسته است. به طوری که در سیستم هایی که جریان بسیار بالایی از آنها عبور می کنند، از نسبت تبدیل بزرگتر استفاده می شود تا جریان ثانویه با دقت و درستی مورد محاسبه قرار گیرد. پس ضروری است که نسبت تبدیل دستگاه بر اساس مقدار جریان وارده به سیستم تعیین گردد.

کلاس دقت

کلاس دقت به عنوان یکی دیگر از ویژگی های مهم ترانسفورماتور جریان شناخته می شود که به دقت آن در تبدیل جریان اولیه به جریان ثانویه اشاره دارد. کلاس دقت به طور معمول به صورت درصد خطا بیان می شود و می تواند بسته به کاربرد ترانسفورماتورها متفاوت باشد. برای مثال کلاس دقت یک دهم، دو دهم و پنج دهم معمولا برای اندازه گیری دقیق جریان ها مورد استفاده قرار می گیرد در حالی که کلاس دقت های بالاتر صرفاً کاربرد حفاظتی دارند.
حال که به بررسی این ویژگی ترانسفورماتور جریان پرداختیم، بهتر است به طور مفصل تر آن را بررسی نماییم.
به طور کلی هر چقدر کلاس دقت کوچک تر باشد، ترانسفورماتور جریان از دقت بالاتری برخوردار است و در تبدیل جریان خطای کمتری مشاهده خواهد شد. این ویژگی مخصوصاً در سیستم های اندازه گیری که نیاز به دقت بالا دارند از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است. علاوه بر این کلاس دقت ترانسفورماتور جریان در کاربردهای حفاظتی نیز اهمیت دارد. بنابراین توجه داشته باشید که انتخاب کلاس دقت ترانسفورماتور جریان می بایست با کاربرد آن تطابق داشته باشد. به اصطلاح دقیق تر باید ابتدا مشخص شود که هدف ما استفاده از ترانسفورماتور در سیستم اندازه گیری است یا سیستم حفاظتی.

توان

توان ترانسفورماتور جریان یکی دیگر از ویژگی های اساسی این قطعه الکترونیکی است. در اصل توان به میزان انرژی الکتریکی اشاره دارد که به صورت مداوم و بدون آسیب به خود یا دستگاه های متصل انتقال داده می شود. همچنین توان با عنوان ظرفیت حرارتی ترانسفورماتورهای جریان شناخته شده و با واحد ولت آمپر بیان می گردد. ظرفیت حرارتی ترانسفورماتور جریان به موارد مختلفی نظیر مواد مورد استفاده در سیم پیچ ها و هسته، طراحی حرارتی و تهویه وابسته خواهد بود. در اصل توان نامی دستگاه باید به شکلی باشد که بتوان جریان های مورد انتظار را بدون ایجاد هرگونه حرارت اضافی مدیریت نمود. در کاربردهای صنعتی و سیستم های برق قدرت که جریان های بسیار بالا از تجهیزات عبور می کنند می بایست از ترانسفورماتوری با توان بالا استفاده نمود. بدین ترتیب از داغ شدن بیش از حد تجهیزات و دستگاه ها جلوگیری شده و خرابی اتفاق نمی افتد. توان بالا به این موضوع اشاره دارد که ترانسفورماتور می تواند بدون ایجاد تاثیرات منفی و گرما، جریان بیشتری را مدیریت نماید.

ویژگی های بالا نظیر پلاریته، نسبت تبدیل، کلاس دقت و توان از جمله مهم ترین ویژگی های ترانسفورماتور جریان هستند که می بایست برای انتخاب ترانسفورماتور مورد توجه قرار دهید. هر کدام از این ویژگی ها به صورت مستقیم بر عملکرد و کارایی این سیستم ها تاثیر گذاشته و می توانند حفاظت سیستم های برق را دستخوش تغییر کنند. به همین جهت ضروری است که در طراحی و استفاده از ترانسفورماتورهای جریان به بهره وری بیشتر این تجهیزات و افزایش ایمنی توجه داشته باشید. همچنین توجه به نوع ترانسفورماتور جریان و کاربرد آن امری ضروری به شمار می آید و می تواند به عملکرد بهینه سیستم منجر گردد.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا