مبدأ العمل الأساسي لمحولات التيار وكيفية استخدامها لقياس التيار الكهربائي

المحولات الحالية (CTs) هي مكونات حيوية في مجال الهندسة الكهربائية، وخاصة في أنظمة الطاقة وتطبيقات القياس. وهي مصممة لقياس التيار الكهربائي بدقة مع توفير العزل الكهربائي والسلامة. يمكن تلخيص مبدأ العمل الأساسي لمحولات التيار وكيفية استخدامها لقياس التيار الكهربائي على النحو التالي:

مبدأ العمل:

يعمل محول التيار على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. وهو يتألف من ملف أولي ولف ثانوي، وكلاهما ملفوفان حول قلب مغناطيسي.

اللف الأولي: يتم توصيل اللف الأولي للـ CT في سلسلة مع الموصل الذي سيتم من خلاله قياس التيار. عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر الملف الأولي، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا حول القلب.

النواة المغناطيسية: يتكون قلب CT عادةً من مادة عالية النفاذية، مثل الحديد أو الفريت، لتعزيز الاقتران المغناطيسي بين اللفات.

الملف الثانوي: يتم لف الملف الثانوي على نفس القلب ولكنه معزول كهربائياً عن الملف الأولي. يتكون من عدد أكبر بكثير من المنعطفات من اللف الأساسي.

تحريض الجهد: وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، فإن المجال المغناطيسي المتغير الناتج عن التيار الأولي يحفز جهدًا في الملف الثانوي. يتناسب الجهد المستحث بشكل مباشر مع معدل تغير التيار في الملف الأولي.

الخصائص والتطبيقات الرئيسية:

تخفيض التيار: تم تصميم CTs لتقليل التيار من اللف الأولي إلى مستوى قياسي يمكن التحكم فيه لأغراض القياس والحماية. عادة ما يكون التيار الثانوي أقل بكثير من التيار الأساسي، وغالبًا ما يكون بنسبة 100:5 أو 1000:5.

العزل: توفر الأشعة المقطعية العزل الكهربائي بين الدائرة الأولية ذات الجهد العالي والدائرة الثانوية ذات الجهد المنخفض. وهذا يضمن سلامة معدات القياس والمراقبة.

الدقة: يتم تصنيع أجهزة CT عالية الدقة لتوفير قياسات تيار دقيقة ضمن هامش خطأ محدد، حتى في ظل ظروف التحميل المتغيرة.

أجهزة القياس: يتم توصيل مخرج التيار الثانوي لأجهزة CT بأجهزة قياس ومراقبة مختلفة، مثل أجهزة قياس التيار، وأجهزة قياس الفولتميتر، وأجهزة قياس الواط، وأجهزة قياس الطاقة، ومرحلات الحماية.

المرحلات الوقائية: تلعب CTs دورًا حاسمًا في حماية نظام الطاقة. يتم استخدامها لاستشعار ظروف التيار الزائد والتيارات الخاطئة، التي تؤدي إلى تشغيل مرحلات وقائية لعزل الأجزاء المعيبة من النظام.

القياس والفوترة: في تطبيقات قياس الكهرباء، يتم استخدام الأشعة المقطعية لقياس الاستهلاك الحالي في البيئات السكنية والتجارية والصناعية. يتم استخدام الإخراج الحالي الثانوي لحساب استهلاك الطاقة لأغراض إعداد الفواتير.

محولات الأجهزة: يشار إلى المحولات المقطعية، إلى جانب محولات الجهد (VTs)، بشكل جماعي باسم محولات الأجهزة. تخدم VTs وظيفة مماثلة لقياس الجهد وعزله