دور المحولات الحالية في الأنظمة الكهربائية: الغوص العميق

مبدأ العمل للمحولات الحالية

في جوهره، محول التيار هو نوع من المحولات المصممة خصيصا لقياس التيار. عادةً ما يحتوي جهاز CT على ملف أولي واحد، والذي يتكون من دورة واحدة أو أكثر من السلك (أو في بعض الأحيان مجرد موصل يمر عبر القلب)، ولف ثانوي متصل بمعدات القياس أو الحماية.

يعمل CT على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. عندما يتدفق التيار عبر الملف الأولي، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا داخل القلب. ثم يقوم هذا المجال المغناطيسي بإحداث تيار متناسب في الملف الثانوي. يتم تحديد كمية التيار المستحث من خلال نسبة الدورات بين اللفات الأولية والثانوية. على سبيل المثال، CT بنسبة 100:1 سوف تنتج 1 أمبير في الملف الثانوي عندما يكون التيار الأساسي 100 أمبير.

أنواع المحولات الحالية

CTs المثبتة أو المقسمة
تم تصميم CTs ذات النواة المقسمة لسهولة التركيب دون الحاجة إلى فصل خطوط الطاقة. يتم تقسيم القلب إلى نصفين، مما يسمح بتثبيت المحول حول الموصل دون كسر الدائرة. تُستخدم هذه بشكل شائع في إعادة تأهيل التركيبات الحالية حيث يكون من غير العملي كسر الدائرة.

الصور المقطعية الحلقية
تكون الصور المقطعية الحلقية على شكل حلقة ولها مركز مجوف. يمر الموصل عبر مركز الحلقة، ويتم لف الملف الثانوي حول الجزء الخارجي من القلب. وتستخدم هذه على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب الدقة العالية والاكتناز.

الجرح المقطعي الأولي
في بعض الحالات، يتم لف الملف الأولي لجهاز CT حول القلب، بدلاً من استخدام موصل يمر عبر القلب. غالبًا ما يستخدم هذا التصميم عندما تكون الدقة العالية والحمل المنخفض ضروريين، حيث أن اللف أكثر دقة من موصل واحد.

شريط CT
تم تصميم Bar CTs بحيث يعمل الموصل الأساسي كجزء من ملف المحول. تُستخدم هذه بشكل عام في التطبيقات الثقيلة ذات مستويات التيار العالية وتوفر دقة ممتازة.

تطبيقات المحولات الحالية

قياس الطاقة وإدارة الطاقة
تعد الأشعة المقطعية جزءًا لا يتجزأ من قياس الطاقة الدقيق. غالبًا ما تستخدم عدادات الكهرباء CT لخفض مستويات التيار المرتفعة، مما يوفر قراءة دقيقة لاستهلاك الكهرباء في المنازل والمباني التجارية والمنشآت الصناعية. بدون التصوير المقطعي المحوسب، سيكون قياس التيارات العالية بشكل مباشر أمرًا صعبًا وخطيرًا.

حماية التيار الزائد
في الأنظمة الكهربائية، يتم استخدام الأشعة المقطعية في مخططات حماية التيار الزائد للكشف عن التيارات غير الطبيعية التي قد تكون مؤشراً على وجود أخطاء، مثل الدوائر القصيرة أو الأحمال الزائدة. يكتشف التصوير المقطعي التيار الزائد ويرسل إشارة إلى مرحل وقائي، والذي يمكنه فصل الدائرة المعيبة عن النظام، مما يمنع تلف المعدات ويضمن السلامة.

أنظمة حماية التتابع
بالتزامن مع المرحلات الوقائية، يتم استخدام CTs للكشف عن الأخطاء وحماية النظام. عندما يواجه النظام تيارًا غير طبيعي، كما هو الحال أثناء ماس كهربائى، يساعد التصوير المقطعي على اكتشاف ذلك بسرعة وتنشيط المرحل، مما يضمن قطع الاتصال السريع لمنع المزيد من الضرر أو المخاطر.

المراقبة الحالية في المعدات الصناعية
تُستخدم أجهزة CT لمراقبة التيار الذي يمر عبر الآلات الصناعية الكبيرة، مما يضمن تشغيل المعدات ضمن نطاقها الحالي المحدد. يمكن أن تشير ظروف التيار الزائد أو التيار الخفي إلى مشكلات مثل فشل المعدات أو عدم كفاءتها، ويمكن أن ينبه التصوير المقطعي المشغلين قبل أن تصبح المشكلة كارثية.

الحماية التفاضلية
تُستخدم الصور المقطعية أيضًا في مخططات الحماية التفاضلية، حيث يقوم اثنان أو أكثر من الصور المقطعية بمراقبة أجزاء مختلفة من النظام. إذا كان التيار الداخل والخارج من النظام غير متساوٍ، فسوف تكتشف CTs هذا التناقض، والذي يمكن أن يشير إلى وجود خطأ. سيقوم النظام بعد ذلك تلقائيًا بإطلاق إنذار أو آلية حماية لعزل الجزء المعيب من النظام.

فوائد المحولات الحالية

السلامة والعزلة
واحدة من أهم مزايا الاستخدام المحولات الحالية هي قدرتها على عزل أدوات القياس كهربائيًا عن أنظمة الجهد العالي. يمنع هذا العزل المخاطر الكهربائية المحتملة، مما يضمن سلامة الفنيين والمشغلين الذين يعملون مع أجهزة القياس والتحكم.

الدقة والدقة
توفر محولات التيار قياسات دقيقة وموثوقة للغاية للتيار، حتى في وجود تيار كهربائي متقلب

الظروف الحقيقية. وهذا يجعلها لا تقدر بثمن بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب الدقة، مثل قياس الطاقة، واكتشاف الأخطاء، والترحيل الوقائي.

مدمجة وفعالة من حيث التكلفة
تتميز أجهزة CT بأنها مدمجة الحجم نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة، مما يجعلها حلاً ميسور التكلفة لتطبيقات تتراوح من الدوائر السكنية الصغيرة إلى أنظمة الطاقة الصناعية الكبيرة. حجمها الصغير يسمح بدمجها في أجهزة مختلفة، مثل قواطع الدائرة، وعدادات الطاقة، ومرحلات الحماية.

المتانة والعمر الطويل
تم تصميم أجهزة التصوير المقطعي الحديثة لتحمل الظروف البيئية القاسية، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة والاهتزازات والضغط الكهربائي. ونتيجة لذلك، توفر CTs أداء طويل الأمد في البيئات الصناعية الصعبة.