ترانس جریان(Current Transformer) که به آن CT هم گفته می‌شود، یکی از اجزای حیاتی سیستم‌های قدرت الکتریکی است که نقش مهمی در اندازهگیری و نظارت بر مقدار جریان‌های الکتریکی عبوری از خطوط قدرت دارد. ترانسفورماتور جریان به گونه‌ای طراحی شده است که سطوح جریان بالا را به یک مقدار استاندارد کاهش می‌دهد و امکان اندازهگیری ایمن و دقیق جریان را فراهم می‌کند. CT ها به طور گسترده در کاربردهای مختلف در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند و کاربردهای مهمی مثل مدیریت توان، حفاظت و کنترل را برعهده دارند. در این مقاله، ابتدا نحوه عملکردCT ها را بررسی خواهیم کرد و سپس به کاربردهای متنوع آن‌ها خواهیم پرداخت.
بیشتر بخوانید: ترانس سوئیچینگ چیست؟
نحوه عملکرد ترانس جریان
ترانسفورماتور جریان از یک سیم پیچ اولیه و یک سیم پیچ ثانویه تشکیل شده است که هر دو روی یک هسته مغناطیسی پیچیده می‌شوند. سیم پیچ اولیه به صورت سری با مدار حامل جریان مورد اندازه گیری قرار می‌گیرد، در حالی که سیم پیچ ثانویه به دستگاه های اندازه گیری یا حفاظت متصل می‌شود. سیم پیچ اولیه معمولاً از چند دور سیم ضخیم و با مقاومت پایین تشکیل شده است، در حالی که سیم پیچ ثانویه دارای تعداد زیادی سیم پیچ با ضخامت کم است. این ساختار به CT اجازه می دهد تا جریان عبوری از کابل یا سیم را متناسب با نسبت دورها که معمولاً مقدار بزرگی است(مانند 1000/1 یا 100/5) پایین بیاورد.
برای شرح عملکرد این قطعه باید گفت هنگامی که جریانی از سیم پیچ اولیه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی در هسته ایجاد می‌شود. طبق قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، این میدان مغناطیسی در حال تغییر، جریانی را در سیم پیچ ثانویه القا می‌کند. مقدار جریان ثانویه متناسب با جریان اولیه و دارای نسبت معکوس با نسبت دورها است. بنابراین از سیم پیچ ثانویه جریان کاهش یافته ای عبور می‌کند که نسبتی از جریان اولیه را نشان می دهد. مثلا اگر یک CT با نسبت 1000/5 داشته باشیم و جریان ثانویه آن، 3 آمپر اندازهگیری شده باشد، به این معناست که جریان اولیه 600 آمپر بوده است. در تصویر زیر دو نمونه CT پر کاربرد را مشاهده می کنید:
کاربرد ترانس جریان
در این بخش مهم ترین کاربردهای CT ها در صنعت برق را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
1) اندازه گیری و محاسبه هزینه برق مصرفی
CT ها به طور گسترده در شرکت‌های برق برای اندازهگیری مصرف انرژی الکتریکی مشتریان بزرگ صنعتی و تجاری استفاده می شوند. با پایین آوردن جریان با یک ضریب مناسب، CT ها مقادیر دقیق جریان مصرفی را در اختیار شرکت برق برای محاسبه هزینه برق مصرفی قرار می‌دهند.
2) حفاظت و کنترل
CT ها نقش مهمی در طرح‌های حفاظتی سیستم قدرت و همچنین مدارات الکترونیکی دارند. از این قطعات، همراه با رله‌های محافظ برای تشخیص شرایط غیرعادی مانند اضافه جریان، اتصال کوتاه و خطاهای اتصال زمین استفاده می‌شود. با نظارت بر سطوح جریان و ارسال سیگنال‌های مناسب به رله‌های حفاظتی، سی‌تی‌ها به شروع اقدامات حفاظتی، مانند قطع کردن بریکرها یا رله ها، برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات و اطمینان از ایمنی پرسنل کمک می‌کنند.
3) نظارت بر کیفیت توان
CT ها در سیستم های نظارت بر کیفیت توان برای اندازه گیری هارمونیک های جریان، کاهش ولتاژ و سایر اختلالات برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. CT ها با اندازه گیری دقیق شکل موج جریان، تجزیه و تحلیل و حل مسائل مربوط به کیفیت توان را امکان پذیر می کنند.
4) سیستم‌های مدیریت انرژی
CT ها جزء حیاتی سیستم‌های مدیریت انرژی در تاسیسات صنعتی و ساختمان های تجاری هستند. در واقع CT با اندازهگیری جریان در بخش‌های مختلف سیستم توزیع الکتریکی، داده‌های لحظه‌ای را پایش می‌کند و با این کار به بهینه سازی مصرف انرژی، شناسایی عدم تعادل بار و بهبود بهره‌وری کلی انرژی کمک می‌کند.
5) سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر
CT ها در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه های خورشیدی و بادی برای نظارت بر جریان عبوری از مبدل های قدرت استفاده می شوند. CT با اندازه گیری دقیق جریان، به کنترل توان، اتصال سیستم تجدید پذیر به شبکه و تشخیص عیب در این سیستم ها کمک می‌کند.
جمع بندی
در این مقاله، مطالب مهمی در مورد ترانسفورماتورهای جریان یا همان CT ها و نحوه عملکرد آن ها ارائه شد و انواع کاربردهای مختلف آن به طور کامل مورد بحث و بررسی قرار گرفت. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد انواع ترانسفورماتورها به طور کامل در دوره جامع منبع تغذیه و اینورتر بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
