أساسيات المحولات الحالية والمحولات الحالية

المحولات الحالية (CTs)

محولات التيار (CTs) هي أدوات كهربائية متخصصة تستخدم لقياس ومراقبة التيار المتردد (AC) أو الكشف عن مستويات التيار المرتفعة في أنظمة الطاقة. تؤدي هذه الأدوات وظيفة أساسية في ضمان الحماية وتمكين تطبيقات القياس الدقيقة. من خلال تقليل القيم الحالية العالية بشكل فعال إلى مستوى قياسي، تضمن الأشعة المقطعية التنفيذ الآمن للقياسات وتمكين التشغيل السليم للأجهزة المترابطة في النظام.

يتكون الملف الأولي من دورة واحدة من مساحة مقطعية كبيرة متصلة على التوالي مع الموصل الحامل للتيار العالي. يشتمل الملف الثانوي على العديد من المنعطفات ذات مساحة مقطعية صغيرة. يتم توصيل الملف الثانوي بمقياس التيار العادي لقياسات التيار.

مبدأ العمل للمحولات الحالية

تستخدم محولات التيار مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتعمل بفعالية. تتكون هذه الأجهزة من عنصرين حيويين: الملف الأولي والملف الثانوي. يتم ربط الملف الأساسي على التوالي مع دائرة التيار العالي، مما يولد مجالًا مغناطيسيًا يتناسب مع التيار المتدفق.

وفي المقابل، يرتبط الملف الثانوي بأجهزة تستخدم للقياس أو توفير الحماية. لقد تم تصميمه عمدا مع عدد متميز من اللفات مقارنة بالملف الأولي، مما يحدد نسبة التحويل. وبالتالي، فإن الملف الثانوي يولد تيارًا يعكس بدقة تناسب التيار الأولي.

محولات التيار هي في الأساس محولات تصاعدية تعمل على زيادة الجهد وتقليل التيار في الملف الثانوي.

بالنسبة للمحولات، فإن نسبة التيار الثانوي والتيار الأولي تساوي نسبة اللفات في الملف الأولي والثانوي، كما هو موضح بواسطة:

في حالة محول التيار، تكون نسبة الدوران عالية جدًا وبالتالي فإن النسبة بين التيارات الثانوية والأولية مرتفعة بشكل ملحوظ.

تكون نسب CT بشكل عام في حدود 500:2، 200:1. تشير نسبة CT 500:2 إلى التحويل من التيار الأولي 500A إلى التيار الثانوي 2A.

أنواع المحولات الحالية

تحتوي محولات التيار على اختلافات مختلفة بناءً على نوع البناء والعزل. يتم تصنيفها إلى فئتين عريضتين: الأنواع الداخلية والخارجية.

محول التيار الداخلي

تستخدم محولات التيار الداخلي في الداخل، ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع رئيسية حسب البناء:

1: شريط نوع CT

تستخدم محولات التيار هذه قضبانًا معدنية كملف أولي، وبالتالي تسمى محولات التيار من النوع الشريطي.

2: فتحة/نافذة/حلقة نوع CT

محولات التيار هذه مجوفة الشكل، ويتم وضع الموصل الأساسي داخل هذه الفتحة:

3: نوع سبليت كور CT

إنه نوع خاص من محولات التيار التي يمكن تقسيمها إلى قسمين. هذا النوع من الترتيب يمكن أن يوفر سهولة الوصول لفتح الهيكل واللفات.

3: نوع الجرح CT

يتم لف اللفات الأولية لمحولات التيار هذه حول القلب المركزي. يجب أن يكون عدد اللفات أي رقم أكبر من واحد.

يمكن أيضًا تقسيم محولات التيار الداخلي على أساس العزل؛ وتشمل هذه محولات التيار المعزولة بالشريط ومحولات التيار المعزولة بالراتنج المصبوب.

محول التيار الخارجي

يتم تركيب محولات التيار الخارجية في الخارج، ويمكن تقسيمها على أساس مبدأ عملها. نظرًا لوجودها في الهواء الطلق، فإنها تتطلب العزل والتبريد معًا لتشغيلها. في الغالب، يتم استخدام زيت المحولات كوسيلة عازلة. يتم تصنيف المحولات الحالية المملوءة بالزيت على النحو التالي:

1: نوع الدبابة الحية CT

يعني الخزان المباشر أن خزان CT يتم الاحتفاظ به عند جهد النظام. تقع نقطة الجاذبية على ارتفاع.

2: نوع الدبابة الميتة CT

الخزان الميت يعني أن خزان CT يتم الاحتفاظ به عند مستوى الأرض. نقطة الجاذبية أقل مما هي عليه في CT للدبابات الحية.

قياس المحولات الحالية

تُستخدم محولات التيار هذه فقط لأغراض القياس والإشارة. تم تصميم محولات التيار من نوع القياس لضمان الدقة في وظائف القياس ضمن التيار المقنن. بمجرد أن يتجاوز التيار الحدود المقدرة، يتم تشبع قياس CTs للحد من أي تيار إضافي فيه. ومع ذلك، فإن قياس CTs له قيم حمل أقل مقارنة بمحولات الحماية الحالية. يتم تمثيل فئة القياس CT في الغالب بثلاثة معلمات.

تتضمن هذه المعلمات الدقة وفئة القياس وعبء المحول الحالي. أقل من CT لديه 0.3% من حد الخطأ، فئة القياس يُشار إليها بـ 'B' وحمل 0.9 Ω.

حماية المحولات الحالية

تستخدم محولات التيار هذه فقط لوظائف الحماية. تعمل هذه الأشعة المقطعية على نطاق واسع من التيارات المقدرة والتيارات الخاطئة. ولذلك تظهر CTs الحماية استجابة خطية تصل إلى 20 مرة من مستواها الحالي المقدر. تتم الإشارة إلى محولات تيار الحماية بقيمها 'C' والتي تشير إلى نسبة الخطأ وقيم الجهد الطرفي.

بالنسبة إلى CTs من الفئة C، يكون حد الخطأ أقل من 3%، والعبء القياسي 2Ω، والجهد الثانوي 200 فولت.

نسبة دوران المحولات الحالية

يمكن تحويل نسب محولات التيار الأعلى إلى محولات أصغر عن طريق تعديل عدد الحلقات في الملف الأولي. خذ بعين الاعتبار البناء الطبيعي لـ 300/5A CT، حيث يدور ملف أساسي واحد عبر النافذة يُعرف باسم CT واحد. يمكن إعادة تكوين نفس الشيء عن طريق تمرير الملف الأساسي مرتين أو ثلاث مرات عبر النافذة المعروفة باسم CT مرتين أو ثلاث مرات.

مع مرورين للملف الأساسي، يمكن تحويل 300/5A إلى ما يعادل 150/5A CT. وبالمثل، مع ثلاث تمريرات للملف الأساسي، يمكن تحويل 300/5A إلى ما يعادل 100/5A CT.

مثال: حساب التيار الثانوي والجهد

خذ بعين الاعتبار شريط CT مع خمس لفات أولية و300 دورة ثانوية لاستخدامها مع مقياس التيار الكهربائي للمقاومة الداخلية 0.5 أوم. يجب أن يوفر مقياس التيار انحرافًا كاملاً عندما يصل التيار الأساسي إلى 1000 أمبير.

يتم إعطاء التيار الثانوي بواسطة:

حساب الجهد من خلال قانون أوم:

خاتمة

محولات التيار هي محولات أدوات تستخدم لقياس التيارات عالية الحجم والتي لا يمكن قياسها بواسطة أجهزة القياس القياسية. توفر محولات التيار وظائف القياس والحماية في الشبكات الكهربائية.