ترانس جریان نوعی تجهیز است که برای تبدیل سطح جریان متناوب (AC) به مقدار بزرگتر یا کوچکتر، استفاده می‌شود. این وسیله جریان اولیه را از نظر بزرگی و فاز به یک مقدار ثانویه متناسب تبدیل می‌کند. ترانس جریان در اندازه‌ها و اشکال مختلفی موجود است و به عنوان رابط بین جریان‌های بالا و دستگاه‌های اندازه گیری یا حسگرها استفاده می‌شود. ترانس جریان یکی از تجهیزات پرکاربرد در زمینه طراحی تابلوهای برق است که هر مهندس و تکنسینی در این حوزه با آن روبه‌رو شده است. اگر شما هم علاقه‌مند به آشنایی با این تجهیز، طرز عملکرد و کاربرد آن هستید، در این مقاله همراه ما باشید.
ترانس جریان چیست؟
برق تولید شده در یک نیروگاه از طریق خطوط برق و سیستم‌های توزیع منتقل می‌شود. جریان برق باید در طول تولید و توزیع اندازه گیری شود تا اطمینان حاصل شود که مقادیر بهینه در نقاط مختلف در کل سیستم توزیع برق منتقل می‌شود. این جریان اغلب بسیار زیاد است که با آمپرمتر معمولی قابل اندازه گیری نیست.
ترانس جریان برای اندازه‌گیری جریان AC و تبدیل جریان از مقدار بالاتر به جریان متناسب به مقدار کمتر استفاده می‌شود. این ابزار جریان ولتاژ بالا را به جریان ولتاژ پایین تبدیل می‌کند، در نتیجه جریان سنگینی که از خطوط انتقال عبور می‌کند توسط آمپرمتر کنترل می‌شود. ترانس جریان از ترانسفورماتورهای کاربردی در صنعت محسوب می‌شود که در اصطلاح به آن CT (current transformer) نیز گفته می‌شود. ترانسفورماتورهای جریان دو وظیفه اساسی دارند:
- تطبیق مقدار جریان ولتاژ متوسط در سیم پیچ اولیه به مقدار جریان پایین در سیم پیچ ثانویه مناسب برای دستگاه‌های اندازه گیری تجاری و سایر کاربردهای مسکونی.
- جداسازی مدارهای الکترونیکی قدرت از مدارهای اندازه گیری یا حفاظتی.
انواع ترانس جریان
1- ترانس جريان ابزار دقيق
ترانس جریان ابزار دقیق که با نام ترانس جریان اندازه‌گیری نیز شناخته می‌شود، برای اندازه‌گیری ولتاژ جریان سیستم استفاده می‌شوند. در تاسیسات الکتریکی برای اندازه گیری ولتاژ‌های 750 کیلو ولت و بالاتر از این ابزار استفاده می‌شود. مدارها ممکن است در مقابل شوک الکتریکی قرار بگیرند، اما وجود ترانس جریان ابزار دقیق مانع از آسیب دیدن مدارها می‌شود.
2- ترانس جریان حفاظتی
ترانس جریان حفاظتی برای حفاظت از رله و تجهیزات دستگاه‌ها و برای محافظت از سیستم منبع تغذیه نیز قابل استفاده است. ترانس جریان‌های محافظتی زمانی فعال می‌شوند که جریان عبوری از مدار 10 برابر جریان اسمی باشد. این نوع ترانس جریان با توجه به اشکال مختلفی که هسته آن دارد، دارای انواع مختلفی است. هر ترانسفورماتور حفاظتی یک کار حیاتی و سخت را انجام می‌دهد و باید به طور دقیق و قابل اطمینان برای مدت زمان طولانی کار کند.
3- ترانس جریان مداخله گر
یک ترانس جریان مداخله گر برای کاهش اندازه‌گیری جریان تا سطوح قابل کنترل و برای اهداف اندازه‌گیری و محافظت از مدار استفاده می‌شود. ترانسفورماتور جریان مداخله گر دستگاهی است که در ثانویه خود یک جریان متناوب تولید می‌کند که متناسب با جریان متناوب اولیه خود است. ترانسفورماتور مداخله گر در جایی استفاده می‌شود که جریان برای اندازه‌گیری مستقیم بسیار زیاد باشد یا ولتاژ در مدار اولیه بسیار بالا باشد.
4- ترانسفورماتور wound
یکی دیگر از ترانسفورماتورهای جریان که توسط شرکت لومل طراحی و تولید شده است، ترانس جریان wound است. اندازه جریان ثانویه در این نوع ترانس جریان به تعداد دورهای ترانسفورماتور بستگی دارد. ترانسفورماتور wound دارای سیم پیچ مخصوص به خود است. از جمله ویژگی‌های این نوع ترانس جریان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کلاس دقت 0.2، 0.5 و 1
- بدنه ضد حرارت و مقاوم در برابر آتش سوزی
- مقاومت مکانیکی بالا
- نصب ریلی
از این ترانس جریان در پلایشگاه‌ها و صنعت بسته‌بندی، پتروشیمی و نیروگاهی، فولاد، صنعت آزمایشگاه، لاستیک و پلاستیک و ماشین آلات دستگاه‌های برقی استفاده می‌شود.
5- ترانسفورماتور Toroidal
ترانسفورماتور Toroidal در طیف گسترده‌ای از مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. همچنین در اکثر تجهیزات الکتریکی نظیر تلویزیون، رادیو، رایانه و سیستم‌های صوتی می‌توان آن را مشاهده کرد. در این ترانسفورماتور بدون نیاز به قطع مدار می‌توان هسته را باز کرده و سیم را از آن عبور داد. اغلب برای مدارهای مختلف استفاده می‌شود، نصب و راه اندازی این نوع ترانس جریان ساده و سریع است. از مهم‌ترین ویژگی‌های این ترانسفورماتور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سایز کوچک
- کارایی مناسب
- وزن سبک
- دمای پایین
- دارای ولتاژ‌های مختلف
- دارای امپدانس اولیه کم
6- ترانسفورماتور Bar
این نوع به عنوان ترانسفورماتور سری شناخته می‌شود و دارای هادی حامل جریان است. در این ترانس از کابل مدار اصلی به عنوان سیم پیچ استفاده شده و معادل یک دور است به همین دلیل دارای سیم پیچ نیست. از ویژگی‌های این ترانسفورماتور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قدرت مناسب
- بدنه ضدآب
- قیمت مناسب
- نصب و راه‌اندازی آسان
- وزن سبک
- دارای ابعاد متنوع
- دارای ولتاژ مختلف
- ضدضربه و ضدحریق
7- ترانس جریان هسته بالا
ترانس جریان هسته بالا از ترانسفورماتورهایی است که هادی در آن از داخل حلقه‌ای عبور می‌کند و سیم پیچ ثانویه دور هسته پیچیده شده است. در این مدل ترانس جریان، سیم پیچ‌ها داخل عایق روغن قرار می‌گیرند و از جعبه عایق عبور داده می‌شوند.
8- ترانس جریان هسته پایین
در این ترانس جریان، هادی داخل بوشینگ قرار دارد و قسمت پایین داخل تانک ثابت شده است. اطراف هادی به وسیله کاغذ پوشیده شده و داخل روغن قرار دارد. سیم پیچ‌های ثانویه به صورت حلقه‌ای شکل هستند و دور هادی پیچیده شده‌اند. این نوع ترانس جریان دچار لرزش‌های ناگهانی می‌شود، به همین خاطر استفاده از آن در مناطق زلزله‌خیز مناسب نیست.
تعاریف مربوط به ترانس جریان
اصطلاحات خاصی درباره این وسیله وجود دارد که آگاهی از آنها به شما کمک می‌کند تا بهتر با این وسیله کار کنید.
- خطای نسبت تبدیل: میزان انحراف جریان ثانویه از مقدار تئوری، به ازای یک جریان مشخص اولیه است.
- خطای جابجایی فاز: اختلاف فاز بین جریان‌های اولیه و ثانویه یک ترانس جریان بر حسب رادیان است. اگر خطایی وجود نداشته باشد این مقدار برابر با صفر است.
- خطای مرکب: خطایی است که هم دامنه و هم فاز را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
- نقطه اشباع یا نقطه زانو: نقطه‌ای است که در آن به ازای 10 درصد افزایش در ولتاژ، جریان به اندازه 50 درصد تغییرات داشته باشد.
- جریان حد دقت: حداکثر جریانی که از نقطه نظر خطای مجاز می‌توان به CT اعمال کرد را جریان حد دقت می‌گویند.
- ضریب حد دقت: نسبت جریان حد دقت اولیه به جریان نامی اولیه است.
- کلاس دقت: برای ترانسفورماتور جریان اندازه گیری عبارت است از حداکثر خطای جریان مجاز در جریان نامی بر حسب درصد. اما برای ترانس جریان‌های حفاظتی عبارت است از حداکثر خطای مرکب مجاز در دقت نامی حد جریان اولیه و با حرف P نمایش داده می‌شود.
قطعات ترانسفورماتور جریان
ترانس نوعی ترانسفورماتور ابزار دقیق است که برای تبدیل جریان اولیه به جریان ثانویه از طریق یک کانال مغناطیسی استفاده می‌شود. سیم پیچ ثانویه آن، جریان بسیار کاهش یافته‌ای را فراهم می‌کند که می‌تواند برای تشخیص شرایط جریان اضافی، زیر جریان، جریان پیک یا متوسط جریان استفاده شود. سیم پیچ اولیه ترانسفورماتورهای جریان همیشه به صورت سری متصل می‌شوند و هادی اصلی باعث ایجاد آن می‌شود و از آن به عنوان ترانسفورماتور سری نیز یاد می‌شود.
هسته ترانس با لمینیت فولاد سیلیکونی ساخته شده است. سیم پیچ اولیه ترانسفورماتورهای جریان، جریانی را که قرار است اندازه گیری شود حمل می‌کند و به مدار اصلی متصل می‌شود. سیم‌پیچ‌های ثانویه جریانی متناسب با جریان اولیه اندازه‌گیری می‌کنند و به سیم‌پیچ‌های جریان کنتورها یا ابزارها متصل می‌شوند. هر ترانس جریان دارای سه قطعه اساسی است:
- سیم پیچ اولیه
- هسته آهنی
- سیم پیچ ثانویه
از نظر ویژگی‌های ساختاری سیم پیچ اولیه مقدار سیم پیچیده شده کمی دارد و سیم پیچ ثانویه مقدار سیم پیچیده شده زیادی دارد. سیم پیچ اولیه ضخیم‌تر و سیم پیچ ثانویه نازک‌تر است. همچنین سیم پیچ اولیه به صورت سری در مدار اولیه متصل می‌شود و سیم پیچ ثانویه به صورت سری با دستگاه و سیم پیچ جریان رله وصل می‌شود تا یک حلقه بسته ایجاد شود.
روش سیم کشی ترانس جریان
سیم کشی ترانسفورماتور جریان باید بر اساس اصل سری باشد، به شکلی که سیم پیچ اولیه باید به صورت سری به مدار مورد آزمایش وصل شود و سیم پیچ ثانویه نیز باید به تمامی بارهای دستگاه متصل شود. فرم سیم کشی ترانس جریان به فرم اتصال بین ترانس جریان و ابزار اندازه‌گیری یا رله محافظ بستگی دارد. روش سیم کشی ترانس جریان با توجه به نیاز عملیاتی باری که به آن متصل است تعیین می‌شود. متداول ترین روش‌های سیم کشی ترانس جریان به صورت زیر است:
- تک فاز: هنگامی که سیم کشی تک فاز در ترازوی بار سه فاز است، می‌توان از جریان تک فاز برای بازتاب مقدار جریان سه فاز استفاده کرد که عمدتاً برای اندازه‌گیری مدارها استفاده می‌شود.
- ستاره: این روش سیم کشی در سیستم‌های اتصال جریان بزرگ برای محافظت از اتصال کوتاه سه فاز و اتصال کوتاه دو فاز مدار کاربرد دارد.
- ستاره سه فاز: از سه ترانسفورماتور جریان یکسان تشکیل شده است. از آنجایی که هر فاز دارای جریان است، هنگامی که بار سه فاز نامتعادل باشد، جریان در خط مشترک جاری خواهد شد. در این زمان، خط مشترک را نمی‌توان قطع کرد، در غیر این صورت خطاهای اندازه‌گیری رخ می‌دهد.
ضریب دقت و ضریب امنیت ترانس جریان
ضریب امنیت چیست؟ ضریب امنیت ترانس جریان به عنوان نسبت محدودیت جریان اولیه به مقدار نامی جریان اولیه تعریف می‌شود. مقدار حداکثر جریان اولیه CT اندازه‌گیری مقدار جریان اولیه‌ای است که بیش از آن هسته ترانس جریان اشباع می‌شود.
ضریب محدودیت دقت چیست؟ برای ترانس جریان حفاظتی، به نسبت حد یا محدودیت جریان اولیه به جریان نامی ترانس، ضریب محدودیت دقت ترانس جریان گفته می‌شود.
چگونگی انتخاب و خرید ترانسفورماتور مناسب
امروزه ترانسفورماتورها نه تنها در صنعت بلکه در زندگی روزمره ما نیز کاربردهای زیادی پیدا کرده‌اند. زمانی که شما قصد خرید یک ترانس جریان برای ساختمان مسکونی، کارگاه، کارخانجات و… را دارید، باید انتخاب خود را براساس فاکتورهای متعددی انجام دهید.
- قبل از انتخاب ترانسفورماتور، باید تعیین کنید که به یک ترانسفورماتور تک فاز یا سه فاز نیاز دارید. این مورد با تجهیزاتی که استفاده می‌کنید مشخص می‌شود. ترانس جریان تک فاز اغلب در مصارف خانگی کاربرد دارد، در حالی که ترانسفورماتورهای سه فاز در مشاغل بزرگ و صنایع خاص رایج‌تر هستند.
- هنگام انتخاب ترانسفورماتور باید ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی را بدانید. این مسئله به وسیله منبع تغذیه و ولتاژ تجهیزاتی که استفاده می‌کنید، تعیین می‌شود.
- فرکانس ترانسفورماتور توسط منبع تغذیه تعیین می‌شود و ممکن است فرکانس ورودی با فرکانس خروجی متفاوت باشد. پی بردن به این نکته با استفاده از مبدل فرکانس در خروجی ترانسفورماتور انجام می‌شود.
- یکی از نکات مهم در خرید ترانسفورماتور جریان، تعیین اندازه بار و ماهیت بار است. اندازه ترانسفورماتور از اطلاعات ولتاژ و جریان سیم پیچ اولیه یا ثانویه محاسبه می‌شود. هنگامی که حداکثر بار مورد نیاز را تعیین کردید، می‌توانید ترانس جریان را بر اساس آن انتخاب کنید.
- بسیار مهم است که بدانید ترانسفورماتور قرار است در کجا استفاده شود؛ در داخل یا خارج از منزل، در یک منطقه خطرناک یا یک مکان دریایی که همگی به مشخصات متفاوتی نیاز دارند. اکثر ترانس‌های جریان که در فضای باز استفاده می‌شوند، برای محافظت از سیم پیچ در برابر عناصر مختلف، پر از مایع هستند. دما نیز نقش مهمی در طراحی ترانسفورماتور ایفا می‌کند. درک دمای محیط کار اطمینان تعیین می‌کند که چه دمای عملیاتی در فرآیند طراحی در نظر گرفته می‌شود.
- اغلب ترانسفورماتورها با اندازه‌های استاندارد هسته طراحی می‌شوند، اما در صورت لزوم می‌توان ترانسفورماتور را برای قرار گرفتن در فضایی تنگ طراحی کرد.
نظرات کاربران