Biến Dòng (CT) Là Gì? Cẩm Nang Về Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Lắp Đặt
Trong hệ thống giám sát và đo lường
điện năng, Biến dòng (Current Transformer - CT) là một thiết bị đóng vai
trò "cầu nối" cực kỳ quan trọng. Nếu bạn đang thắc mắc tại sao chúng
ta có thể đo được dòng điện hàng nghìn Ampe chỉ bằng một chiếc đồng hồ nhỏ bé,
thì câu trả lời nằm ngay trong bài viết này.
1.
Biến dòng (CT) là gì?
Biến dòng (tên tiếng Anh: Current Transformer) là thiết bị
biến đổi dòng điện lớn chạy qua tải (vài chục đến hàng nghìn A) thành dòng điện
có tỷ lệ nhỏ hơn ở đầu ra (thường là 5A hoặc 1A).
Dòng điện nhỏ này đóng vai trò là
tín hiệu đầu vào an toàn cho các thiết bị như:
- Đồng hồ đo Ampe, công tơ điện.
- Bộ điều khiển tụ bù, rơ le bảo vệ.
- Biến tần, PLC (thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu).
Ví dụ thực tế: Với biến dòng 100/5A, khi dòng điện chạy qua lỗ biến dòng là 100A, ta sẽ thu được dòng 5A ở đầu ra S1-S2 để đưa vào đồng hồ đo.
2.
Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động
Cấu
tạo cơ bản
Một biến dòng tiêu chuẩn bao gồm các
thành phần chính sau:
- Primary current:
Dòng điện sơ cấp (dòng điện cần đo).
- Secondary Winding:
Cuộn dây thứ cấp.
- Hollow Core:
Lõi thép rỗng.
- Ammeter:
Thiết bị đo (đồng hồ).
Nguyên
lý hoạt động
Biến dòng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn sơ cấp, nó tạo ra một điện trường cảm ứng lên cuộn dây thứ cấp và sinh ra dòng điện trong đó. Tỷ lệ dòng điện này phụ thuộc vào số vòng dây quấn bên trong biến dòng.
Biến dòng có 2 chế độ làm việc cơ bản: Chế độ hở mạch và chế độ ngắn mạch.
- Chế độ hở mạch thứ cấp: Khi thứ cấp hở mạch, phía thứ cấp sẽ có điện áp cảm ứng với biên độ rất cao gây nguy hiểm cho người và các thiết bị thứ cấp. Để chống được hiện bão hòa trong mạch từ,người ta còn chế tạo ra biến dòng tuyến tính hay còn gọi là biến dòng có khe hở không khí.
- Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp: Thứ cấp có phụ tải Z2: Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số này lớn, sai số CT tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc tải. Thường với mạch bảo vệ, bội số dòng điện của CT dòng phải đạt giá trị sao cho sai số của nó dưới 10%.
- Biến dòng có tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn nên có thể thay đổi tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn phía sơ cấp hoặc thứ cấp.
3.
Phân loại biến dòng phổ biến
Dựa vào mục đích sử dụng, chúng ta
thường gặp 3 loại chính:
a.
Biến dòng đo lường (Metering CT)
Dùng để hiển thị thông số dòng điện.
Thường có các tiêu chuẩn đầu ra là 5A hoặc 1A (ví dụ: 100/1A, 500/5A).
b.
Biến dòng bảo vệ (Protection CT)
Được thiết kế để cấp tín hiệu cho
các rơ le bảo vệ quá dòng (OC), chạm đất (EF).
- Ưu điểm:
Khả năng chịu quá tải gấp 10 đến 20 lần dòng định mức
- Cấu tạo: Thường làm bằng vỏ đúc Epoxy chịu nhiệt, va đập cao và chống rung tốt.
=> Cách chọn: Biến dòng
bảo vệ thường được lựa chọn theo những thông số như sau: PCT 2000/5A 30VA
5P10
PCT: Protection Current
Transformer (biến dòng bảo vệ)
2000/5A: Tỉ số biến dòng 2000/5A –
dòng định mức = 2000A
30VA: Dung lượng của biến dòng
30VA, dung lượng càng cao thì khả năng mang tải (thiết bị đo càng cao)
5P10: độ chính xác của PCT, độ
chính xác 5% khi dòng điện tải =10 lần dòng định mức, tương tự nếu thông số
5P20: độ chính xác 5% khi dòng điện tải =20 lần dòng định mức.
c.
Biến dòng thứ tự không (ZCT)
Còn gọi là Zero Current
Transformer hoặc Core Balance CT.
- Chức năng:
Phát hiện dòng rò (dòng tổng vectơ của 3 pha và trung tính).
- Ứng dụng:
Kết hợp với rơ le rò điện (ELR) để phòng chống điện giật, ngắn mạch chạm
đất.
4.
Cách lắp đặt và đấu dây vào đồng hồ Ampe
Việc đấu nối biến dòng khá đơn giản
nhưng cần sự chính xác để đảm bảo an toàn:
- Chuẩn bị:
Chọn biến dòng có tỷ số phù hợp với đồng hồ (ví dụ: đồng hồ ghi 300/5A thì phải dùng CT 300/5A).
- Đấu dây:
Sử dụng 2 dây điện nối song song từ 2 chân của CT (thường ký hiệu là S1, S2)
vào 2 chân của đồng hồ Ampe.
- Lắp đặt:
Luồn dây dẫn (dòng tải) qua lỗ rỗng ở giữa biến dòng.
Kết
luận
Biến dòng không chỉ đơn thuần là
thiết bị đo đạc mà còn là lớp bảo vệ quan trọng cho hệ thống điện. Việc hiểu rõ
cấu tạo và nguyên lý của từng loại CT sẽ giúp bạn lựa chọn thiết bị phù hợp,
tối ưu chi phí và đảm bảo an toàn vận hành.
Bạn đang phân vân nên chọn biến dòng
vỏ đúc Epoxy hay loại băng quấn cho dự án sắp tới? Hãy để lại bình luận bên dưới, mình sẽ hỗ trợ bạn phân tích
ưu nhược điểm chi tiết hơn cho từng trường hợp!
إرسال تعليق