ترانس جریان ct را می‌توانیم یکی از کاربردی‌ترین تجهیزات در حوزه برق و الکترونیک بدانیم که بدون شک تمامی مهندسین و تکنسین این حوزه با آن آشنایی دارند. ترانسفورماتور جریان، دستگاهی حیاتی است که به اندازه‌گیری دقیق جریان‌های برق در سیستم‌های انتقال برق کمک می‌نماید. ترانس به دلیل داشتن دقت و عملکرد بالا از اهمیت بالایی در تجهیزات برقی برخوردار است. در این مقاله از نیرو نیک پرداز کهربا سعی کردیم تا به زبانی ساده به موضوع  ترانس بپردازیم. اگر شما هم از علاقه‌مندان به این دستگاه هستید، تا انتها ما را همراهی بفرمایید.

ترانس جریان چیست؟

ترانس جریان (Transformer Current) یک نوع ترانسفورماتور جریان است، که جریان‌های بالا را به جریان‌های کمتری تبدیل می‌کند. ترانس جریان در سیستم‌های برق قدرت و سیستم‌های توزیع برق استفاده می‌شود. همچنین از آن برای اندازه‌گیری و مانیتورینگ جریان‌های بال در خطوط انتقال و توزیع برق نیز استفاده می‌گردد. ترانسفورماتور جریان در سیستم‌های حفاظت از اتصالت برق نیز استفاده می‌شود، تا در صورت وقوع خطا و جریان بالای غیرعادی، سیگنال هشدار به دستگاه‌های حفاظت ارسال شود. استفاده از ترانس جریان به عنوان یک حسگر جریان دقیق و قابل اعتماد، در کنترل و حفاظت سیستم‌های برق بسیار حائز اهمیت است.

به زبان ساده ترانس جریان ابزار دقیق است که برای تبدیل جریان زیاد به جریان کم (معمولاً معادل ۵ آمپر) می‌باشد. همچنین ترانس جریان را می‌توان نوعی سنسور جریان هم نامید، که فقط قادر به تولید جریان متناوب یا AC می‌باشد. به‌طور کلی ترانس‌های جریان با شار مغناطیس تولید شده، بر اثر شدت جریان عبوری از سیم، کابل، شینه یا سیم‌ پیچ اولیه ترانس جریان ct، به ثانویه یا همان خروجی اعمال می‌شود که عموماً معادل ۵ آمپر می‌باشد. ترانس‌های جریان استاندارد به ‌صورت‌های مختلفی تولید می‌گردد. خروجی ترانس جریان ct ولتاژ AC است، که توسط مقاومت شنت ولتاژ خروجی در شرایط استاندارد حداکثر ۲۰۰ میلی ‌ولت در نمایشگرهای جریان اندازه‌گیری و نمایش داده می‌شود.

 انواع ترانس جریان ct

پیرامون استفاده از ترانسفورماتور جریان، مسائل و عوامل متفاوتی وجود دارد، که همین امر موجب شده تا این دستگاه در بازار دارای انواع مختلفی باشد. در استفاده و انتخاب ct، عواملی چون کاربرد در محل استفاده، نوع عملکرد، ولتاژ شبکه و… بسیار دخیل می‌باشند. به همین دلیل نیز این تجهیز دارای انواع مختلفی می‌باشد که در ادامه به توضیح آن‌ها خواهیم پرداخت.

سه دسته مهم و پرکاربرد ترانس جریان ct به شرح زیر می‌باشد.

1. ترانس جریان ct اولیه سیم پیچی شده

در این‌ مدل سیم ‌پیچی ‌اولیه‌ به ‌صورت ‌سری ‌با‌ هادی حامل جریان، در مدار قرار می‌گیرد. اندازه‌ جریان ‌ثانویه ‌به ‌نسبت‌ دورهای ‌ترانس ‌جریان ‌بستگی دارد.

2. پنجره‌ای یا چنبره‌ای

این ‌نوع ‌ترانس ‌جریان ‌فاقد ‌سیم‌ پیچ ‌اولیه‌ بوده‌ و‌ خط‌ برق ‌شبکه از ‌درون ‌آن عبور‌می‌کند. برخی‌ از ‌این ‌نوع ‌ترانس‌ها ‌هسته  ‌بریده ‌بوده ‌که‌ نیازی‌ به‌ قطع ‌مدار ‌برق ‌ندارند ‌و‌ به ‌راحتی ‌قابل ‌نصب ‌و‌ تعویض ‌می‌باشد.

3. ترانس جریان بار

در ‌این ‌نوع ‌ترانس ‌جریان ‌از ‌سیم‌، کابل ‌یا ‌شینه ‌به ‌عنوان‌ یک ‌دور‌ سیم ‌پیچ‌ اولیه استفاده ‌می‌شود. این نوع ترانس‌ها از ولتاژ بالای مدار ایزوله هستند و معمولاً در دستگاهی که‌ جریان‌ از ‌آن ‌می‌گذرد نصب ‌می‌شود.

انتخاب ترانس جریان ct

نحوه انتخاب ترانس جریان

به طور قطع برای انتخاب ترانس مناسب، باید یکسری موارد را مد نظر قرار دهید تا اندازه‌گیری دقیق‌تری داشته باشید.

نوع کاربرد: برحسب اینکه آیا ترانس جریان حفاظتی است و برای حفاظت استفاده می‌شود یا برای اندازه‌گیری، آن را انتخاب نمایید.

مقدار ولتاژ محل نصب: ترانس جریان باید به‌ گونه‌ای انتخاب گردد که از نظر ایزولاسیون بتواند ولتاژ مؤثر فاز محل نصب را تحمل نماید.

جریان اسمی یا نامی اولیه: جریان نامی یا اسمی اولیه ترانس جریان باید از شدت جریان بیشتر و حتی الامکان نزدیک باشد. از مقادیر استاندارد نزدیک به شدت جریان مصرف ‌کننده استفاده گردد. به عنوان مثال: فرض کنید حداکثر شدت جریان مصرفی ۲۰ آمپر می‌باشد بهتر است ترانس جریان  ۳۰ – ۴۰ و یا نهایتاً ۵۰ استفاده شود. در صورت عدم توجه به حد نصاب ذکر شده دقت اندازه‌گیری در نمایشگرهای جریان کمتر می‌گردد و حفاظت کننده‌های جریان حساسیت کمتری خواهد داشت.

جریان ثانویه ترانس: هنگام خرید ترانس به مقدار جریان ثانویه توجه کنید که متناسب با ورودی نمایشگر جریان یا حفاظت کننده باشد. (جریان ثانویه ۱ – ۲ یا ۵ آمپر است).

فرکانس ترانس: فرکانس مطابق با فرکانس محل نصب باشد. می‌توان مولد برق یا برق شهر (۵۰ هرتز) انتخاب گردد.

جریان حرارتی در اتصال کوتاه: شدت جریانی که بتواند ترانس جریان به مدت یک ثانیه تحمل نماید. این جریان را باید بدون آسیب ‌دیدن تحمل نماید.

جریان دینامیکی ترانس: جریان دینامیک به شدت جریانی گفته می‌شود که به هر علتی از حد جریان اولیه ترانس جریان ct بیشتر گردد را تحمل نماید. حد متعارف و استاندارد ۵/۲ برابر شدت جریان اولیه می‌باشد.

جریان و بار نامی ترانس جریان: بار ترانس بر اساس مصرف تجهیزات متصل به ترانس و تلفات اهمی آن تعیین می‌گردد. در واقع باید امپدانس بار ترانس با نمایشگر جریان یا دیگر تجهیزات رعایت گردد. به‌عبارت ‌دیگر ولت آمپر همان خروجی نامی ترانس برحسب VA یا توان ظاهری دربار نامی و جریان نامی می‌باشد. مقادیر استاندارد شده برای ثانویه یا خروجی عبارت‌اند از: ۵/۲ – ۵ – ۱۰ – ۱۵ یا ۳۰ ولت آمپر.

کلاس دقت ترانس یا CL: کلاس دقت یا میزان خطا برحسب درصد از مواردی است که در دقت و اندازه‌گیری جریان اهمیت زیادی دارد و هر چه مقدار آن کمتر باشد دقت بیشتری اندازه‌گیری و حساسیت حفاظت کننده جریان دارد. کلاس جریان CL استاندارد عبارتند از: ۱/۰ – ۲/۰ – ۵/۰ – ۱ – ۳ درصد.

کلاس عایق و شرایط محیط: درجه حرارت محیط و ارتفاع از سطح دریا در انتخاب ترانسفورماتور جریان خوب بسیار مهم می‌باشند که باتوجه ‌به افزایش ارتفاع از سطح دریا ولتاژ عایقی تغییر خواهد نمود. دقت کنید که موارد ذکر شده در کاتالوگ ترانس جریان وجود دارد. می‌توانید به هنگام خرید آن از فروشنده یا تولیدکننده خواست نمایید.

مهم: هرگز سرهای خروجی ترانس جریان که از آن جریان عبور می‌کند را آزاد نگذارید.

سیم بندی ترانس جریان ct

کاربرد ترانس جریان ct چیست؟

ترانس جریان ct در سیستم‌های برق قدرت و سیستم‌های توزیع برق از کاربردهای مهمی برخوردار هستند. که برخی از آن‌ها به شرح زیر است.

اندازه‌گیری جریان: ترانسفورماتور جریان برای اندازه گیری جریان‌های بالا در خطوط انتقال و توزیع برق استفاده می‌شود. با تبدیل جریان بالا به جریان کمتر، می‌توان آن را به راحتی اندازه‌گیری و مانیتور کرد.

حفاظت از اتصالت برق: در سیستم‌های حفاظت از اتصالت برق، ترانس جریان برای تشخیص خطاها و جریان‌های بالای غیر عادی استفاده می‌شود. با تبدیل جریان بالا به جریان کمتر، سیگنال هشدار به دستگاه‌های حفاظت ارسال می‌شود تا در صورت وقوع خطا، اقدامات لازم صورت گیرد.

سنجش و کنترل:  ترانس جریان ct در سیستم‌های کنترل و سنجش نیز استفاده می‌شود. با تبدیل جریان بالا به جریان کمتر، می‌توان آن را به راحتی سنجید و در فرآیندهای کنترلی استفاده کرد.

آزمایش و تست: در آزمایشگاه‌ها و محیط‌های تست، ترانس جریان برای شبیه‌سازی و تولید جریان‌های بالا استفاده می‌شود. با استفاده از ترانس جریان، می‌توان جریان‌های قوی را به صورت امن و قابل کنترل تولید کرد.

ساختار ترانس جریان

• سیم پیچ اولیه
• هسته آهنی
• سیم پیچ ثانویه

ساختار داخل ترانس جریان ct

سیم بندی ترانس جریان

در حالت کلی برای نصب یک ct، می‌بایست سیم پیچ اولیه حتماً به صورت سری در مدار وارد و قرار بگیرید. همچنین سیم پیج ثانویه نیز می‌بایست به تمامی بارهای دستگاه متصل گردد. دقت نمایید که فرم سیم کشی در ترانس جریان ct، به فرم اتصال بین ابزار اندازه‌گیری یا همان رله محافظ و ترانسفورماتور جریان بستگی دارد. همچنین سیم بندی ترانس جریان ct، طبق نیاز عملیاتی بار متصل به تابلو برق یا شبکه تعیین می‌شود. ولی در حالت کلی و متداول برای سیم بندی سه روش داریم:

روش اول تک فاز: اگر بار موجود به صورت متوازن روی هر سه فاز باشد، قادر خواهید بود از یک فاز برای جریان هر سه فاز استفاده نمایید، که بیشتر برای اندازه‌گیری مدارها استفاده می‌گردد.

روش دوم ستاره: اگر سیستم سه فازی شما از جریان بسیار بزرگی برخوردار است، برای جلوگیری از اتصال کوتاه سه فاز و دو فاز درون مدار، از این روش استفاده نمایید.

روش سوم ستاره سه فاز:  در این روش از سه ترانس یکسان برای هر سه فاز استفاده می‌شود.  اگر بار به صورت نامتعادل در سیستم باشد، هر فاز برای خود یک جریان خاص دارد. در چنین شرایطی نمی‌توانید خط مشترک را قطع کنید زیرا در خط مشترک جریان دارید. و این کار موجب بروز خطا می‌شود.

طریقه نصب ترانس ct در تابلو برق

طریقه نصب ترانس جریان ct همانند روشی است که در بخش سیم بندی شرح دادیم و متوجه شدیم که طریقه نصب ترانس جریان ct به تعداد فازها و تعادل یا عدم تعادل بارها ارتباط دارد. در حالت کلی‌تر این اتصال به گونه‌ای انجام می‌شود که ترمینال‌های ورودی L و K به ورودی‌های متناظر به ترمینال‌های L  و K ترانس جریان وصل می‌شود. نکته‌ای که شاید بتواند به شما کمک نماید، این است که طریقه نصب ترانس در تابلو برق کاملاً شبیه به نحوه اتصال ct به آمپرمتر می‌باشد. برای اطلاع از نحوه انجام آن اینجا کلیک کنید.

ترانسفورماتور جریان

رنج ct استاندارد ترانس‌های جریان

۵ – ۱۰ – ۱۵ – ۲۰ – ۲۵ – ۳۰ – ۴۰ – ۵۰ – ۶۰ – ۷۵ – ۱۰۰ – ۱۵۰ – ۲۰۰ – ۲۵۰ – ۳۰۰ – ۴۰۰ – ۵۰۰ – ۶۰۰ – ۷۵۰ – ۱۰۰۰ – ۱۵۰۰ – ۲۰۰۰ – ۳۰۰۰ – ۴۰۰۰ – ۵۰۰۰ – ۶۰۰۰ هر کدام از رنج ct های انتخاب شده به نسبت شدت جریان عبوری در خروجی ۵ آمپر را تولید می‌نماید.

نسبت تبدیل ترانس جریان ct

با افزایش تعداد دورهای سیم پیچی ثانویه NS جریان آن نسبت به جریانی که در اولیه اندازه گیری می‌شود بسیار کمتر خواهد شد، زیرا وقتی NS افزایش می‌یابد، IS متناسب با همان افزایش کاهش پیدا می‌کند. به عبارت دیگر، تعداد دورها و جریان در سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه تناسب معکوس با یکدیگر دارند.

مقدار نامی ترانسفورماتور جریان

مقدار جریان نامی استاندارد ثانویه ۵ آمپر است. و جریان‌های اولیه و ثانویه به ‌عنوان یک نسبت، به ۵ آمپر می‌باشد. مثلاً ۱۰۰/۵ (بخوانید صد به پنج) بیان می‌شوند. این بدین معنی است که جریان اولیه ۲۰ برابر بزرگ‌تر از جریان ثانویه آن است. بنابراین وقتی جریان ۱۰۰ آمپری از سیم‌ پیچ اولیه عبور کند، جریان سیم‌ پیچ ثانویه ۵ آمپر خواهد بود.

بر همین اساس، وقتی عنوان می‌شود یک ترانس جریان ۵۰۰/۵ آمپر است، جریان خروجی ثانویه آن ۵ آمپر و جریان اولیه‌اش ۵۰۰ آمپر بوده که جریان اولیه ۱۰۰ برابر جریان ثانویه است. معمولاً ترانس‌های جریان دارای یک خروجی می‌باشد. البته با تعداد خروجی بیشتر هم تولید می‌گردد. این گروه از ترانس جریان‌ها که دارای چند خروجی هستند بیشتر برای مواقع خاصی که بخواهیم از یک مرجع جریان با شرایط یکسان از نظر مقدار خطا و دقت برای چند نمایشگر و حفاظت کننده جریان استفاده نماییم.

جمع بندی

همان‌طور که می‌دانید و در مقاله نیز به آن اشاره‌ شد، ترانس جریان ct در اندازه‌گیری، حفاظت، کنترل و آزمایش جریان در سیستم‌های برق قدرت و توزیع بسیار مفید است. در این بلاگ تلاش نمودیم تا تمامی اطلاعات مفیدی را پیرامون ترانسفورماتور جریان در اختیار شما دوستداران حوزه برق قرار دهیم. در صورت هر گونه سوال، ابهام و مشاوره‌ای می‌توانید با شماره‌ تماس‌های قید شده در سایت تماس بگیرید، تا با کارشناسان ما ارتباط برقرار نمایید.