Biến dòng CT là một thiết bị có vai trò quan trọng trong hệ thống điện giúp chuyển đổi dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ để việc đo đạc trở nên dễ dàng và an toàn hơn. Vậy biến dòng CT là gì? Cấu tạo ra sao? Hãy cùng Điện Châu Á tìm hiểu về biến dòng CT trong bài viết dưới đây.
Biến dòng CT là gì?
Biến dòng hay còn được gọi là máy biến dòng (tiếng anh là current transformer) và được ký hiệu là CT. Đây là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống giám sát và đo lường điện năng. Biến dòng giúp giảm dòng điện xoay chiều (còn được gọi là AC) thành một dòng điện nhỏ hơn, thông qua việc tạo ra một dòng điện trong cuộn thứ cấp tỷ lệ với dòng điện đi qua nó. Với vai trò chuyển đổi dòng điện lớn thành dòng điện nhỏ hơn, biến dòng CT giúp cho việc đo đạc dòng điện trở nên dễ dàng và an toàn hơn.
Biến dòng CT là gì
Xem thêm: Biến dòng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến dòng
Cấu tạo máy biến dòng CT
Máy biến dòng được cấu tạo từ nhiều vòng dây cuộn quanh một khung sắt từ. Chức năng chính của máy biến dòng CT là biến đổi dòng điện lớn chạy qua tải trực tiếp hoặc mạch động lực theo một hệ số nhất định. Một số loại máy biến dòng CT phổ biến hiện nay gồm dòng: 100/5A, 100/1A, 300/5A,… Các thông số này thể hiện khi cho 1 dòng điện có cường độ 100A, 300A chạy qua máy biến dòng CT thì ra được một dòng điện có cường độ nhỏ hơn là 5A, 1A.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp như khi sử dụng các thiết bị điều khiển như biến tần thì plc sẽ không thể đọc được dòng điện có cường độ dòng điện là 5A, 1A. Vì vậy, chúng ta cần sử dụng thêm một thiết bị chuyển đổi tín hiệu để đọc được thông số cường độ dòng điện phù hợp.
Cấu tạo máy biến dòng CT
Phân loại biến dòng CT
Máy biến dòng được phân loại thành 3 loại phổ biến là: Máy biến dòng dạng dây quấn, dạng vòng và dạng khối.
- Máy biến dòng dạng dây quấn: Đây là loại máy biến dòng có cuộn sơ cấp được kết nối trực tiếp với các dây dẫn để đo giá trị cường độ dòng điện chạy trong mạch. Giá trị cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp sẽ phụ thuộc vào tỷ số vòng dây quấn của biến dòng CT.
- Máy biến dòng dạng vòng: Khác với dạng dây quấn, máy biến dòng dạng vòng không có cuộn sơ cấp và dòng điện chạy trong mạch sẽ được truyền qua khe cửa hoặc lỗ hổng của vòng trong máy biến dòng. Một số máy biến dòng dạng vòng có chi tiết “chốt chẻ” để lỗ hổng hoặc khe cửa có thể được mở ra, cài đặt và đóng lại mà không cần phải ngắt mạch cố định.
- Máy biến dòng dạng khối: Loại máy biến dòng này được sử dụng trong các loại dây cáp và thanh cái của mạch điện chính, có cấu trúc gần giống cuộn sơ cấp nhưng chỉ có một vòng dây duy nhất. Chúng hoàn toàn tách biệt với nguồn điện áp cao đang chạy trong mạch và luôn được kết nối với cường độ dòng điện tải trong thiết bị điện.
Hiện nay, biến dòng CT và ampe kế thường được sử dụng cùng nhau như 1 cặp, trong đó thiết kế của máy biến dòng hiện nay cung cấp 1 dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, khi đạt tới mức cường độ dòng điện tối đa thì vẫn không lệch khỏi phạm vi cường độ cho phép của ampe kế.
Phân loại biến dòng CT
Đặc điểm của máy biến dòng CT
Máy biến dòng khác với máy đo hiệu điện thế và máy biến áp truyền thống, bởi vì nó được cấu tạo từ một hoặc một vài vòng dây. Các vòng dây này có thể được thiết kế dưới dạng đoạn dây dẹt quấn thành vòng hoặc là một cuộn dây dẫn quấn nhiều vòng quanh lõi rỗng hoặc được nối thẳng đến các mạch thông qua thiết bị có lỗ hổng trung tâm. Do cách thiết kế như vậy nên biến dòng CT thường được coi là một chuỗi biến áp với chức năng giống với một cuộn thứ cấp. Cuộn thứ cấp có thể có nhiều cuộn cảm quấn quanh một lõi thép lá nhằm giảm thiểu mức hao tốn lưỡng cực từ của phần có tiết diện. Độ cảm ứng từ được sử dụng thường ở mức thấp hơn tiết diện của dây dẫn và phụ thuộc vào độ lớn của cường độ dòng điện cần được giảm xuống. Cuộn thứ cấp thường được thiết kế với cường độ 1A cho dòng điện nhỏ và 5A cho dòng điện lớn.
Xem thêm: Biến Tần Là Gì? Tìm Hiểu Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Của Biến Tần
Chế độ hoạt động của biến dòng CT
Biến dòng CT thường hoạt động trong hai chế độ cơ bản: chế độ ngắn mạch và chế độ hở mạch.
- Trong chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, thứ cấp với phụ tải Z2, bội số dòng của máy biến dòng là tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp và dòng định mức. Khi bội số này tăng, sai số của CT tăng và phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc phụ tải. Để giảm sai số, bội số dòng của CT dòng thường phải đạt giá trị dưới 10% và thường được kết hợp với mạch bảo vệ.
- Trong chế độ hở mạch thứ cấp, điện áp cảm ứng phía thứ cấp có biên độ rất cao và có thể gây nguy hiểm cho người và các thiết bị thứ cấp. Để giảm tác động của hiện tượng bão hòa trong mạch từ, máy biến dòng được thiết kế với khe hở không khí, còn gọi là biến dòng tuyến tính.
Tỷ số dòng điện của CT dòng tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn. Do đó, chúng ta có thể thay đổi tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn phía sơ cấp hoặc thứ cấp.
Ứng dụng của biến dòng CT
Máy biến dòng là một thiết bị quan trọng trong hệ thống đo lường và giám sát điện năng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau. Một số ví dụ về ứng dụng của biến dòng CT bao gồm đồng hồ đo chỉ số điện, thiết bị đo điện áp và dòng điện, rơ le bảo vệ, máy đo hệ số công suất,…
Ứng dụng của biến dòng CT
Cách chọn biến dòng CT
Biến dòng CT được sử dụng để đo lường dòng điện xoay chiều với dòng tải lớn, trong khi các thiết bị đọc dòng điện xoay chiều thường chỉ đọc được các giá trị 5A hoặc 10A. Vì vậy, máy biến dòng đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dòng điện từ dòng điện lớn xuống dòng diện nhỏ hơn 5A hoặc 10A.
Để lựa chọn biến dòng CT phù hợp, người dùng cần có kiến thức về dòng tải điện như độ lớn dòng tải lớn nhất có thể đi qua biến dòng. Dựa trên giá trị này, người dùng có thể lựa chọn giá trị biến dòng thích hợp cao hơn hoặc bằng giá trị thực tế của dòng điện đi qua biến dòng.
Để tính cường độ dòng điện đi qua biến dòng CT, ta sử dụng công thức sau:
I = 1/3 x S/U
Trong đó: S là công suất toàn phần, có thể chia cho hệ số công suất và U là hiệu điện thế đi qua biến dòng CT.
Ví dụ: Nếu ta có một hệ thống điện tải 3 pha có hiệu điện thế là 220V và mang công suất là 120kW, ta có thể tính được dòng điện như sau: I = 1/3 x 120.000/220V = 181.1A (với giả sử hệ số công suất là 1).
Vậy giả sử theo tiêu chuẩn có 2 loại biến dòng là 150/5A và 200/5A thì phải chọn biến dòng có giá trị lớn hơn giá trị vừa tính 181.1A. Do đó, ta nên chọn biến dòng 200/5A và đồng hồ ampe cùng thông số để hiển thị giá trị dòng điện đó.
Trên đây là bài viết của Điện Châu Á đã giúp bạn giải đáp biến dòng CT là gì cũng như cung cấp các thông tin cần thiết về máy biến dòng. Hy vọng các bạn có thể sử dụng thiết bị này thật hữu ích trong các hoạt động hàng ngày của mình.
