Apakah Itu Pengubah Arus Fasa-Tunggal Dalaman? Bagaimana Ia Berfungsi?

Transformer semasa adalah instrumen teras yang amat diperlukan dalam pemeteran, perlindungan dan pemantauan sistem kuasa. Sama ada di bilik pengedaran kilang, pencawang atau kabinet pengedaran bangunan, ia boleh didapati hampir di mana-mana sahaja ukuran semasa diperlukan. Transformer arus fasa tunggal-dalaman, sebagai jenis yang paling banyak digunakan, memainkan peranan penting dalam menukar arus besar dalam-talian voltan tinggi kepada arus yang lebih kecil sesuai untuk kegunaan selamat oleh instrumen dan geganti. Artikel ini secara sistematik akan memperkenalkan definisi, struktur dan prinsip kerja pengubah arus fasa tunggal-dalam, membantu profesional elektrik dan pemula mewujudkan pemahaman yang jelas.

Transformer semasa (CT) ialah peranti pengukuran dan transformasi khusus. Fungsi terasnya adalah untuk menukar arus besar secara berkadar dalam sistem kuasa kepada arus standard yang lebih kecil. Lazimnya, ia menukarkan arus primer yang besar kepada keluaran standard 5A atau 1A pada bahagian kedua, memastikan penggunaan peralatan sekunder yang selamat seperti instrumen pemeteran kuasa, ammeter, meter watt dan peranti perlindungan geganti.
Mengapa penukaran ini perlu? Terdapat dua sebab: Pertama, arus talian dalam sistem kuasa selalunya mencapai ratusan atau bahkan ribuan amper, menjadikan sambungan terus ke instrumen biasa mustahil. Kedua, talian voltan tinggi-tidak boleh disambungkan terus kepada alat pengukur; jika tidak, pengendali akan menghadapi risiko renjatan elektrik. Transformer arus mencapai pengasingan elektrik melalui prinsip aruhan elektromagnet, kedua-duanya mengurangkan arus secara berkadar dan mengasingkan sepenuhnya bahagian-voltan tinggi daripada litar sekunder-rendah, pada asasnya memastikan keselamatan kakitangan dan peralatan pengukur.

Dalaman: Ini merujuk kepada model pengubah yang direka khusus untuk persekitaran pemasangan dalaman. Struktur penebat, tahap perlindungan kepungan dan jarak rayapan direka bentuk untuk keadaan dalam bangunan dan tidak sesuai untuk kegunaan langsung dalam persekitaran luar yang lembap, kotor atau hujan-yang terdedah.
Fasa-Tunggal: Ini bermakna setiap pengubah mengukur arus hanya satu talian fasa, dengan satu unit dikonfigurasikan setiap fasa. Dalam sistem tiga-fasa, jika tiga-ukuran semasa diperlukan, dua atau tiga-pengubah fasa tunggal biasanya diperlukan (bergantung pada kaedah pendawaian). Berbanding dengan tiga-transformer arus bersepadu fasa,-transformer arus fasa tunggal adalah lebih kecil dan lebih fleksibel dalam pemasangan, memudahkan penempatannya dalam pelbagai kabinet pengedaran, alat suis dan kotak pemeteran.

Transformer arus fasa tunggal-dalaman terdiri terutamanya daripada bahagian berikut dari luar dalam:
1. Teras
Teras ialah teras litar magnet pengubah, lazimnya diperbuat daripada kepingan keluli silikon kebolehtelapan tinggi -tinggi, membentuk gelung fluks magnet tertutup. Bahan dan luas-keratan rentas teras secara langsung mempengaruhi kelas ketepatan dan ciri ralat pengubah. Transformer pemeteran memerlukan kebolehtelapan teras yang tinggi dan kehilangan histerisis yang rendah; transformer perlindungan mengutamakan keupayaan teras untuk mengelakkan ketepuan pramatang di bawah-kerosakan semasa yang tinggi.
2. Penggulungan Utama (Gegelung Utama)
Penggulungan primer mempunyai sedikit pusingan, biasanya hanya satu hingga beberapa pusingan, kadangkala dibentuk secara langsung oleh busbar atau rod kuprum yang melalui teras. Penggulungan primer disambungkan secara bersiri ke talian kuasa yang diukur, dan arus primer yang besar mengalir melalui belitan ini untuk menghasilkan medan magnet.
3. Belitan Sekunder (Gegelung Sekunder) Belitan sekunder mempunyai lebih banyak lilitan dan dililit di sekeliling teras besi. Ia mencapai gandingan elektromagnet dengan belitan primer melalui medan magnet teras besi, mendorong arus sekunder. Kedua-dua terminal belitan sekunder biasanya ditanda S1 dan S2 (atau K1 dan K2) untuk sambungan instrumen dan geganti luaran.
4. Penebat Penebat melilit teras besi dan belitan, mengasingkan sepenuhnya litar utama-voltan tinggi daripada litar sekunder-rendah. Kaedah penebat biasa untuk pengubah arus dalaman termasuk tuangan resin epoksi (tuangan monolitik, penebat yang baik, struktur padat) dan pembalut kertas penebat dengan varnis (proses tradisional, sesuai untuk produk-berkapasiti besar).
5. Perumahan dan Pendakap Pelekap Perumah biasanya adalah tuangan resin epoksi monolitik atau perumah logam. Kaedah pemasangan termasuk melalui-jenis dinding, tiang dan sesendal, dengan bentuk berbeza dipilih bergantung pada lokasi pemasangan dan struktur litar.

Prinsip kerja pengubah arus fasa tunggal-dalam adalah berdasarkan hukum aruhan elektromagnet Faraday. Intipatinya adalah sama seperti pengubah, tetapi keadaan operasinya berbeza dengan ketara. Proses kerja asas adalah seperti berikut:
Apabila arus primer I₁ mengalir melalui belitan primer (N₁ berpusing) dalam litar yang diuji, mengikut undang-undang Ampere, arus menjana fluks magnet berselang-seli Φ dalam teras besi. Fluks magnet berselang-seli ini melalui belitan sekunder dengan lilitan N₂, dan mengikut hukum aruhan elektromagnet Faraday, daya gerak elektrik sekunder teraruh dalam belitan sekunder, dengan itu menghasilkan arus sekunder I₂ dalam litar sekunder yang disambungkan kepada beban (rintangan dalaman instrumen).
Perbezaan utama antara transformer semasa dan transformer ialah: Transformer beroperasi dalam keadaan hampir-tiada-beban atau dimuatkan dan voltan sekunder berubah mengikut beban; manakala pengubah arus beroperasi secara normal dengan sisi sekundernya dalam keadaan litar-pendek-hampir (dengan rintangan dalaman instrumen yang minimum), dan arus sekunder mempunyai hubungan berkadar tetap dengan arus primer, bebas daripada saiz beban. Oleh kerana ciri ini, bahagian sekunder pengubah arus tidak boleh dikendalikan dengan litar terbuka. Sebaik sahaja dibuka-dilitarkan, fluks magnet melalui teras akan meningkat secara mendadak disebabkan oleh kehilangan ampere penyahmagnetan-berpusing pada bahagian kedua, membawa kepada teras melebihi-ketepuan dan mendorong voltan tinggi yang berbahaya (sehingga beberapa kilovolt) pada bahagian kedua, mengancam keselamatan peralatan dan kakitangan secara serius.

Selepas memahami prinsip kerja, anda juga perlu membiasakan diri dengan parameter utama berikut:
Nisbah arus berkadar (nisbah transformasi): seperti 100/5, 200/5, 400/5, dsb., yang mewakili nisbah arus undian pada bahagian primer kepada arus undian pada bahagian sekunder, ialah parameter utama untuk pemilihan.
Kelas ketepatan (gred ketepatan): Biasa dilihat ialah 0.1, 0.2, 0.5 (untuk pemeteran) dan 5P, 10P (untuk perlindungan). Lebih kecil nombor, lebih tinggi ketepatannya. Gred yang berbeza harus dipilih untuk aplikasi yang berbeza.
Beban Sekunder Dinilai (VA): Ini merujuk kepada kuasa ketara yang sepadan dengan galangan maksimum yang dibenarkan yang disambungkan ke sisi sekunder pengubah semasa. Nilai biasa ialah 5VA, 10VA, 15VA, 30VA, dll. Jumlah impedans instrumen yang disambungkan tidak boleh melebihi nilai ini; jika tidak, ralat akan meningkat.
Voltan Penebat Berkadar (Um): Ini menunjukkan kelas voltan tahan penebat bahagian utama pengubah semasa ke tanah dan ke bahagian sekunder, seperti 0.72kV, 3.6kV, 7.2kV, dsb.

Senario Pengubah arus fasa tunggal-tertutup digunakan secara meluas dalam aplikasi berikut: litar pemeteran dan perlindungan dalam sistem pengagihan kuasa kilang; pengesanan semasa dalam suis 10kV dan kabinet pengedaran voltan-rendah; semasa

pensampelan dalam peranti perlindungan geganti pencawang; kotak pemeteran tenaga dalam bilik pengedaran bangunan; dan litar pemantauan semasa dalam sistem automasi industri.

S1: Mengapakah bahagian kedua pengubah semasa tidak boleh dibuka-dilitar?
J: Apabila bahagian kedua terbuka-dilitar, fluks magnet dalam teras besi kehilangan kesan penyahmagnetan arus sekunder, menyebabkan peningkatan mendadak dalam fluks magnet. Ini mendorong voltan tinggi beberapa ribu volt pada bahagian kedua, yang boleh menyebabkan kerosakan penebat pengubah semasa dan kemalangan kejutan elektrik. Bahagian kedua mesti dilitar-pendek sebelum membuka instrumen.

S2: Adakah lebih selamat untuk memilih nisbah transformasi yang lebih besar untuk pengubah semasa?
A: Tidak semestinya. Nisbah transformasi yang terlalu besar akan mengakibatkan arus sekunder yang tidak mencukupi di bawah beban biasa, meningkatkan ralat pengukuran dan bacaan instrumen yang tidak tepat. Nisbah transformasi yang sesuai hendaklah dipilih berdasarkan arus beban maksimum sebenar; secara amnya, arus operasi biasa 60% hingga 80% daripada arus primer terkadar adalah lebih baik.

S3: Bolehkah pengubah arus dalaman dipasang di luar rumah?
J: Tidak. Struktur penebat dan jarak rayapan pengubah arus dalaman direka bentuk untuk persekitaran dalaman yang bersih. Persekitaran luar yang lembap, kotor dan ultraungu akan mempercepatkan penuaan penebat, yang membawa kepada kilatan rayapan atau kerosakan penebat. Transformer arus luar yang khusus mesti digunakan.