Không ngắn mạch biến dòng nguy hiểm như thế nào

Dòng điện cũng như điện áp của các phần tử trong hệ thống điện thường có trị số rất lớn, không thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đo hoặc rơ le và các thiết bị tự động khác, vì vậy các dụng cụ và thiết bị này thường được đấu nối qua máy biến dòng.

Máy biến dòng mà chúng ta hay gọi thực ra có tên tiếng Anh là Current Transformer (CT) là một thiết bị đo dòng điện gián tiếp đi qua nguồn cung cấp cho tải hoặc dây động lực của tải. Chức năng chính của nó là giám sát nguồn điện cấp vào cho tải đến từng thiết bị. Nói một cách dễ hiểu thì máy biến dòng điện là thiết bị điện dùng để biến đổi dòng điện có trị số cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5A và 1A.

Cấu tạo máy biến dòng

Current Transformer là thiết bị đo dòng với cấu tạo gồm nhiều vòng dây được cuộc trên một khung sắt từ. Nhiệm vụ của nó là biến đổi dòng điện lớn trực tiếp chạy qua tải, mạch động lực theo một hệ số nhất định. Chúng ta thường thấy các loại CT dòng 100/5A, 300/5A, 100/1A, 100/5A…. Điều này có ý nghĩa là khi cho dòng 100A, 300A qua CT dòng thì ta có thu được dòng 5A, 1A. Trên thực tế, các thiết bị điều khiển như biến tần, PLC lại không đọc được dòng 5A, 1A này nên bắt buộc ta phải sử dụng thêm bộ chuyển đổi tín hiệu.

Đặc điểm máy biến dòng

Không giống như máy đo hiệu điện thế hay máy biến áp nguồn truyền thống, máy biến dòng cấu tạo gồm một hoặc một số ít vòng dây.

Những vòng dây truyền thống được thiết kế có thể ở dạng một đoạn dây dẫn dẹt quấn thành một vòng hoặc một cuộn dây dẫn quấn nhiều vòng quanh lõi rỗng hoặc được nối thẳng đến chỗ cần nối mạch thông qua thiết bị có lỗ hổng trung tâm.

Và cũng do cách thiết kế này mà máy biến dòng thời trước thường được coi là một “chuỗi biến áp” có chức năng giống như một cuộn thứ cấp. Cuộn thứ cấp có thể có một lượng lớn các cuộn cảm quấn quanh lõi thép lá nhằm giảm tối thiểu mức hao tốn lưỡng cực từ của phần có tiết diện, vì thế độ cảm ứng từ được sử dụng ở mức thấp hơn tiết diện của dây dẫn, điều này cũng tùy thuộc vào độ lớn mà cường độ dòng điện cần được giảm xuống. Cuộn thứ cấp thường được mặc định ở mức 1A cho cường độ nhỏ hoặc ở mức 5A cho cường cường độ lớn.

Phân loại máy biến dòng

Hiện nay máy biến dòng được chia làm 3 loại phổ biến: máy biến dòng dạng dây quấn, dạng vòng và thanh khối

• Máy biến dòng dạng dây quấn: Cuộn sơ cấp của máy biến dòng sẽ được kết nối trực tiếp với các dây dẫn để đo cường độ dòng điện chạy trong mạch. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số vòng dây quấn của máy biến dòng
• Máy biến dòng dạng vòng: “Vòng” sẽ không được cấu tạo ở cuộn sơ cấp. Thay vào đó, cường độ dòng điện chạy trong mạch sẽ được truyền và chạy thẳng qua khe cửa hay lỗ hổng của “vòng” trong máy biến dòng. Một số máy biến dòng dạng vòng hiện nay đã được cấu tạo thêm chi tiết “chốt chẻ”, có tác dụng cho lỗ hổng hay khe cửa của máy biến dòng có thể mở ra, cài đặt và đóng lại, mà không cần phải ngắt mạch cố định.
• Máy biến dòng dạng khối: Đây là một trong các loại của máy biến dòng hiện nay được ứng dụng trong các loại dây cáp, thanh cái của mạch điện chính, gần giống như cuộn sơ cấp, nhưng chỉ có một vòng dây duy nhất. Chúng hoàn toàn tách biệt với nguồn điện áp cao vận hành trong hệ mạch và luôn được kết nối với cường độ dòng điện tải trong thiết bị điện.

Hiện nay máy biến dòng và ampe kế được sử dụng với nhau như một cặp song đôi, trong đó, thiết kế của máy biến dòng hiện nay nhằm cung cấp một dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, khi mà dù cường độ dòng điện này dù có đạt tới mức tối đa thì cũng không lệch khỏi phạm vi cường độ cho phép của ampe kế

Chế độ hoạt động máy biến dòng

CT dòng có hai chế độ làm việc cơ bản: chế độ ngắn mạch và chế độ hở mạch. 

• Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, thức 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%.
• 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 hiện tượng bảo hòa trong mạch từ, người ta còn chế tạo ra máy biến dòng có khe hở không khí hay còn gọi là biến dòng tuyến tính.

CT dòng có tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn. Do đó, chúng ta hoàn toàn có thể thay đổi tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn phía sơ cấp hoặc thứ cấp. 

Xem thêm:

• Những ứng dụng trong thực tế của biến tần
• Khái niệm, phân loại, cấu tạo và nguyên lí hoạt động của biến tần
• Tìm hiểu chung về tủ điện công nghiệp: khái niệm, chức năng và ứng dụng
• Tìm hiểu chung về Triac
• Mosfet là gì? Khái niệm, đặc điểm, cấu tạo và nguyên lí hoạt động
• Bộ lưu điện là gì? Khái niệm, nguyên lí hoạt động, phân loại

Trên đây là một vài tìm hiểu về máy biến dòng. Hi vọng qua bài viết này các bạn đã có thêm cho mình những kiến thức thú vị và hữu ích. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn liên hệ BKAII nhé!