Biến dòng (CT) là gì? Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo, ứng dụng

Biến dòng là một thiết bị được sử dụng trong hệ thống điện để thay đổi cường độ dòng điện theo mong muốn. Với các phần tử trong hệ thống điện có trị số dòng điện và điện áp rất lớn, không thể đưa trực tiếp vào các dụng cụ đo hoặc rơ le và các thiết bị tự động khác. Do đó, máy biến dòng ra đời nhằm giảm cường độ dòng điện để đáp ứng yêu cầu của các thiết bị khác. Hãy cùng Việt Nam Solar tìm hiểu thêm về biến dòng trong bài viết dưới đây.

Biến dòng (CT) là gì?

Biến dòng, còn được gọi là máy biến dòng hoặc Current Transformer (CT) trong tiếng Anh, là một thành phần quan trọng trong hệ thống giám sát và đo lường điện năng.

Biến dòng là một thiết bị đo dòng điện gián tiếp thông qua nguồn cấp cho tải hoặc dây động lực của tải. Nó cho phép biến đổi dòng điện từ mức thấp lên mức cao hoặc từ mức cao xuống mức thấp, từ dòng xoay chiều (AC) sang dòng một chiều (DC).

Chức năng chính của biến dòng là giám sát nguồn điện đầu vào cho tải và chuyển đổi dòng điện thành tín hiệu có thể đọc được bằng các thiết bị đo dòng điện cơ hoặc truyền tín hiệu điện về trung tâm điều khiển thông qua các bộ chuyển đổi tín hiệu với mức dòng định mức là 0-5A hoặc 0-10A.

Với việc sử dụng biến dòng, ta có thể giám sát và đo lường dòng điện trong hệ thống điện một cách an toàn và tiện lợi. Các tín hiệu đo được từ biến dòng có thể được sử dụng để kiểm soát và điều khiển các quá trình hoạt động trong hệ thống điện.

Cấu tạo máy biến dòng CT

Current Transformer (CT) là một thiết bị đo dòng được cấu tạo từ nhiều vòng dây cuộn trên một khung sắt từ. Nhiệm vụ chính của CT là biến đổi dòng điện lớn trực tiếp chạy qua tải hoặc mạch động lực thành dòng điện nhỏ hơn theo một hệ số cố định. Các loại CT phổ biến bao gồm 100/5A, 300/5A, 100/1A, 100/5A và nhiều loại khác. Điều này chỉ ra rằng khi dòng điện đầu vào là 100A hoặc 300A, CT sẽ tạo ra dòng điện đầu ra là 5A hoặc 1A.

Tuy nhiên, các thiết bị điều khiển như biến tần, PLC thường không thể đọc trực tiếp các dòng điện như 5A hoặc 1A nên chúng ta cần sử dụng bộ chuyển đổi tín hiệu để chuyển đổi dòng điện nhỏ này thành tín hiệu có thể đọc được.

Đặc điểm của máy biến dòng CT

Sự khác biệt của máy biến dòng so với máy đo hiệu điện thế và máy biến áp nguồn truyền thống nằm ở cách cấu tạo. Máy biến dòng được thiết kế với một hoặc một số ít vòng dây.

Các vòng dây truyền thống có thể có dạng dây dẫn dẹt được quấn thành một vòng hoặc một cuộn dây được quấn nhiều vòng quanh một lõi rỗng, hoặc được nối trực tiếp vào mạch thông qua một thiết bị có lỗ trung tâm.

Máy biến dòng truyền thống thường được coi là một “chuỗi biến áp” vì chúng có chức năng tương tự một cuộn thứ cấp. Cuộn thứ cấp có thể bao gồm nhiều cuộn dây quấn quanh một lõi thép để giảm tối đa lượng từ hao từ của phần có tiết diện. Do đó, độ cảm ứng từ được sử dụng ở mức thấp hơn so với dây dẫn, tùy thuộc vào mức độ giảm dòng điện cần thiết. Thông thường, cuộn thứ cấp được mặc định ở mức 1A cho dòng điện nhỏ hoặc ở mức 5A cho dòng điện lớn.

Phân loại biến dòng CT

Hiện nay, máy biến dòng được phân thành ba loại phổ biến: dạng dây quấn, dạng vòng và dạng khối.

• Máy biến dòng dạng dây quấn: Cuộn sơ cấp của máy biến dòng được kết nối trực tiếp với các dây dẫn để đo cường độ dòng điện trong mạch. Cuộn thứ cấp sẽ tạo ra một dòng điện phụ thuộc vào tỷ số vòng quấn của máy biến dòng.
• Máy biến dòng dạng vòng: Trong loại này, không có cuộn sơ cấp được cấu tạo. Thay vào đó, cường độ dòng điện trong mạch sẽ chạy thẳng qua khe hoặc lỗ hổng của vòng trong máy biến dòng. Một số máy biến dòng dạng vòng hiện nay có thêm chi tiết “chốt chẻ” cho phép mở, cài đặt và đóng lại lỗ hổng hoặc khe mà không cần phải ngắt mạch cố định.
• Máy biến dòng dạng khối: Đây là một loại máy biến dòng được sử dụng trong các dây cáp, thanh cái của mạch điện chính. Nó tương tự như cuộn sơ cấp, nhưng chỉ có một vòng dây duy nhất. Máy biến dòng dạng khối hoàn toàn cách ly với nguồn điện áp cao 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 thường được sử dụng cùng nhau như một cặp đồng hành. Thiết kế của máy biến dòng hiện nay đảm bảo cung cấp một dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, giúp đảm bảo rằng ngay cả khi cường độ dòng điện đạt đến mức tối đa, nó vẫn không vượt quá phạm vi cường độ được cho phép của ampe kế.

Cách chọn biến dòng CT

Biến dòng (CT) được sử dụng để đo lường dòng điện xoay chiều, thường có dòng tải lớn. Tuy nhiên, các thiết bị đọc dòng điện xoay chiều thường chỉ đọc được các giá trị 5A hoặc 10A. Do đó, máy biến dòng đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi dòng điện từ dòng lớn thành dòng nhỏ hơn 10A hoặc 5A.

Để chọn biến dòng CT phù hợp, người dùng cần có kiến thức về dòng tải điện, bao gồm cả dòng tải lớn nhất khi đi qua biến dòng. Sau đó, người dùng có thể chọn giá trị biến dòng cao hơn hoặc bằng giá trị thực tế của dòng điện đi qua biến dòng.

Công thức tính cường độ dòng điện đi qua biến dòng được biểu diễn như sau: I = 1/3 x S/U

Trong đó:

• S là công suất toàn phần, có thể chia cho hệ số công suất. Người dùng có thể sử dụng tụ bù để tăng hệ số công suất.
  U là hiệu điện thế đi qua biến dòng CT.
• Để hiểu rõ cách sử dụng công thức trên, chúng ta có thể tham khảo ví dụ sau:

Giả sử có một hệ thống điện tải 3 pha với hiệu điện thế là 220V và công suất là 100kW, ta có thể tính cường độ dòng điện như sau:

I = 1/3 x 100.000 / 220V = 151.5A (giả sử hệ số công suất = 1).

Vì vậy, cần chọn biến dòng lớn hơn giá trị tính toán theo tiêu chuẩn, như 200/5A hoặc 150/5A. Do đó, người dùng nên chọn biến dòng 200/5A và cần sử dụng đồng hồ ampe có cùng thông số để hiển thị giá trị dòng điện này

Lời kết

Tóm lại, biến dòng (CT) là một thành phần quan trọng trong hệ thống đo lường dòng điện xoay chiều và chuyển đổi dòng tải lớn thành dòng nhỏ hơn để đáp ứng khả năng đọc của các thiết bị đo dòng. Việc lựa chọn và sử dụng biến dòng đúng cách đảm bảo tính chính xác và an toàn trong quá trình đo lường và giám sát dòng điện.

Mọi chi tiết xin liên hệ:

• CÔNG TY TNHH VIỆT NAM SOLAR
  
• MST: 0315209693
  
• Địa chỉ: 56A Hồ Bá Phấn, Khu phố 4, Phường Phước Long A, TP. Thủ Đức, TP.HCM
  
• Trung tâm bảo hành: 188 Đông Hưng Thuận 41, Phường Tân Hưng Thuận, Quận 12, TP.HCM
  
• Kho chứa hàng: Lô B14-15 Đường số 2, KCN Hải Sơn, Xã Đức Hòa Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An
  
• Hotline: 0981.982.979 – 088.60.60.660
  
• Email: lienhe@vietnamsolar.vn
  
• Website: https://demo.vietnamsolar.vn