Máy biến dòng điện là gì ?

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Với những thiết bị điện công suất lớn thì đo lường các thông số như dòng điện, điện áp, tần số… đặc biệt dòng điện lớn thì việc chế tạo thiết bị đo trực tiếp là hết sức khó khăn và tốn kém. Vì vậy máy biến dòng (hay còn gọi là Ti) được sinh ra để giải quyết khó khăn đó. Hãy cùng DTEC tìm hiểu thiết bị và ứng dụng của nó trong công nghiệp nhé !

Nhờ tính chất điện áp và dòng điện biến đổi theo tỷ lệ nghịch với nhau, vì vậy với dòng I lớn qua biến áp thành I nhỏ có thể đo trực tiếp bằng dụng cụ đo bình thường. Những những dụng cụ đo này được đấu qua biến dòng, những thiết bị như vậy gọi là máy biến dòng điện ( hay là biến dòng).

Tên thường gọi máy biến dòng: BI, TI, CT – Current transformer. Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện giữa sơ cấp và thứ cấp theo đúng tỷ lệ và được cách ly giữ sơ cấp và thứ cấp.

Nguyên lý làm việc của máy biến dòng cũng tương tự như máy biến điện áp: Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, thông qua mạch từ lõi thép biến đổi dòng điện lớn phía cao áp sang dòng điện nhỏ cung cấp cho các phụ tải thứ cấp. Tổng trở mạch ngoài của Ti rất bé nên có thể xem Ti luôn làm việc trong trạng thái ngắn mạch.

Nguyên lý hoạt động máy biến dòng

Sơ đồ nguyên lý

Cuộn sơ cấp W1 thường chỉ 1 đến 2 vòng dây đấu nối tiếp với lưới có dòng điện lớn. Cuộn thứ cấp W2 có nhiều vòng dây luôn nối với Ampe kế có điện trở vô cùng nhỏ hoặc cuộn dòng của oát kế hoặc cuộn dòng rơ le.

Hệ số biến dòng: k = I1/I2 = W2/W1 = I lớn/Ia

=>  Ia (Ampe kế) = W1/W2 . I lớn

Sơ đồ thay thế máy biến dòng:

Sai số của CT xuất hiện do tồn tại của dòng từ hóa, dòng Ie càng cao sai số càng lớn.
Điện áp xuất hiện phía thứ cấp:

Tải tăng > V thứ cấp tăng > tăng dòng từ hoá Ie > tăng sai số của CT.

Sơ đồ nguyên lý máy biến dòng

Đặc tính máy biến dòng

Chế độ làm việc chủ yếu của máy biến dòng là chế độ ngắn mạch ( cuộn thứ cấp luôn nối với Ampe kế có điện trở vô cùng nhỏ.

Quan hệ giữa dòng điện từ hóa cần thiết (Ie) để sinh ra một điện áp hở mạch V

Điểm gập VK

– Là một điểm trên đường cong từ hóa

– Tại đó: Để tăng điện áp lên thêm 10% > cần tăng dòng từ hóa 50%.

 

Hiện tượng hở mạch thứ cấp biến dòng

Khi hở mạch thứ cấp: Toàn bộ dòng sơ cấp làm nhiệm vụ từ hóa lõi thép, từ cảm Bm tăng lên đột ngột gây bão hòa mạch từ. Các đường cong biến thiên theo thời gian của từ cảm B và từ thông φ có dạng bằng đầu. Khi dòng điện sơ cấp qua trị số 0, sức điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp của máy biến dòng có dạng đỉnh nhọn với biên độ rất lớn.

Chú ý: Trong vận hành tuyệt đối không để cho 2 đầu dây thứ cấp máy biến dòng điện bị hở mạch. Khi đó điện áp thứ cấp sẽ tăng rất cao gây nguy hiểm đến người vận hành và thiết bị. Không để ZL = 0

Đường đặc tính từ hóa biến dòng

Thông số của máy biến dòng điện

Tải danh định và cấp chính xác của biến dòng

– Một CT: có nhiều cuộn thứ cấp – phục vụ các mục đích khác nhau.
– Tải danh định và độ chính xác của các cuộn thứ cấp này tùy thuộc vào loại tải.
– Các dụng cụ đo (kW, KVar, A, kWh…)
+ Yêu cầu chính xác trong chế độ tải bình thường hoặc định mức.
+ Phạm vi hoạt động chính xác trong khoảng 5÷120% của dòng điện
+ Độ chính xác thường là: 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC
+ Hoặc 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE.

So sánh CT dùng cho đo lường – bảo vệ rơle

Hạng mục so sánh CT dùng cho đo lường CT dùng cho bảo vệ rơle
Phạm vi hoạt động chính xác (0,05÷1,2)x Iđịnh mức

(Đo dòng tải bình thường hoặc

quá tải cho phép)

tới (10-20-30…)x Iđịnh mức

(Đảm bảo đo được dòng sự cố)

Lõi từ Bão hòa nhanh để bảo vệ các dụng cụ đo khi sự cố, dòng điệntăng cao Điện áp bão hòa cao hơn (VK)

(khó bị bão hòa)

Độ chính xác Độ chính xác cao

§  0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC

§  0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE

Độ chính các thấp hơn

§  5P hoặc 10P theo chuẩn IEC

Thiết bị nối tới kW, KVar, A, kWh, kVArh… Rơle, bộ ghi sự cố

Thông số của máy biến dòng điện khi lựa chọn

CT dùng cho đo lường:

– Công suất định mức

– Cấp chính xác

– VD: Công suất 30VA cấp chính xác 0,5

CT dùng cho bảo vệ:

– Công suất định mức

– Cấp chính xác

– ALF: Hệ số giới hạn dòng điện theo độ chính xác

– VD: 5P20 30VA >> Cấp chính xác 5P, P dùng cho mục đích bảo vệ role (Protection), công suất định mức 30VA, hệ số giới hạn dòng 30 (khi dòng sự cố bằng 20 lần dòng định mức CT vẫn đảm bảo sai số <5%).

Khi chọn Máy biến dòng, ta phải chú ý tới phụ tải phía thứ cấp của máy để đảm bảo cho máy có thể làm việc với cấp chính xác đã định mức. Với điện áp siêu cao áp, người ta dùng kết cấu nối tầng, mỗi tầng chịu một trị số điện áp.

Bài viết chia sẻ kiến thức về máy biến dòng cũng như những lưu ý cần thiết, nếu độc giả cần thêm thông tin về máy biến dòng sử dụng cho máy biến áp. Quý độc giả có thể comment phía dưới hoặc gửi yêu cầu đến địa chỉ Email: [email protected] để được giải đáp tốt nhất.

Xem thêm