יסודות שנאי זרם ושנאי זרם

רובוטריקים זרם (CTs)

שנאי זרם (CTs) הם מכשירים חשמליים מיוחדים המשמשים למדידה וניטור של זרם חילופין (AC) או זיהוי רמות זרם גבוהות במערכות חשמל. מכשירים אלה ממלאים תפקיד חיוני בהבטחת ההגנה ומאפשרים יישומי מדידה מדויקים. על ידי הפחתה יעילה של ערכי זרם גבוהים לרמה סטנדרטית, CTs מבטיחים ביצוע בטוח של מדידות ומאפשרים פעולה תקינה של מכשירים מחוברים במערכת.

הפיתול הראשוני מורכב מסיבוב בודד של שטח חתך גדול המחובר בסדרה עם המוליך נושא הזרם הגבוה. הפיתול המשני כולל סיבובים רבים של שטח חתך קטן. הסליל המשני מחובר עם מד זרם רגיל למדידות זרם.

עקרון העבודה של שנאי זרם

שנאי זרם מנצלים את העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית כדי לתפקד ביעילות. מכשירים אלה מורכבים משני אלמנטים חיוניים: סלילה ראשונית ומשנית. הפיתול הראשוני מחובר בסדרה עם מעגל הזרם הגבוה, יוצר שדה מגנטי פרופורציונלי לזרם הזורם.

לעומת זאת, הפיתול המשני מקושר להתקנים המשמשים למדידה או מתן הגנה. הוא מתוכנן בכוונה עם מספר ברור של סיבובים בהשוואה לליפוף הראשוני, מה שקובע את יחס הטרנספורמציה. כתוצאה מכך, הפיתול המשני יוצר זרם המשקף במדויק את המידתיות של הזרם הראשוני.

שנאי זרם הם בעצם שנאים מדרגים אשר מגבירים את המתח ומקטינים את הזרם בפיתול המשני.

עבור שנאים, היחס בין זרם משני וראשוני שווה ליחס הסיבובים בפיתול ראשוני ומשנית, כפי שניתן על ידי:

במקרה של שנאי זרם, היחס של הסיבוב גבוה למדי ולכן היחס בין זרמים משניים וראשוניים גבוה באופן משמעותי.

יחסי ה-CT הם בדרך כלל בסדרי גודל של 500:2, 200:1. יחס ה-CT 500:2 מרמז על ההמרה מזרם ראשוני של 500A לזרם משני של 2A.

סוגי שנאי זרם

לשנאים זרם יש וריאציות שונות המבוססות על סוג הבנייה והבידוד. הם מסווגים לשתי קטגוריות רחבות: סוגים פנימיים וחיצוניים.

שנאי זרם מקורה

שנאי זרם פנימי משמשים בתוך הבית, וניתן לחלק אותם לשלושה סוגים עיקריים המבוססים על בנייה:

1: בר סוג CT

שנאי זרם אלה משתמשים בסורגים מתכתיים בתור מתפתל ראשוני ולכן נקראים שנאי זרם מסוג בר.

2: סוג חריץ/חלון/טבעת CT

שנאי זרם אלה הם בצורת חלול, והמוליך הראשי ממוקם מבפנים החוצה את הפתח הזה:

3: CT מסוג ליבה מפוצלת

זהו סוג מיוחד של שנאי זרם שיכול להתפצל לשני חלקים. סוג זה של סידור יכול לספק גישה קלה לפתיחת המבנה והפיתולים.

3: CT מסוג פצע

פיתולים ראשוניים של שנאי זרם אלה כרוכים סביב הליבה המרכזית. מספר הסיבובים יהיה כל מספר גדול מאחד.

ניתן לחלק שנאי זרם פנימי גם על בסיס בידוד; אלה כוללים שנאי זרם מבודדים בקלטת ושנאי זרם מבודדים שרף יצוק.

שנאי זרם חיצוני

שנאי זרם חיצוני מותקנים בחוץ, וניתן לחלק אותם על בסיס עקרון העבודה שלהם. מכיוון שהם נמצאים בחוץ, הם דורשים גם בידוד וגם קירור לצורך פעולתם. לרוב, שמן שנאי משמש כמדיום בידוד. שנאי זרם מלאי שמן מסווגים בהמשך להלן:

1: מיכל חי מסוג CT

טנק חי פירושו שהמיכל של CT נשמר במתח המערכת. נקודת הכבידה ממוקמת בגובה.

2: טנק מת סוג CT

טנק מת פירושו שמיכל ה-CT נשמר בפוטנציאל האדמה. נקודת הכבידה נמוכה יותר מאשר ב- Live Tank CTs.

שנאי זרם מדידה

שנאי זרם אלה משמשים רק למטרות מדידה ואינדיקציה. שנאי זרם מסוג מדידה מיועדים לדיוק בפונקציות המדידה בתוך הזרם המדורג. ברגע שהזרם חורג מהמגבלות הנקובות, CT המדידה רוויים כדי להגביל עוד זרם לתוכו. עם זאת, ל-CTs המדידה יש ​​ערכי עומס נמוכים יותר בהשוואה לשנאי זרם הגנה. כיתה מדידה CT מיוצגת בעיקר על ידי שלושה פרמטרים.

פרמטרים אלה כוללים דיוק, דרגת מדידה ונטל השנאי הנוכחי. מתחת ל-CT יש 0.3% ממגבלת השגיאה, דרגת מדידה מסומנת ב-'B' ועומס של 0.9 Ω.

שנאי זרם הגנה

שנאי זרם אלה משמשים רק לפונקציות הגנה. CTs אלה פועלים על פני מגוון רחב של זרמי מדורג ותקלה כאחד. CT הגנה מציגים תגובה ליניארית עד פי 20 מרמת הזרם המדורגת שלהם. שנאי זרם הגנה מסומנים על ידי ערכי 'C' שלהם המציינים את יחס השגיאה ואת ערכי המתח המסוף.

עבור CTs class C, מגבלת השגיאה היא מתחת ל-3%, עומס סטנדרטי של 2Ω, מתח משני של 200V.

יחס סיבוב של רובוטריקים נוכחיים

יחסי שנאי זרם גבוהים יותר ניתנים להמרה לקטנים יותר על ידי שינוי מספר הלולאות בסליל הראשי. שקול בנייה רגילה של 300/5A CT, כאשר סליל ראשי יחיד מתגלגל על ​​פני החלון המכונה CT אחד. ניתן להגדיר אותו מחדש על ידי העברת הסליל הראשי פעמיים או שלוש על פני החלון המכונה CT שניים או שלושה מעברים.

עם שני מעברים של סליל ראשי, ניתן להמיר 300/5A ל-150/5A CT המקביל לו. באופן דומה עם שלושה מעברים של סליל ראשי, ניתן להמיר 300/5A ל-100/5A CT המקביל לו.

דוגמה: חשב זרם ומתח משני

שקול בר CT עם חמישה סיבובים ראשיים ו-300 סיבובים משניים שישמשו בשילוב עם מד זרם של התנגדות פנימית של 0.5 אוהם. מד זרם צריך לספק סטיה בקנה מידה מלא כאשר הזרם הראשוני מגיע ל-1000A.

הזרם המשני ניתן על ידי:

חישוב מתח באמצעות חוק אוהם:

סיכום

שנאי זרם הם שנאי מכשירים המשמשים למדידת זרמים בעוצמה גבוהה שאינם ניתנים למדידה באמצעות מדי זרם סטנדרטיים. שנאים זרם מספקים גם פונקציות מדידה וגם הגנה ברשתות חשמל.