Biến dòng

Biến dòng hay còn gọi Current Transformer (CT) sử dụng trong hệ thống giám sát, đo lường điện năng. Thiết bị quan trọng trong hệ thống điện để đo và bảo vệ các thiết bị trước các nguy cơ dòng điện quá tải. Chức năng chính là biến đổi dòng điện lớn (từ vài chục đến hàng nghìn A) thành dòng điện nhỏ hơn ở mức 5A (dòng điện tối đa cho phép của các thiết bị đồng hồ đo Ampe, công tơ điện, bộ điều khiển tụ bù,...). Một số chỉ cho phép đầu vào ở mức 0-20mA như biến tần, PLC.

Đọc hiểu thông số cơ bản của máy biến dòng

Ý nghĩa của các tỉ số 100/5A hay 300/5A.    
100/5A: 100A chạy trong cuộn biến dòng sẽ chuyển thành 5A .    
500/5A: 1 dòng điện 5A cho cuộn thứ cấp và 500A cho cuộc sơ cấp.  
Làm sao để biến tần, PLC đọc được giá trị 5A  
Với hầu hết các tủ điện dùng đồng hồ cơ cơ thì đều có thể đọc được giá trị 5A, tuy nhiên với 1 số thiết bị điều khiển như PLC, biến tần thì không, giải pháp chính là đưa về dạng chuẩn analog 4-20mA hoặc 0-10V bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi giá trị 5A thành dòng Analog 4-20mA.

Cấu tạo biến dòng (CT)

Biến dòng gồm các thành phần chính.    
Primary current: Dòng điện sơ cấp chạy qua lõi của biến dòng.    
Secondary Winding: Cuộn dây thứ cấp sinh ra dòng điện đầu ra.    
Ammeter: Đồng hồ đo dòng điện.

Đặc điểm chính

Cấu tạo có 1 hoặc nhiều vòng dây.    
Dạng thiết kế của vòng dây:     
Một đoạn dây dẫn dẹt quấn thành 1 vòng    
1 cuộn dây dẫn quấn nhiều vòng quanh lõi    
Nối thẳng đến chỗ cần nối mạch thông qua thiết bị có lỗ hổng trung tâm     
Cuộn thứ cấp có 1 lượng lớn các cuộn cảm quấn quanh lõi thép lá nhằm giảm thiểu mức hao tốn lưỡng cực từ của phần có tiết diện cũng vì vậy mà độ cảm ứng từ được sử dụng ở mức thấp hơn tiết diện của dây dẫn. (Tùy thuộc vào độ lớn mà cường độ dòng điện cần được giảm xuống).    
Cuộn thứ cấp được mặc định với cường độ nhỏ là 1A và cường độ lớn là 5A.    
Với CT - biến dòng Schneider được lắp đặt kèm theo thiết bị đo lường dán tiếp, đa dạng kiểu C,M,V,D, có dòng từ 400 - 6000A.

Nguyên lý hoạt động của biến dòng

Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua lõi của biến dòng, tạo ra một điện trường cảm ứng lên cuộn dây thứ cấp, dẫn đến xuất hiện dòng điện nhỏ ở đầu ra tỷ lệ nghịch với dòng điện sơ cấp. Biến dòng có 2 chế độ làm việc: chế độ hở mạch thứ cấp và ngắn mạch của dòng sơ cấp.

Chế độ hở mạch thứ cấp

Thời điểm thứ cấp hở mạch, khi đó đe có điện áp cảm ứng với biên độ cao, nguy hiểm cho thiết bị thứ cấp và con người. Giải pháp để chống được hiện bão hòa trong mạch từ là sử dụng biến dòng tuyến tính (biến dòng khe hở không khí).

Ngắn mạch của dòng sơ cấp

Thứ cấp có phụ tải Z2 (tỷ lệ giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số càng lớn, sai số CT tăng. Với mạch bảo vệ thì bội số dòng điện CT dòng phải đạt giá trị sai số nhỏ hơn 10%. (Sai số phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc tải).

Cách đấu biến dòng vào ampe

Dùng 2 dây điện bình thường đấu song song kết nối 2 chân của ampe với 2 chân của CT rồi luồn dòng tải vào lỗ ở giữa cảm biến dòng điện CT.

Ứng dụng của biến dòng

Sử dụng trong hệ thống giám sát, đo lường điện năng, biến đổi điện năng có giá trị cao sang giá trị tiêu chuẩn 1A, 5A, cung cấp điện an toàn cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ.    
Mạng lưới điện siêu cao áp.    
Dây cáp, thanh cái của mạch điện chính với 1 vòng dây duy nhất.    
Đo lường: Thiết bị oát kế, máy đo hệ số công suất, đồng hồ đo chỉ số điện, rơ-le bảo vệ, cuộn nhả trong bộ phận ngắt mạch từ…

Biến dòng bảo vệ

Ngoài việc sử dụng để đo lường, biến dòng còn có phiên bản dành cho bảo vệ (Protective Current Transformer). Đây là các thiết bị đo lường dành cho các relay bảo vệ quá dòng OC, chạm đất EF, hoặc dạng relay combine OC-EF, có khả năng chịu đựng dòng điện quá tải gấp nhiều lần so với dòng định mức.

Biến dòng thứ tự không ZCT

Biến dòng thứ tự không là một dạng đặc biệt của biến dòng, còn được gọi là Zero-current Transformer. Thường được sử dụng để phát hiện các lỗi ngắn mạch hoặc rò điện trong hệ thống điện, bằng cách cảm nhận dòng điện thứ tự không trong trường hợp dây trung tính nối đất.