ترانسفورماتور جریان (Current Transformer - CT)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانسفورماتور جریان (Current Transformer - CT) :
ترانسفورماتور جریان (CT) نوعی سنسور جریان است که برای اندازه گیری جریان متناوب (AC) با ایجاد یک جریان کاهش یافته و ایزوله (جدا از نظر گالوانیکی) طراحی شده است. CTها در صنعت برق (اندازه گیری و حفاظت) بسیار رایج هستند. آنها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کنند.
ساختار یک CT شامل یک هسته فرومغناطیسی حلقه ای (از جنس فولاد سیلیکونی یا آلیاژهای خاص) و یک سیم پیچ ثانویه با تعداد دور زیاد (
\[ N_s \]) است. سیم حامل جریان (که جریان اولیه
\[ I_p \]را حمل می کند) از داخل حلقه عبور می کند و به عنوان سیم پیچ اولیه با یک دور (
\[ N_p = 1 \]) عمل می کند. جریان متناوب اولیه یک میدان مغناطیسی متناوب در هسته ایجاد می کند. این میدان در سیم پیچ ثانویه یک جریان متناوب (
\[ I_s \]) القا می کند. در یک CT ایده آل، نسبت جریان ها با نسبت دورها رابطه معکوس دارد:
\[ \frac{I_p}{I_s} = \frac{N_s}{N_p} = N_s \](چون
\[ N_p=1 \]). بنابراین جریان ثانویه بسیار کوچکتر از جریان اولیه است و می توان آن را با ابزارهای استاندارد (مانند آمپرمتر) اندازه گیری کرد. معمولا جریان خروجی ثانویه CTها استاندارد ۱ آمپر یا ۵ آمپر برای جریان نامی اولیه است.
نکته بسیار مهم در استفاده از CT: هرگز نباید ترمینال های ثانویه یک CT را در حالی که جریان اولیه برقرار است، باز (مدار باز) رها کرد. زیرا در این حالت، جریان اولیه (که اکنون توسط جریان ثانویه خنثی نمی شود) باعث ایجاد شار مغناطیسی بسیار زیاد و اشباع هسته می شود و ولتاژ بسیار بالایی (چند هزار ولت) در ثانویه القا می کند که می تواند برای عایق ها و اپراتور خطرناک باشد. بنابراین، ثانویه CT همیشه باید به یک بار کم (مثلا یک آمپرمتر) متصل باشد یا اتصال کوتاه شود.
مزایا:
ایزولاسیون گالوانیکی کامل از مدار قدرت.
مناسب برای جریان های AC بالا.
ساختار ساده و مقاوم.
دقت خوب.
معایب:
فقط برای AC قابل استفاده است (برای DC کار نمی کند).
اندازه و وزن نسبتا زیاد برای جریان های بالا.
اشباع هسته در جریان های DC یا جریان های AC با مؤلفه DC.
\[ \frac{I_p}{I_s} = \frac{N_s}{N_p} \]کاربردها: اندازه گیری جریان در تابلوهای برق، حفاظت رله ای (تشخیص خطا)، کنترل موتورها، و مدیریت انرژی در شبکه های توزیع برق.
