מָבוֹא
שנאי זרם מודד זרם חשמלי בעקיפין על ידי הפיכת זרם ראשוני גדול יותר לזרם משני פרופורציונלי קטן יותר. עיקרון זה מאפשר לנטר מערכות חשמל הנושאות זרם גבוה באמצעות מונים והתקנים אחרים המיועדים לרמות זרם נמוכות יותר.
שנאים זרם נמצאים בשימוש נרחב במערכות הפצה, מתג, ציוד תעשייתי, מדידת אנרגיה והגנת חשמל. במקום לחבר ישירות מכשיר מדידה למוליך זרם- גבוה, ה-CT מספק אות זרם פרופורציונלי המייצג את הזרם הראשי.
הבנת תהליך מדידה זה חשובה בעת בחירת CT ומפרשת הקריאות המסופקות על ידי ציוד מדידה מחובר.
אינדוקציה אלקטרומגנטית
תהליך המדידה של שנאי זרם מבוסס על אינדוקציה אלקטרומגנטית.
כאשר זרם זורם דרך המוליך הראשוני, הוא יוצר שדה מגנטי סביב המוליך. במערכת זרם חילופין-, השדה המגנטי משתנה ברציפות עם הזרם החשמלי.
הליבה המגנטית של ה-CT מספקת נתיב לשטף המגנטי שנוצר. השטף המשתנה הזה יוצר אינטראקציה עם הפיתול המשנית ומשרה זרם משני.
הזרם המשני קשור לזרם הראשוני על ידי יחס טרנספורמציה CT.
הבנת יחס ה-CT
יחס שנאי הזרם חיוני להבנת אופן מדידת הזרם החשמלי.
לדוגמה, שקול CT מדורג ב-800/5A. המשמעות היא שזרם ראשוני של 800A מתאים לזרם משני של כ-5A בתנאים מדורגים.
אם הזרם הראשוני הוא 400A, הזרם המשני יהיה בערך 2.5A בתנאים אידיאליים.
מכשיר מדידה המחובר לצד המשני אינו צריך בדרך כלל לשאת את מלוא הזרם הראשוני. במקום זאת, הוא מודד את הזרם המשני הקטן יותר ומשתמש ביחס CT כדי לקבוע את הזרם הראשוני המתאים.
דוגמה למדידת זרם
נניח שלוח חשמל תעשייתי משתמש בשנאי זרם של 500/5A.
אם הזרם המשני הנמדד על ידי המד הוא 3A, ניתן להעריך את הזרם הראשוני המתאים באמצעות יחס ה-CT.
היחס הוא:
500 ÷ 5 = 100
לכן, קריאה משנית של 3A תואמת בערך:
3 × 100=300זרם ראשי.
זה ממחיש כיצד מכשיר מדידה יכול לקבוע זרם ראשוני גדול על ידי מדידת הזרם המשני הקטן בלבד.
דיוק המדידה בפועל תלוי במפרטי ה-CT ובתנאי ההפעלה.
תפקידו של מכשיר המדידה
ה-CT בדרך כלל אינו מציג את הזרם בפני עצמו. במקום זאת, הוא מספק אות זרם למכשיר מדידה או למערכת ניטור.
הציוד המחובר עשוי להיות מד זרם, מד כוח, מד אנרגיה, מד דיגיטלי, מערכת רכישת נתונים או מכשיר ניטור אחר.
ציוד המדידה מפרש את הזרם המשני בהתבסס על יחס ה-CT ומציג או מעבד את הערך החשמלי המתאים.
מונים דיגיטליים מודרניים עשויים להיות מוגדרים עם יחס CT כך שהתצוגה מייצגת ישירות את הזרם הראשי.
גורמים המשפיעים על דיוק המדידה
למרות שעיקרון המדידה הבסיסי הוא פשוט, מספר גורמים יכולים להשפיע על דיוק מדידת ה-CT.
דרגת דיוק ה-CT היא גורם חשוב אחד. CT המיועד למדידה מדויקת צריך להיות בעל מפרט דיוק המתאים ליישום המדידה המיועד.
עומס הוא שיקול חשוב נוסף. המעגל המשני המחובר יוצר עומס עבור ה-CT. אם הנטל בפועל אינו מתאים לתכנון ה-CT, ביצועי המדידה עשויים להיות מושפעים.
טווח הזרם הראשי, התדר, הטמפרטורה, מאפייני הליבה המגנטית, החיווט ותנאי ההתקנה יכולים גם הם להשפיע על הביצועים.
קוטביות נכונה וחיווט
קוטביות וחיווט נכונים חשובים בעת שימוש בשנאי זרם למדידה חשמלית.
ל-CT יש סימני קוטביות ראשונית ומשנית. סימונים אלו מסייעים להבטיח כי אות הזרם מחובר בכיוון הנכון ביחס למערכת החשמל.
חיווט שגוי עלול לגרום למדידות לא מדויקות או לבעיות כאשר אות ה-CT משולב עם מדידות חשמליות אחרות.
עבור מערכות המשתמשות במספר CTs, חיווט עקבי וקוטביות חשובים במיוחד.
מדוע מדידת CT מועילה
היתרון העיקרי של מדידת זרם באמצעות CT הוא שמעגלי זרם גבוהים-לא צריכים להיות מחוברים ישירות למכשירי מדידה קונבנציונליים.
זה הופך את ציוד המדידה לקל יותר לשילוב במערכות חשמליות תוך מתן ממשק מתאים בין מוליכי זרם- גבוהים והתקני זרם- נמוך יותר.
CTs יכולים גם לספק בידוד חשמלי בין מעגל הכוח הראשוני למעגל המדידה המשני, בהתאם לתכנון המערכת.
מַסְקָנָה
שנאי זרם מודד זרם חשמלי באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית כדי להפוך זרם ראשוני גבוה לזרם משני פרופורציונלי קטן יותר.
מכשיר המדידה קורא את הזרם המשני ובאמצעות יחס ה-CT קובע את הזרם הראשוני המתאים.
למדידה אמינה, ה-CT צריך להיות בעל יחס זרם מתאים, דרגת דיוק, דירוג עומס, רמת בידוד וסידור התקנה.
כשהוא נבחר ומותקן כראוי, שנאי זרם מספק שיטה יעילה למדידה וניטור זרמים חשמליים גבוהים ביישומי תעשייה ומערכות חשמל.