מָבוֹא
שנאי זרם (CTs) ושנאי מתח (VTs), המכונים גם שנאים פוטנציאליים (PTs), הם מרכיבים חשובים במערכות חשמל. שניהם הם שנאי מכשירים, כלומר הם הופכים כמויות חשמליות לערכים בטוחים יותר ניתנים למדידה עבור מונים, ציוד ניטור, ממסרי הגנה ומערכות בקרה.
למרות שיש להם מטרות דומות, שנאי זרם ושנאי מתח נועדו למדוד כמויות חשמל שונות. CT מודד זרם, בעוד VT מודד מתח. הבנת ההבדל ביניהם חיונית בעת בחירת שנאים לחלוקת חשמל, מדידת חשמל, מיתוג ויישומי הגנה.
מהו שנאי זרם?
שנאי זרם הוא שנאי מכשיר שנועד להפחית זרם ראשוני גבוה לזרם משני נמוך יותר שניתן למדוד בבטחה על ידי מונים חשמליים או להשתמש בו על ידי התקני הגנה.
לדוגמה, CT עשוי להיות בעל יחס של 400/5A. המשמעות היא שכאשר הזרם הראשוני הוא 400 A, הזרם המשני הוא בערך 5 A בתנאי הפעלה מדורגים.
שנאי זרם מחובר בדרך כלל בסדרה עם המוליך החשמלי הנושא את הזרם הנמדד. הצד הראשוני שלו נושא את זרם המערכת, בעוד הצד המשני מספק זרם מופחת לציוד מדידה או הגנה.
CTs נמצאים בשימוש נרחב ב:
* מדידת אנרגיה
* מערכות מד זרם
* ניטור כוח
* ממסרי הגנה
* מיתוג
* ציוד חשמלי תעשייתי
* מערכות חלוקת חשמל
מאפיין בטיחות חשוב אחד של CT הוא שאין להשאיר את המעגל המשני שלו פתוח בזמן שזרם זורם דרך הראשוני. משני CT פתוח עלול לגרום למתח גבוה מסוכן.
מהו שנאי מתח?
שנאי מתח נועד להפחית מתח מערכת גבוה למתח נמוך ומתוקנן המתאים למדידה, ניטור והגנה.
לדוגמה, VT עשוי להפוך מתח ראשוני גבוה למתח משני של 100 V או ערך מוגדר אחר. זה מאפשר למונים ולממסרי הגנה לעבוד עם מתח נמוך בהרבה ממתח המערכת בפועל.
שלא כמו CT, שנאי מתח מחובר במקביל למערכת החשמל ולא בסדרה.
שנאי מתח משמשים בדרך כלל עבור:
* מדידת מתח
* מדידת אנרגיה
* מערכות הגנה
* ניטור איכות החשמל
* מערכות בקרה חשמליות
* מיתוג
* מערכות-מתח גבוה ומתח בינוני-
ההבדל העיקרי בין CT ל-VT
הדרך הפשוטה ביותר להבין את ההבדל היא ש-CT הופך זרם, בעוד VT הופך מתח.
- תכונה שנאי מתח שנאי זרם
- מדידה עיקרית מתח זרם
- סדרת חיבורים מקבילה
- כמות ראשונית זרם גבוה מתח גבוה
- כמות משנית זרם נמוך מתח נמוך
- משני טיפוסי 1 A או 5 A בדרך כלל סביב 100 V או ערך מוגדר
- יישומים עיקריים מדידת זרם והגנה מדידת מתח והגנה
- דאגת בטיחות עיקרית מעגל פתוח משני קצר חשמלי/זרם יתר
הדירוגים המדויקים ושיטות החיבור תלויים בתכנון השנאי ובמערכת החשמל.
הבדל בעקרונות ההפעלה
גם CTs וגם VTs פועלים על פי אינדוקציה אלקטרומגנטית, אך העיצובים ותנאי ההפעלה המיועדים שלהם שונים.
CT מתוכנן כך שהזרם הראשוני מייצר שטף מגנטי בליבתו, אשר משרה זרם משני פרופורציונלי. לכן ה-CT מספק ייצוג מבודד חשמלי ומופחת של הזרם הראשוני.
VT עובד יותר כמו שנאי רגיל. הפיתול הראשוני מחובר למתח המערכת, והאינדוקציה האלקטרומגנטית מייצרת מתח משני פרופורציונלי.
יחס השנאים קובע את היחס בין הכמויות הראשוניות והמשניות.
הבדל בחיבור
חיבור הוא הבחנה מרכזית נוספת.
CT מחובר בדרך כלל בסדרה עם המוליך. הזרם הזורם דרך המוליך הראשוני עובר גם דרך המעגל הראשי CT.
VT מחובר על פני מקור המתח או המעגל החשמלי. לכן היא פועלת במקביל למערכת.
הבדל זה חשוב במהלך ההתקנה. חיבור שגוי עלול לגרום למדידות לא מדויקות, נזק לציוד או תנאי הפעלה לא בטוחים.
הבדל באפליקציות
CTs חשובים במיוחד כאשר זרם המערכת גבוה מדי עבור מכשיר מדידה או ממסר לחיבור ישיר.
לדוגמה, מערכת הפצה תעשייתית עשויה לשאת מאות או אלפי אמפר. לא ניתן לחבר מד בדרך כלל ישירות למעגל זרם כה גבוה-. CT יכול להמיר את הזרם לזרם משני נמוך יותר המתאים למונה.
VIs ו-PTs משמשים כאשר מתח המערכת גבוה מדי עבור ציוד מדידה לחיבור ישיר. VT מפחית את המתח לרמת מדידה בטוחה וסטנדרטית יותר.
במערכות מיתוג רבות, CTs ו-VTs מותקנים יחד. ה-CT מספק מידע נוכחי, בעוד ה-VT מספק מידע מתח. ממסרי הגנה יכולים להשתמש בשני האותות כדי לקבוע את תנאי המערכת ולזהות תנאי פעולה חריגים.
CT ו-VT במדידת אנרגיה
ניתן להשתמש בשני השנאים במדידת אנרגיה חשמלית.
CT מספק מידע זרם למד אנרגיה, בעוד VT מספק מידע מתח. המונה יכול להשתמש באותות אלה כדי לחשב פרמטרים חשמליים כגון הספק ואנרגיה.
במערכת מתח גבוה-תלת-פאזית, ייתכן שיידרשו גם CTs וגם VTs מכיוון שהזרם והמתח של המערכת בפועל גבוהים מדי לחיבור ישיר לציוד מדידה סטנדרטי.
דרגת הדיוק של השנאי חשובה ביישומים אלה מכיוון ששגיאות שנאי יכולות להשפיע על הדיוק של המדידה הסופית.
CT ו-VT במערכות הגנה
CTs ו-VTs גם ממלאים תפקיד חשוב בהגנה חשמלית.
ממסרי הגנה צריכים מידע על זרם ומתח המערכת כדי לזהות מצבים חריגים. CTs מספקים אותות זרם, בעוד VTs מספקים אותות מתח.
לדוגמה, זרם מוגזם עשוי להצביע על עומס יתר או מצב קצר-. מידע מתח יכול לעזור לציוד ההגנה לזהות תת מתח, מתח יתר או מצבי מערכת חריגים אחרים.
השנאי שנבחר להגנה צריך להיות בעל מפרט מתאים לממסר המיועד ולדרישות המערכת.
כיצד לבחור בין CT ל-VT
הבחירה תלויה בעיקר באיזו כמות חשמלית צריך למדוד.
בחר שנאי זרם כאשר אתה צריך:
* למדוד זרם חשמלי גבוה
* ספק קלט זרם למונה
* אספקת אותות זרם לממסר הגנה
* ניטור עומסים תעשייתיים
* מדידת זרם במתגים או מערכות הפצה
בחר שנאי מתח כאשר אתה צריך:
* מדידת מתח מערכת גבוה
* לספק קלט מתח למונה
* אספקת אותות מתח לציוד מיגון
* עקוב אחר מערכות מתח בינוני- או גבוה-
* בידוד ציוד מדידה ממתח מערכת גבוה
ביישומים מסוימים, שני הסוגים נדרשים.
מַסְקָנָה
ההבדל העיקרי בין שנאי זרם לשנאי מתח הוא כמות החשמל שהם הופכים. CT מפחית זרם גבוה לזרם משני נמוך יותר, בעוד VT מפחית מתח גבוה למתח משני נמוך יותר.
CTs מחוברים בדרך כלל בסדרה ונמצאים בשימוש נרחב למדידת זרם והגנה. VTs מחוברים במקביל ומשמשים בעיקר למדידת מתח והגנה.
עבור חלוקת חשמל, מתג, ציוד תעשייתי ומדידות אנרגיה, בחירת שנאי המכשיר הנכון דורשת התייחסות מדוקדקת של מתח המערכת, זרם, יחס, דיוק, עומס, דרישות בידוד והציוד המחובר. פעל תמיד לפי הוראות ההתקנה של היצרן ודרישות הבטיחות החשמליות הרלוונטיות.