ترانسفورماتور جریان حلقوی | معرفی، انواع، کاربرد و قیمت
ترانسفورماتور جریان حلقوی | معرفی، انواع، کاربرد و قیمت
در سیستم‌های برق صنعتی و تجهیزات اندازه‌گیری، همواره نیاز به ابزاری وجود دارد که بتواند جریان‌های بالا را به‌صورت دقیق و ایمن به سطحی قابل اندازه‌گیری کاهش دهد. یکی از این تجهیزات مهم، ترانسفورماتور جریان حلقوی است. این نوع ترانسفورماتور به دلیل ساختار ساده، نصب آسان و کاربرد گسترده، به یکی از پرمصرف‌ترین ابزارها در تابلوهای برق و سیستم‌های حفاظتی تبدیل شده است.
اصول عملکرد ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتور جریان وسیله‌ای است که جریان بالا در هادی اصلی را به جریان کوچکتری در مدار ثانویه تبدیل می‌کند. این کار باعث می‌شود جریان‌های چند صد یا چند هزار آمپری به جریان‌های کوچک‌تر و ایمن‌تر تبدیل شوند و بتوان آنها را به دستگاه‌های اندازه‌گیری یا رله‌های حفاظتی متصل کرد.
در مدل حلقوی، هادی اصلی از داخل یک حلقه (هسته) عبور داده می‌شود و جریان ثانویه متناسب با آن در سیم‌پیچ حلقوی ایجاد می‌شود. همین ساختار ساده موجب شده نصب این نوع ترانس بسیار آسان و سریع باشد.
انواع مدل‌ها و دسته‌بندی‌ها
ترانسفورماتورهای جریان حلقوی در مدل‌های متنوعی تولید می‌شوند که هرکدام ویژگی خاص خود را دارند:
- مدل حلقوی ساده (Ring / Toroidal)
کابل یا شین از داخل حلقه عبور می‌کند و جریان در ثانویه متناسب با جریان اولیه ایجاد می‌شود. - مدل هسته باز (Split-core)
هسته این ترانسفورماتور قابلیت باز و بسته شدن دارد. بنابراین می‌توان آن را بدون نیاز به قطع کابل یا مدار، روی سیستم نصب کرد. - مدل سیم‌پیچی (Wound CT)
در این مدل، سیم‌پیچ اولیه به‌طور مستقل روی هسته وجود دارد و امکان انتخاب نسبت تبدیل متنوع‌تری فراهم می‌شود. - مدل بار یا تیغه‌ای (Bar-type)
هادی اصلی به‌صورت یک تیغه یا بوش مستقیم از داخل ترانس عبور داده می‌شود. این مدل برای جریان‌های بسیار بالا کاربرد دارد. - مدل تفاضلی یا نشتی جریان (Residual / Zero-sequence CT)
برای تشخیص جریان نشتی یا خطا در سیستم‌های حفاظتی استفاده می‌شود.
معیارهای انتخاب ترانسفورماتور جریان حلقوی
هنگام انتخاب ترانس جریان حلقوی مناسب باید به نکات زیر توجه داشت:
- نسبت تبدیل جریان (Primary/Secondary Ratio): برای مثال ۱۰۰/۵ یعنی جریان اولیه ۱۰۰ آمپر معادل جریان ثانویه ۵ آمپر خواهد بود.
- کلاس دقت: دقت ترانس جریان معمولاً با عددی مانند ۰.۲، ۰.۵ یا ۱ مشخص می‌شود. هرچه عدد کمتر باشد، دقت بالاتر است.
- توان یا بار مجاز (VA): باید با بار متصل به ثانویه هماهنگ باشد تا ترانس دچار خطا یا اشباع نشود.
- حداکثر جریان تحمل‌پذیر: ترانس باید توانایی تحمل جریان‌های اتصال کوتاه و لحظه‌ای را داشته باشد.
- جنس هسته و عایق: هسته‌های با کیفیت بالا و عایق‌بندی مناسب باعث افزایش عمر و پایداری ترانس می‌شوند.
- ابعاد دهانه یا قطر داخلی: بسته به قطر کابل یا شین باید اندازه مناسب انتخاب شود.
- پوشش رزینی یا بدون رزین: مدل‌های رزینی مقاومت بیشتری در برابر رطوبت و گردوغبار دارند.
کاربردهای ترانسفورماتور جریان حلقوی
ترانس‌های جریان حلقوی در صنایع و سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای مهم آنها عبارت‌اند از:
- اندازه‌گیری جریان در تابلوهای برق صنعتی
- حفاظت تجهیزات در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه
- استفاده در رله‌های حفاظتی برای شناسایی خطا
- مانیتورینگ انرژی و ثبت داده‌های مصرف برق
- تشخیص جریان نشتی در سیستم‌های حساس
- استفاده در فضاهای محدود به دلیل طراحی جمع‌وجور
مزایا و معایب
مزایا
- نصب سریع و آسان
- ساختار ساده و مقاوم
- دقت مناسب برای اندازه‌گیری و حفاظت
- امکان طراحی در ابعاد متنوع
- ایزوله‌سازی ایمن بین بخش ولتاژ بالا و دستگاه‌های اندازه‌گیری
معایب
- احتمال اشباع در جریان‌های بسیار بالا
- حساسیت نسبت به میدان‌های مغناطیسی محیط
- محدودیت در بارگذاری ثانویه
- دقت کمتر در جریان‌های بسیار کم
قیمت و عوامل مؤثر بر آن
قیمت ترانسفورماتور جریان حلقوی بسته به عوامل مختلف تغییر می‌کند. برخی از این عوامل عبارت‌اند از:
- نسبت تبدیل جریان
- کلاس دقت
- توان (VA)
- قطر داخلی و ابعاد فیزیکی
- جنس هسته و کیفیت ساخت
- برند و کشور سازنده
- پوشش رزینی یا ساده
به‌طور کلی، هرچه دقت و کیفیت ساخت بالاتر باشد، قیمت ترانس بیشتر خواهد بود. همچنین ترانس‌های با دهانه بزرگ‌تر یا توان تحمل جریان بالاتر قیمت بالاتری دارند.
جمع‌بندی
ترانسفورماتور جریان حلقوی یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنعت برق و تابلوهای الکتریکی است. این وسیله با تبدیل جریان‌های بالا به جریان‌های ایمن و کوچک، امکان اندازه‌گیری و حفاظت از سیستم را فراهم می‌کند. تنوع مدل‌ها، دقت بالا و نصب آسان باعث شده این ترانسفورماتورها جایگاه ویژه‌ای در سیستم‌های توزیع و کنترل انرژی داشته باشند.
هنگام خرید ترانس جریان حلقوی باید به نسبت تبدیل، کلاس دقت، توان، ابعاد دهانه و کیفیت ساخت توجه کرد تا محصولی متناسب با نیاز انتخاب شود.