Biến dòng còn được gọi là máy biến dòng có tên Tiếng Anh là Current Transformer (ký hiệu là CT). Đây là một thiết bị không thể thiếu trong hệ thống giám sát, đo lường điện năng.

Biến dòng là loại thiết bị biến đổi dòng điện thường được sử dụng để biến đổi dòng điện lớn qua tải (vài chục đến hàng nghìn A) thành dòng điện tỷ lệ nhỏ hơn ở đầu ra biến dòng (thường là 5A) để sử dụng làm tín hiệu đầu vào cho các thiết bị đo lường, điều khiển.

5A là dòng điện đầu vào tối đa cho phép của các thiết bị như đồng hồ đo Ampe, Công tơ điện, Bộ điều khiển tụ bù,… Một số thiết bị điều khiển chỉ cho phép sử dụng đầu vào ở mức 0-20mA như Biến tần, PLC thì cần phải sử dụng thêm bộ chuyển đổi tín hiệu.

– Primary current: Dòng điện sơ cấp.

– Secondary Winding: Cuộn dây thứ cấp.

– Ammeter: Đồng hồ đo dòng.

– Hollow Core: Lõi rỗng.

Biến dòng hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua 1 dây dẫn, xung quanh nó sẽ xuất hiện một điện trường, điện trường này cảm ứng lên cuộn dây và sẽ xuất hiện một dòng điện trong đó.

Tỷ lệ dòng điện này được căn cứ vào số vòng dây được cuốn trong cuộn dây biến dòng.

 

Biến dòng có 2 chế độ làm việc cơ bản: Chế độ hở mạch và chế độ ngắn mạch.

– Chế độ hở mạch thứ cấp: Khi thứ cấp hở mạch, phía thứ cấp sẽ có điện áp cảm ứng với biên độ rất cao gây nguy hiểm cho người và các thiết bị thứ cấp. Để chống được hiện bão hòa trong mạch từ,người ta còn chế tạo ra biến dòng tuyến tính hay còn gọi là biến dòng có khe hở không khí.

– Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp: Thứ cấp có phụ tải Z2: Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số này lớn, sai số CT tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc tải. Thường với mạch bảo vệ, bội số dòng điện của CT dòng phải đạt giá trị sao cho sai số của nó dưới 10%.

Biến dòng có tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn nên có thể thay đổi tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn phía sơ cấp hoặc thứ cấp.

Hiện nay, hầu như các biến dòng đều có tiêu chuẩn là 5 ampe (5A) và 1 ampe (1A). Chúng ta thường bắt gặp các thông số này trên CT: 100/5A, 100/1A hay 500/5A.

Trong đó, thông số 100/5A có nghĩa là khi 100 ampe chạy trong cuộn biến dòng sẽ chuyển thành 5 ampe (5A) hoặc với tỷ lệ 500/5 thì chúng cũng cho kết quả là một dòng điện 5 ampe cho cuộn thứ cấp và 500 ampe cho cuộn sơ cấp.

Để có thể thực hiến đấu nối các loại biến dòng sơ cấp với các loại áp kế ampe, ta cần nằm rõ bản chất của các dòng đồng hồ áp kế này.

Đồng hồ Ampe là dạng đồng hồ thiết kế hình vuông dùng để hiển thị dòng điện đi qua, được thiết kế chia vạch như các đồng hồ đo áp suất.

 

Thường ta sẽ bắt gặp một số ký hiệu trên đồng hồ Ampe: 100/5A hay 300/5A.

Những thông số này có nghĩa là đồng hồ nhận input từ CT dòng 100/5A hoặc 300/5A.

Để đơn giản nhất, khi mua đồng hồ trên ký hiệu CT dòng bao nhiêu/5A thì chỉ cần mua kèm theo con CT đo dòng sơ cấp giống trên đồng hồ về lắp

Đồng hồ Ampe có chức năng hiển thị dòng tải đi qua nó tại thời điểm hiện tại là bao nhiêu, được chia làm 2 loại Ampe:

– Đồng hồ Ampe hiển thị dạng cơ có chia vạch.

– Đồng hồ Ampe dạng điện tử sẽ hiển thị dãy số thay vì chạy kim giống như đồng hồ cơ.

 

Biến dòng không có sự tham gia của các nguồn nuôi. Chỉ cần dùng 2 dây điện bình thường đấu song song từ 2 chân của con CT đo dòng điện với 2 chân của đồng hồ ampe kế rồi luồn dòng tải vào lỗ ở giữa cảm biến dòng điện CT là được.

Biến dòng bảo vệ là một thiết bị đo lường cho các thiết bị relay bảo vệ quá dòng (OC), chạm đất (EF) hoặc các dạng relay combine OC-EF.

Nguyên lý hoạt động của biến dòng bảo vệ cũng tương tự các biến dòng khác để biến đổi dòng điện giá trị cao sang các dòng điện chuẩn tín hiệu (1A hoặc 5A).

Biến dòng bảo vệ có một ưu điểm đặc biệt đó là khả năng chịu đựng được các dòng điện quá tải gấp nhiều lần dòng định mức (10 đến 20 lần) mà độ chính xác vẫn nằm trong giới hạn cho phép.

Chính vì tính năng đặc biệt này mà biến dòng bảo vệ phải được sản xuất theo tiêu chuẩn hoàn toàn khác với biến dòng đo lường.

Lõi thép của biến dòng bảo vệ là loại có khả năng ổn định từ trường của dòng điện lớn và không bị bão hòa từ. Cuộn dây thứ cấp của biến dòng bảo vệ cũng có khả năng chịu được dòng điện lớn trong thời gian ngắn. Vậy nên, giá thành của biến dòng bảo vệ thường cao hơn biến dòng đo lường.

Biến dòng bảo vệ thường được sản xuất là biến dòng dạng vỏ đúc Epoxy chịu nhiệt và chịu va đập cao. Biến dòng vỏ đúc Epoxy giúp cố định lõi thép và cuộn dây quấn với nhau, không xảy ra tình trạng rung khi dòng điện tăng cao.

Bên cạnh đó, vẫn có một số loại biến dòng bảo vệ được sản xuất dưới dạng băng keo quấn. Thường những loại biến dòng này là biến dòng dạng tròn quấn dây đồng xung quanh và băng ke quấn ngoài để bảo vệ.

Tính năng bảo vệ của biến dòng băng quấn sẽ không đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về bảo vệ và dễ bị chạm lõi sắt hoặc cuộn dây đồng với các thanh đồng điện. Biến dòng này thường chỉ được dùng cho những tủ điện có giá thành rẻ và tính năng bảo vệ hầu như không có độ chính xác.

Biến dòng thứ tự không ZCT là gì?

Zero current transformer hay còn được gọi là biến dòng thứ tự không. Ngoài ra, chúng còn có tên gọi khác là Core Balance Current Transformer. Trong thực tế, chúng ta thấy biến dòng nào có ký hiệu ZCT thì chính là biến dòng thứ tự không.

Nguyên lý hoạt động của ZCT:

Chức năng của biến dòng thứ tự không ZCT là gì?