Biến dòng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và thông tin khác

Việc thay đổi điện áp hiện nay trở nên dễ dàng hơn với sự ra đời của máy biến dòng. Vậy chính xác máy biến dòng là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy biến dòng ra sau? Trong bài viết sau đây hãy cùng tìm hiểu kỹ những thông tin liên quan đến máy biến dòng nhé!

Mua Biến Dòng ABB giá tốt, bảng giá 2023 phân phối bởi Cty Lâm An

Máy biến dòng là gì?

Máy biến dòng tên gọi tiếng Anh là Current Transformer (CT) là một thiết bị không thể thiếu trong hệ thống điện năng với chức năng giám sát, đo lường điện năng. Cụ thể, đây là một thiết bị giảm một dòng điện xoay chiều để tạo ra một dòng điện trong cuộn thứ cấp tỷ lệ với dòng điện xoay chiều đi qua nó.

Theo đó, với máy biến dòng giúp biến đổi dòng điện có trị số cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn (là 5A và 1A); hoặc biến đổi dòng điện có trị số từ thấp lên cao; hoặc từ dòng AC (xoay chiều) sang DC (một chiều). Một số loại biến dòng vì vậy có thông tin liên quan đến tỷ số biến đổi như 50/5A, 100/5A, 5000/5A.

Bên cạnh đó, máy biến dòng cũng là thiết bị giám sát nguồn điện cấp và tải đến từng thiết bị sử dụng điện. Nhờ có máy biến dòng mà các tín hiệu đầu vào được truyền đến các thiết bị đo lường, điều khiển. Cụ thể tín hiệu sẽ được đưa đến đồng hồ hiển thị dòng điện để hiện thị kim hay truyền tín hiệu điện về trung tâm điều khiến thông qua bộ chuyển đổi tín hiệu.

Cấu tạo cơ bản của máy biến dòng là gì?

Cấu tạo của máy biến dòng sẽ bao gồm các thành phần chính: dòng điện sơ cấp, cuộn dây thứ cấp, đồng hồ đo dòng, lõi rỗng. Thông tin chi tiết của từng thành phần cơ bản trong máy biến dòng như sau:

• Dòng điện ở đầu dây sơ cấp (Primary current)
• Cuộn dây thứ cấp (Secondary Winding): bao gồm một lượng lớn các cuộn cảm được quấn quanh lõi thép lá. Từ đó giúp giảm thiểu mức hao tổn lưỡng cực từ của phần có tiết diện một cách tối thiểu.
• Đồng hồ đo dòng (Ammeter): Khi có dòng điện xoay chiều đi qua một dây dẫn sẽ tạo từ trường. Cuộn dây thứ cấp sẽ cảm ứng từ và xuất hiện dòng điện trong đó. Đồng hồ do dòng sẽ đo dòng điện xuất hiện.
• Lõi rỗng (Hollow Core)

Một số loại máy biến dòng hiện nay

Hiện nay có rất nhiều loại máy biến dòng khác nhau, phổ biến nhất vẫn là 3 loại máy biến dòng: máy biến dòng dạng dây quấn, máy biến dòng dạng vòng và máy biến dòng dạng khối.

Máy biến dòng dạng dây quấn: để đo cường độ dòng điện trong mạch, cuộn dây sơ cấp của máy biến dòng sẽ kết nối với những dây dẫn. Như vậy cường độ dòng điện trong cuộn dây thứ cấp sẽ phụ thuộc vào tỷ số vòng quay dây quấn của máy biến dòng.

Máy biến dòng dạng vòng: với loại máy biến dạng này, cường độ dòng điện sẽ chạy thẳng qua khe cửa hay “lỗ hổng vòng”. Một số máy sẽ cải tiến thêm chi tiết “chốt chẻ, khi đó “lỗ hổng vòng” hay khe cửa của máy biến dòng mở tự động mà không cần ngắt mạch cố định.

Máy biến dòng dạng khối: loại máy biến dòng này được ứng dụng trong các thanh cái của mạch chính hay trong các loại dây cáp. Kết cấu gần giống với cuộn sơ cấp tuy nhiên sẽ chỉ có duy nhất 1 vòng dây. Vòng dây này sẽ được tách biệt hoàn toàn với nguồn điện áp cao trong mạch và chỉ được kết nối với cường độ dòng điện trong tải mạch.  

Nguyên lý hoạt động của máy biến dòng là gì?

Về nguyên lý hoạt động của máy biến dòng dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ do có cấu tạo gồm các vòng dây dẫn. Theo đó, khi có dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn, xung quanh dây dẫn lúc này sẽ xuất hiện điện từ.

Với điện từ được ra này sẽ khiến cảm ứng từ lên cuộn dây, từ đó xuất hiện dòng điện qua dây dẫn. Tỷ số dòng điện sẽ tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn, vì vậy có thể thay đổi tỷ số dòng điện vào – ra bằng cách thay đổi số vòng dây quấn sơ cấp – thứ cấp.

Khi hoạt động, máy biến dòng sẽ có hai chế độ làm việc gồm: chế độ hở mạch và chế độ ngắn mạch. Thông tin cụ thể hai chế độ làm việc của máy biến dòng như sau:

• Chế độ hở mạch (thứ cấp): ở chế độ thứ cấp hở mạch, phía thứ cấp sẽ có xuất hiện điện áp cảm ứng. Điện áp cảm ứng này có biên độ rất cao, vì vậy mà sẽ ảnh hưởng đến các thiết bị thứ cấp, đặc biệt còn gây nguy hiểm cho người. Hiện nay có loại máy biến dòng tuyến tính sẽ có khe hở không khí giúp chống được hiện tượng bão hòa trong mạch từ.
• Chế độ ngắn mạch (của dòng sơ cấp): tỷ số dòng ngắn mạch sơ cấp/dòng điện định mức được gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số dòng của máy biến dòng lớn, tức sai số CT tăng. Thông thường với mạch bảo vệ, sai số của bội số dòng điện của CT phải đạt giá trị dưới 10%.

Thông số cơ bản của các loại máy biến dòng

Thông số của máy biến dòng sẽ được ghi trên nhãn mác của từng loại máy biến dòng, thông thường sẽ bắt gặp thông số cơ bản: 100/5A, 100/1A hay 500/5A. Phổ biến nhất hiện nay thường là những loại biến dòng 5A và 1A.

Như vậy có thể thấy, khi trên máy biến dòng ghi thông số 100/5A, tức là khi dòng điện 100A ở đầu dây sơ cấp chạy trong các cuộn dây máy biến dòng sẽ chuyển thành dòng điện 5A ở đầu dây thứ cấp.

Cách xác định dòng điện của máy biến dòng bằng đồng hồ Ampe

Để có thể xác định được dòng điện của máy biến dòng sẽ thực hiện việc đấu nối các loại máy biến dòng ở đầu sơ cấp với các loại áp kế ampe, cụ thể là đồng hồ ampe.

Đồng hồ ampe hay còn được gọi là đồng hồ áp kế, đây là thiết bị được dùng để đo dòng điện đi qua nó. Trên đồng hồ ampe khi đo sẽ hiển thị dòng tải điện đi qua nó hiện nay là bao nhiêu dưới dạng chia vạch hoặc dưới dạng điện tử hiển thị số.

Khi thực hiện đấu máy biến dòng và đồng hồ Ampe cần đảm không trong máy biến dòng không có nguồn điện nuôi. Tiếp theo sẽ dùng hai dây điện bình thường đấu song song 2 chân con của máy biến dòng và 2 cân của đồng hồ ampe. Sau đó luồn dòng tải vào lỗ ở giữa cảm biến dòng là sẽ đấu nối thành công.

Máy biến dòng bảo vệ là gì?

Máy biến dòng bảo vệ là một loại máy biến dòng được sản xuất tiêu chuẩn khác hẳn so với những loại máy biến dòng đo lường phía trên. Vậy máy biến dòng bảo vệ là gì? Hiểu theo cách đơn giản, đây cũng là một loại thiết bị đo lường dùng cho các thiết bị bảo vệ như: rơ-le bảo vệ quá dòng, chạm đất,…

Với máy biến dòng bảo vệ cũng có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện sơ cấp (từ 50A, 100A, 2000A, 5000A) về dòng điện thứ cấp có trị số thấp hơn hay còn gọi là các dòng điện chuẩn tín hiệu (1A, 5A). Như vậy có thể thấy máy biến dòng bảo vệ vẫn chịu được những dòng điện quá tải cao mà khi chuyển về dòng điện thấp hơn vẫn đảm bảo được độ chính xác.

Ứng dụng thực tế của máy biến dòng là gì?

Máy biến dòng được sử dụng rất nhiều trong thực tế, cụ thể một số ứng dụng thực tế của máy biến dòng có thể kể đến như sau:

• Là một bộ phận của hệ thống giám sát, đo lường điện năng ví dụ như: đồng hồ đo chỉ số điện, rơ-le bảo vệ, thiết bị oát kế, máy đo hệ số công suất.
• Được sử dụng trong các lưới điện siêu cao áp nhằm giảm chi phí cho những loại biến dòng truyền thống trước đây thường hay được sử dụng.
• Sử dụng trong các loại dây cáp, thanh cái của mạch điện chính tương tự như cuộn sơ cấp (tuy nhiên chỉ sử dụng biến dòng có một vòng dây duy nhất).

Bài viết trên đây của chúng tôi đã chia sẻ, cung cấp tất cả những thông tin cơ bản nhất về máy biến dòng. Hy vọng qua những thông tin được chia sẻ trong bài viết này sẽ giúp các bạn có thêm nhiều hiểu biết chính xác hơn về máy biến dòng là gì cũng như cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng,… của các loại máy biến dòng hiện nay.