ما هو الفرق بين المحول الحالي (CT) وملفات روجوفسكي؟

تعد محولات التيار (CTs) وملفات Rogowski نوعين أساسيين من أجهزة الاستشعار الحالية المستخدمة على نطاق واسع في أنظمة القياس والحماية والمراقبة الكهربائية. كلاهما يخدم نفس الغرض - قياس التيار المتردد (AC) - ولكن مبادئ العمل والبناء والتطبيقات مختلفة تمامًا. إن فهم الفروق بينهما يساعد المهندسين على اختيار الحل المناسب من حيث الدقة والتكلفة ومرونة التثبيت.

1. مبدأ العمل يعمل
المحول الحالي (CT) على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. وهو يتألف من ملف أولي، ونواة مغناطيسية، ولف ثانوي. يحمل الملف الأولي التيار المراد قياسه، ويولد المجال المغناطيسي المتولد تيارًا متناسبًا في الملف الثانوي. يقوم CT بتحويل التيارات الأولية الكبيرة إلى تيار ثانوي موحد أصغر (عادةً 1A أو 5A) والذي يمكن استخدامه بأمان بواسطة أدوات القياس أو مرحلات الحماية.

من ناحية أخرى، يعمل ملف روجوفسكي على مبدأ الحث المتبادل دون استخدام قلب حديدي. وهو في الأساس ملف ملفوف بالهواء حول مادة مرنة غير مغناطيسية. عند وضعه حول موصل يحمل تيارًا مترددًا، فإن المجال المغناطيسي المتغير يُحدث جهدًا في الملف يتناسب مع معدل تغير التيار (di/dt). تقوم دائرة التكامل الإلكترونية بعد ذلك بتحويل إشارة الجهد هذه إلى إشارة تتناسب مع التيار الفعلي.

2. البناء والتصميم
إن أجهزة CT هي أجهزة صلبة ذات قلب مغناطيسي مغلق، وعادة ما تكون مصنوعة من الحديد الرقائقي أو مواد الفريت. ويمكن أن تكون ذات تصميمات مختلفة — من النوع الشريطي، أو الحلقية، أو النواة المنقسمة — اعتمادًا على احتياجات التثبيت. تم تصميم الأشعة المقطعية لإجراء قياسات عالية الدقة وغالبًا ما تكون ذات أبعاد ثابتة.

على النقيض من ذلك، تتميز ملفات روجوفسكي بأنها خفيفة الوزن ومرنة وعديمة النواة. يتيح تصميمها القابل للفتح والذي يشبه الحبل إمكانية لفها بسهولة حول موصلات كبيرة أو غير منتظمة الشكل، مما يجعلها مثالية للتركيبات التحديثية. وبما أنها لا تستخدم أي مواد مغناطيسية، فهي خالية من تأثيرات التشبع والتباطؤ التي يمكن أن تشوه القياسات في الأشعة المقطعية التقليدية.

3. نطاق القياس والخطية
لدى CTs نطاق قياس محدود بسبب تشبع النواة المغناطيسية. عندما يتجاوز التيار السعة المقدرة، تنخفض الدقة بشكل ملحوظ. لذلك، يجب اختيار CTs بعناية وفقًا للتصنيف الحالي للنظام.

توفر ملفات Rogowski نطاقًا ديناميكيًا واسعًا للغاية وخطية ممتازة لأنها تفتقر إلى النواة المغناطيسية. يمكنهم قياس التيارات العالية جدًا والمنخفضة جدًا بدقة دون تشويه. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتضمن تيارات سريعة التغير أو نبضية، مثل إلكترونيات الطاقة، أو محركات الأقراص المتغيرة السرعة، أو التحليل العابر.

4. الدقة والاستجابة للتردد
توفر أجهزة CT عمومًا دقة عالية ضمن ترددها المقدر ونطاقها الحالي، مما يجعلها مثالية للقياس والحماية في أنظمة الطاقة. ومع ذلك، فإن استجابة التردد الخاصة بها محدودة، عادةً من 50 هرتز إلى بضعة كيلو هرتز.

توفر ملفات Rogowski استجابة ترددية واسعة للغاية، من بضعة هرتز إلى عدة ميجاهرتز، مما يسمح لها بالتقاط الإشارات العابرة والتوافقية وعالية التردد. تعتمد دقتها على استقرار ودقة الدائرة التكاملية.

5. السلامة والتركيب
بما أن أجهزة CT لديها دائرة ثانوية يمكن أن تولد جهدًا كهربائيًا خطيرًا إذا كانت الدائرة مفتوحة تحت الحمل، فيجب التعامل معها بحذر. قد يؤدي الاستخدام غير السليم إلى تلف المعدات أو التعرض لصدمة كهربائية. يتطلب التثبيت عادةً فصل الموصل الأساسي ما لم يتم استخدام نوع منقسم النواة.

تعتبر ملفات Rogowski أكثر أمانًا بطبيعتها، لأنها غير تدخلية وليس لها اتصال كهربائي مباشر مع الموصل. يتيح تصميمها المرن التثبيت السريع والآمن دون انقطاع الطاقة.

6. التطبيقات
تستخدم CTs بشكل رئيسي في توزيع الطاقة، وقياس الطاقة، ومرحلات الحماية في المحطات الفرعية، والمفاتيح الكهربائية، والمحولات. يتم تفضيلها عندما تكون الدقة عند الترددات القياسية مطلوبة.

تُستخدم ملفات Rogowski بشكل شائع في أنظمة القياس المحمولة، ومحللات جودة الطاقة، والمراقبة التوافقية، والكشف عن التيار العابر. إن عرض النطاق الترددي الواسع وسهولة التركيب يجعلها مثالية للتشخيص الصناعي والقياسات المؤقتة.

7. ملخص
باختصار، تعتبر CTs قوية ودقيقة لقياسات الحالة المستقرة في أنظمة الطاقة التقليدية، في حين أن ملفات Rogowski مرنة وخفيفة الوزن ومتفوقة على التطبيقات عالية التردد أو واسعة النطاق أو غير التدخلية. ويعتمد الاختيار بين الاثنين على متطلبات القياس المحددة، وقيود التثبيت، واستجابة التردد المطلوبة.

تكمل كلتا التقنيتين بعضهما البعض في الأنظمة الكهربائية الحديثة، حيث تضمن أجهزة CT قياسًا وحماية موثوقين، وتوفر ملفات Rogowski قدرات تشخيصية ومراقبة متقدمة.