ما هو الفرق بين CT ومحول الطاقة الحالي؟

يعد كل من محول التيار (CT) ومحول الطاقة الحالي من الأجهزة الأساسية لقياس التيار الكهربائي ومعالجة الإشارات في أنظمة الطاقة، والأتمتة الصناعية، وتطبيقات الهندسة الكهربائية، ومع ذلك فإنهما يختلفان بشكل أساسي في مبدأ العمل، والغرض من التصميم، وخصائص الإخراج، وحالات الاستخدام العملي. في حين أن أجهزة CT متخصصة في قياس وحماية أنظمة الطاقة ذات الجهد العالي والتيار العالي، فإن محولات الطاقة الحالية هي أدوات تحويل إشارات متعددة الاستخدامات للتحكم الصناعي والأتمتة، مع نطاقات وظيفية متداخلة ولكنها متميزة تجعلها لا يمكن استبدالها في السيناريوهات الخاصة بها. يعد الفهم الواضح للاختلافات بينهما أمرًا بالغ الأهمية للاختيار الدقيق للأجهزة والتشغيل الآمن للنظام والحصول على البيانات الموثوقة في المشاريع الكهربائية.

من حيث مبدأ العمل، المحول الحالي هو جهاز كهرومغناطيسي سلبي يعتمد على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ومبدأ المحول. وهو يتألف من ملف أولي، ولف ثانوي، ونواة حديدية مغلقة: يتم توصيل الملف الأولي على التوالي مع دائرة التيار المقاسة، ويولد التيار المتردد في الملف الأولي تدفقًا مغناطيسيًا متغيرًا في القلب الحديدي، مما يؤدي إلى توليد تيار متناوب متناسب في الملف الثانوي. تم تصميم CTs لقياس التيار المتردد (AC) فقط وتعتمد على الاقتران المغناطيسي بين الملفات الأولية والثانوية لتحقيق تحويل التيار، دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي لتشغيلها. على النقيض من ذلك، فإن محول الطاقة الحالي (ويسمى أيضًا مستشعر التيار أو جهاز إرسال التيار) هو جهاز إلكتروني نشط يدمج الحث الكهرومغناطيسي، أو تأثير هول، أو مبادئ مقاومة التحويل مع دوائر تكييف الإشارة. تستخدم معظم محولات الطاقة تأثير هول كآلية عمل أساسية: يكتشف عنصر هول المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المقاس (التيار المتردد أو التيار المستمر)، ويحول الإشارة المغناطيسية إلى إشارة جهد/تيار ضعيفة، ثم يضخم هذه الإشارة ويجعلها خطية ويعزلها عبر دائرة إلكترونية داخلية لإنتاج مخرجات موحدة. على عكس CTs، تتطلب محولات الطاقة الحالية مصدر طاقة خارجي DC (على سبيل المثال، 24V DC) لتشغيل مكوناتها الإلكترونية، مما يمكنها من معالجة كل من التيار المتردد والتيار المستمر.

تمثل خصائص الإخراج أحد أهم الفروق بين الجهازين. تنتج CTs مخرجات تيار متناوب تكون نسخة طبق الأصل متناسبة ودقيقة من تيار التيار المتردد الأولي، مع مخرجات ثانوية قياسية في أنظمة الطاقة (على سبيل المثال، 5A أو 1A لـ CT الصناعية، 100mA للنماذج المصغرة). هذا الخرج عبارة عن إشارة كهربائية خام غير مشروطة تتطلب مطابقة الأجهزة الثانوية (على سبيل المثال، أجهزة قياس التيار الكهربائي، والمرحلات الواقية، وعدادات الطاقة) مع نطاقات الإدخال المقابلة للقياس أو التحكم. تخضع مخرجات CT أيضًا لأخطاء بسيطة مثل خطأ النسبة وخطأ الطور، والتي تتم معايرتها بدقة لمتطلبات دقة نظام الطاقة (على سبيل المثال، فئة 0.2 للقياس، وفئة 5P للحماية). وعلى النقيض من ذلك، توفر محولات الطاقة الحالية إشارات كهربائية موحدة ومكيفة مناسبة للاتصال المباشر بمعدات الأتمتة الصناعية مثل أجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، وأنظمة DCS، وأجهزة تسجيل البيانات، وأجهزة القياس التناظرية. تتضمن تنسيقات الإخراج الشائعة الخاصة بها 4-20 مللي أمبير تيار مستمر، أو 0-5 فولت تيار مستمر، أو 0-10 فولت تيار مستمر، حيث يتناسب حجم الإشارة خطيًا مع التيار المقاس. يلغي هذا الإخراج القياسي الحاجة إلى تكييف إشارة إضافي ويضمن التوافق مع أنظمة التحكم الحديثة، مع خطية عالية وأخطاء منخفضة عبر نطاق القياس.

نطاق التطبيق وأهداف التصميم تزيد من فصل CTs ومحولات الطاقة الحالية. تم تصميم محولات التيار خصيصًا لأنظمة الطاقة ذات الجهد العالي (HV) والجهد المتوسط ​​(MV)، بالإضافة إلى الدوائر الصناعية ذات الجهد المنخفض (LV). وتتمثل وظائفها الأساسية في القياس الكهربائي (على سبيل المثال، فواتير الطاقة) والترحيل الوقائي (على سبيل المثال، حماية التيار الزائد/الدائرة القصيرة)، وهي مصممة لتلبية معايير نظام الطاقة الصارمة للعزل والدقة والاستقرار الحراري. توفر CTs عزلًا كهربائيًا بين الدائرة الأولية ذات الجهد العالي والدائرة الثانوية ذات الجهد المنخفض، وهي ميزة أمان مهمة لحماية الموظفين والمعدات الثانوية في شبكات الطاقة والمحطات الفرعية ومراكز التحكم في المحركات الصناعية الكبيرة. يتم استخدامها حصريًا لقياس تيار التيار المتردد ولا يمكنها معالجة تيارات التيار المستمر، مع تصميمها الأمثل لنطاق تردد الطاقة 50/60 هرتز. من ناحية أخرى، تتمتع محولات الطاقة الحالية بنطاق تطبيق واسع ومتعدد الصناعات يشمل الأتمتة الصناعية ذات الجهد المنخفض، وأتمتة المباني، وأنظمة الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية/طاقة الرياح)، واختبار المعدات الإلكترونية. يتم استخدامها لرصد التيار في الوقت الفعلي، والتحكم في العمليات، والحصول على البيانات في السيناريوهات التي تتطلب قياس تيار التيار المتردد والتيار المستمر، مثل أنظمة محرك التردد المتغير (VFD)، ودوائر شحن/تفريغ البطارية، وإمدادات طاقة التيار المستمر. تعطي محولات الطاقة الأولوية لتعدد الاستخدامات، والحجم الصغير، وسهولة التكامل مع أنظمة التحكم على العزل عالي الجهد، ويتم استخدامها عادةً في دوائر الجهد المنخفض (690 فولت أو أقل). توفر بعض محولات الطاقة عالية الأداء أيضًا عزلًا كهربائيًا بين دوائر الإدخال والإخراج، ولكن هذه ميزة اختيارية وليست من متطلبات التصميم الأساسية.

تختلف متطلبات التثبيت والتشغيل أيضًا بين الجهازين. إن أجهزة CT عبارة عن أجهزة كبيرة وثقيلة نسبيًا (خاصة نماذج HV / MV) التي تتطلب تركيبًا ثابتًا في اللوحات الكهربائية أو المفاتيح الكهربائية أو المحطات الفرعية الخارجية، مع قواعد الأسلاك الصارمة للدائرة الثانوية (على سبيل المثال، يجب ألا يكون الملف الثانوي مفتوحًا أبدًا، لأن هذا يمكن أن يولد جهدًا عاليًا خطيرًا). يتطلب تركيبها وصيانتها الامتثال للوائح سلامة نظام الطاقة والخبرة الكهربائية المهنية. محولات الطاقة الحالية عبارة عن أجهزة معيارية مدمجة ومتوفرة في تركيب لوحة، أو تركيب على سكة DIN، أو تصميمات مثبتة على قلب منقسم، مما يتيح سهولة التركيب والتعديل التحديثي في ​​لوحات التحكم الصناعية والمرفقات الكهربائية. تعمل محولات الطاقة ذات النواة المنفصلة على التخلص من الحاجة إلى فصل الدائرة المقاسة أثناء التثبيت، مما يقلل بشكل كبير من وقت التوقف عن العمل للصيانة والتعديل التحديثي. تعتبر القواعد التشغيلية لمحولات الطاقة أبسط: فهي تتطلب فقط مصدر طاقة خارجيًا مستقرًا وأسلاكًا صحيحة لدوائر الإدخال (التيار المقاس) والخرج (الإشارة القياسية)، مع عدم وجود خطر حدوث مخاطر الدائرة المفتوحة. إن سهولة التركيب والتشغيل هذه تجعل محولات الطاقة مثالية للتطبيقات الصناعية صغيرة الحجم والمراقبة الميدانية.