Hvað er innanhúss einfasa-straumspennir? Hvernig virkar það?

Straumspennar eru ómissandi kjarnatæki við mælingu, vernd og eftirlit með raforkukerfum. Hvort sem er í dreifingarherbergjum verksmiðjunnar, tengivirkjum eða dreifiskápum í byggingum, þá er hægt að finna þá nánast hvar sem er þörf á straummælingu. Einfasa straumspennar innanhúss, sem mest notaða tegundin, gegna mikilvægu hlutverki við að breyta stórum straumum í há-háspennulínum í smærri strauma sem henta til öruggrar notkunar fyrir hljóðfæri og liða. Þessi grein mun kerfisbundið kynna skilgreiningu, uppbyggingu og vinnureglur einfasa straumspenna innanhúss, og hjálpa rafiðnaðarmönnum og byrjendum að koma á skýrum skilningi.

Straumspennir (CT) er sérhæft mæli- og umbreytingartæki. Kjarnahlutverk þess er að breyta stórum straumum í raforkukerfi hlutfallslega í staðlaða minni strauma. Venjulega breytir það stórum aðalstraumi í staðlað 5A eða 1A úttak á aukahliðinni, sem tryggir örugga notkun aukabúnaðar eins og aflmælingartækja, ampermæla, wattamæla og liðavarnarbúnaðar.
Hvers vegna er þessi umbreyting nauðsynleg? Það eru tvær ástæður: Í fyrsta lagi nær línustraumurinn í raforkukerfum oft hundruðum eða jafnvel þúsundum ampera, sem gerir bein tengingu við venjuleg tæki ómöguleg. Í öðru lagi er ekki hægt að tengja háspennulínur beint við mælitæki; annars myndu rekstraraðilar standa frammi fyrir hættu á raflosti. Straumspennar ná rafeinangrun í gegnum meginregluna um rafsegulinnleiðslu, bæði draga hlutfallslega úr straumnum og einangra háspennuhliðina algjörlega frá lágspennu aukarásinni, sem tryggir í grundvallaratriðum öryggi mælistarfsfólks og búnaðar.

Innanhúss: Hér er átt við spenni líkan sem er sérstaklega hannað fyrir uppsetningarumhverfi innandyra. Einangrunarbygging þess, verndarstig girðingarinnar og skriðfjarlægð eru hönnuð fyrir innanhússaðstæður og henta ekki til beinnar notkunar í röku, óhreinu eða rigningu-útivistarumhverfi.
Einfasi-: Þetta þýðir að hver spennir mælir strauminn á aðeins einni fasalínu, með ein einingu stillt á hvern áfanga. Í þriggja-fasa kerfi, ef þörf er á þriggja-fasa straummælingu, þarf venjulega tvo eða þrjá einfasa spennubreyta (fer eftir raflagnaaðferð). Í samanburði við þriggja-samþætta straumspenna eru einfasa straumspennar smærri og sveigjanlegri í uppsetningu, sem auðveldar staðsetningu þeirra í ýmsum dreifiskápum, rofabúnaði og mælikassa.

Einfasa straumspennar innanhúss samanstanda aðallega af eftirfarandi hlutum að utan og inn:
1. Kjarni
Kjarninn er segulhringrásarkjarni spennisins, venjulega gerður úr staflaðum kísilstálplötum með mikilli -gegndræpi, sem myndar lokaða segulflæðislykkju. Efnið og þversniðsflatarmál kjarnans hafa bein áhrif á nákvæmniflokk og villueiginleika spennisins. Mælingarspennir krefjast mikils kjarnagegndræpis og lágs hysteresis taps; verndarspennir forgangsraða getu kjarna til að koma í veg fyrir ótímabæra mettun við miklar-straumsbilanir.
2. Aðalvinda (aðalspóla)
Aðalvindan hefur mjög fáar beygjur, venjulega aðeins eina til nokkrar beygjur, stundum myndaðar beint af rásarstöng eða koparstöng sem fer í gegnum kjarnann. Frumvindan er tengd í röð við mælda raflínu og stóri frumstraumurinn rennur í gegnum þessa vindu til að mynda segulsvið.
3. Aukavinding (Secondary Coil) Aukavindan hefur fleiri snúninga og er vafið um járnkjarna. Það nær rafsegultengingu við aðalvinduna í gegnum segulsvið járnkjarna, sem veldur aukastraumi. Tveir skautar aukavindunnar eru venjulega merktir S1 og S2 (eða K1 og K2) fyrir utanaðkomandi tæki og gengistengingu.
4. Einangrunarbúnaður Einangrunarbúnaðurinn sveiflast um járnkjarna og vinda og einangrar háspennu aðalrásina algjörlega frá lágspennu aukarásinni. Algengar einangrunaraðferðir fyrir straumspenna innanhúss eru meðal annars epoxý plastefni steypu (einhverfa steypu, góð einangrun, þétt uppbygging) og einangrandi pappírsumbúðir með lakki (hefðbundið ferli, hentugur fyrir stóra-vörur).
5. Húsnæði og festingarfesting Húsið er venjulega einhæft epoxý plastefni steypu eða málmhús. Uppsetningaraðferðir fela í sér í gegnum-vegg-, póst- og rásagerðir, með mismunandi formum sem eru valin eftir staðsetningu uppsetningar og uppbyggingu hringrásar.

Vinnureglan um einfasa straumspenna innanhúss er byggð á lögmáli Faraday um rafsegulvirkjun. Kjarni þess er sá sami og spenni, en rekstrarskilyrði eru verulega mismunandi. Grunnvinnuferlið er sem hér segir:
Þegar frumstraumurinn I₁ rennur í gegnum frumvinduna (N₁ snýr) í rásinni sem verið er að prófa, samkvæmt lögum Ampere, myndar straumurinn til skiptis segulflæði Φ í járnkjarnanum. Þetta segulflæði til skiptis fer í gegnum aukavinduna með N₂ snúningum og samkvæmt lögmáli Faradays um rafsegulinnleiðslu er aukarafkraftur framkallaður í aukavindunni og myndar þannig aukastraum I₂ í aukarásinni sem er tengd við álagið (innra viðnám tækisins).
Lykilmunurinn á straumspenni og spenni er: Spenni virkar við nánast-engu-álagi eða hleðsluskilyrðum og aukaspennan er breytileg eftir álaginu; á meðan straumspennir starfar venjulega með aukahlið sína í nærri-skammrásarástandi- (með lágmarks innri viðnám tækisins), og aukastraumurinn hefur fast hlutfallssamband við aðalstrauminn, óháð álagsstærð. Vegna þessa eiginleika má aldrei reka aukahlið straumspenna með opinni hringrás. Þegar búið er að opna-hringrás mun segulflæðið í gegnum kjarnann aukast verulega vegna taps á afsegulmagnandi ampera-beygjum á aukahliðinni, sem leiðir til kjarna yfir-mettunar og framkallar hættulega háspennu (allt að nokkur kílóvolt) á aukahliðinni, sem ógnar búnaði og öryggi starfsfólks alvarlega.

Eftir að hafa skilið vinnuregluna er einnig nauðsynlegt að þekkja eftirfarandi lykilbreytur:
Málstraumshlutfall (umbreytingarhlutfall): eins og 100/5, 200/5, 400/5, osfrv., sem táknar hlutfall málstraumsins á aðalhliðinni og málstraumsins á aukahliðinni, er aðal færibreytan fyrir valið.
Nákvæmniflokkur (nákvæmni einkunn): Algengt er að sjá 0,1, 0,2, 0,5 (fyrir mælingu) og 5P, 10P (til verndar). Því minni sem talan er, því meiri nákvæmni. Veldu mismunandi einkunnir fyrir mismunandi forrit.
Rated Secondary Load (VA): Þetta vísar til sýnilegs afls sem svarar til hámarks leyfilegrar viðnáms sem er tengt við aukahlið straumspennisins. Algeng gildi eru 5VA, 10VA, 15VA, 30VA osfrv. Heildarviðnám tengdra tækjanna ætti ekki að fara yfir þetta gildi; annars mun skekkjan aukast.
Einangrunarspenna (Um): Þetta gefur til kynna spennuflokk einangrunarþols á aðalhlið straumspennisins við jörðu og að aukahliðinni, svo sem 0,72kV, 3,6kV, 7,2kV, osfrv.

Sviðsmyndir Einfasa straumspennar innanhúss eru mikið notaðir í eftirfarandi forritum: mæli- og verndarrásir í rafdreifikerfi verksmiðjunnar; straumskynjun í 10kV rofabúnaði og lágspennudreifiskápum-; núverandi

sýnatöku í aðveituvarnarbúnaði; orkumæliskassa í dreifiherbergjum bygginga; og straumvöktunarrásir í sjálfvirknikerfum í iðnaði.

Spurning 1: Af hverju er ekki hægt að opna aukahlið straumspenna-?
A: Þegar aukahliðin er opin-hringrás, missir segulflæðið í járnkjarnanum afsegulrunaráhrifum aukastraumsins, sem veldur mikilli aukningu á segulflæði. Þetta veldur háspennu upp á nokkur þúsund volta á aukahliðinni, sem getur auðveldlega leitt til einangrunarrofs á straumspenni og raflostsslysa. Auka hliðin verður að vera stutt- áður en tækið er tekið í sundur.

Spurning 2: Er öruggara að velja stærra umbreytingarhlutfall fyrir núverandi spenni?
A: Ekki endilega. Of mikið umbreytingarhlutfall mun leiða til ófullnægjandi aukastraums við venjulegt álag, auka mæliskekkjur og ónákvæmar mælingar mælitækja. Velja ætti viðeigandi umbreytingarhlutfall miðað við raunverulegan hámarksálagsstraum; almennt er æskilegt að nota venjulegan rekstrarstraum sem er 60% til 80% af aðalstraumi.

Q3: Er hægt að setja straumspenna innanhúss upp utandyra?
A: Nei. Einangrunarbyggingin og skriðfjarlægð straumspenna innanhúss eru hönnuð fyrir hreint umhverfi innandyra. Rautt, óhreint og útfjólublát umhverfi utandyra mun flýta fyrir öldrun einangrunar, sem leiðir til skriðuflaka eða bilunar í einangrun. Nota þarf sérstaka straumspenna utandyra.