Pengubah arus membolehkan penukaran arus tinggi ke julat arus yang dapat diukur. Relay yang digabungkan dalam beberapa sistem perlindungan dilaksanakan sedemikian rupa sehingga arus yang dibekalkan oleh pengubah arus dapat digunakan untuk menggerakkannya. Ia juga dianggap sukar untuk mengukur arus bergantian dengan magnitud tinggi menggunakan ammeters jarak rendah biasa dan dengan itu, transformer semasa digunakan sebagai tahap perantaraan untuk tujuan pengukuran dan pengasingan.
Rajah 1. Pelbagai transformer arus. Gambar ihsan Talema Group.
Magnet komponen, secara umum, telah digunakan dalam peranti elektronik kuasa yang berlainan selama beberapa dekad. Mereka digunakan untuk kawalan, pemindahan, dan pengkondisian tenaga elektrik pada tahap yang berbeza dan dalam pelbagai bentuk.
Pereka sentiasa mencari bahan, topologi, dan proses yang lebih baru untuk meningkatkan prestasi. Ada masa dalam sejarah di mana reka bentuk magnet dianggap lebih seni daripada sains. Ini kerana reka bentuknya banyak bergantung pada teknik percubaan dan ralat, formula empirik, dan pertimbangan peraturan. Selanjutnya, ada beberapa usaha untuk menyeragamkan proses reka bentuk untuk menjadikannya lebih dipercayai dan dapat diulang.
Teruskan membaca untuk mengetahui lebih lanjut mengenai prinsip kerja pengubah semasa dan konsep utama yang terlibat.
Gambaran Keseluruhan Transformer dan Litar
Transformer semasa digunakan untuk mengukur arus yang mengalir dalam litar kuasa tinggi, biasanya untuk litar pengukuran atau maklum balas. Penggunaan transformer arus lebih disukai daripada mengukur arus menggunakan shunt arus secara bersiri dengan jalur semasa, kerana kelebihan pengubah arus seperti memberikan pengasingan antara litar kuasa dan litar pengukur, sumbangan yang lebih rendah terhadap kehilangan kuasa, dan penolakan mod biasa yang baik [1]. Secara umum, transformer menyokong gandingan AC, voltan dan transformasi tahap semasa bersama dengan pengasingan DC [2].
Rajah 2. Penggunaan pengubah arus untuk mengukur arus tinggi. [3]
Pertimbangan reka bentuk praktikal untuk transformer semasa ditentukan oleh kemampuan untuk menjalankan nilai arus belitan primer dan sekunder yang diperlukan dengan berkesan. Ini diterjemahkan kepada pilihan konduktor yang tepat bersama dengan keupayaan mencapai gandingan kuasa yang mencukupi. Sebaik-baiknya, peraturan tegangan ketat tanpa kebocoran dan tidak ada kerugian semasa - histeresis atau eddy - serta distorsi arus menarik keseluruhan yang rendah diinginkan.
Sekiranya semua tujuan reka bentuk ini harus dipenuhi sepenuhnya, produk yang dihasilkan mungkin besar yang sekali lagi tidak dimaksudkan. Oleh itu, keseimbangan yang sangat sukar untuk dicapai dalam mencapai reka bentuk sebaik mungkin berdasarkan pertimbangan ini.
Prinsip Kerja
Transformer semasa tergolong dalam keluarga transduser arus yang menghasilkan arus sekunder berkadar dengan arus yang mengalir melalui sisi utama dalam magnitud.
Penggulungan primer dirancang sedemikian rupa sehingga terdiri dari satu atau lebih lilitan yang mempunyai luas keratan rentas besar dan biasanya dihubungkan secara bersiri dengan litar yang perlu dirasakan untuk aliran arus [4].
Gulungan sekunder mempunyai bilangan lilitan yang lebih tinggi dan terbuat dari wayar dengan luas keratan rentas yang lebih kecil. Penggulungan sekunder disambungkan ke gegelung operasi geganti atau ke alat ukur semasa.
Rajah 3. Perwakilan pengubah arus [4]
Kawasan aplikasi untuk jenis pengubah arus tertentu ditentukan oleh ketepatannya, nisbah arus primer ke sekunder, jenis penebat yang digunakan, pembinaan mekanikal, dan keadaan operasi luaran.
Cara kerja transformer semasa adalah serupa dengan transformer kuasa konvensional kerana pada dasarnya berfungsi sebagai transformer voltan step-up. Biasanya, nilai arus akan lebih rendah pada sisi voltan tinggi dan sebaliknya. Oleh itu, apabila sisi primer diberi tenaga, putaran ampere pada sisi primer akan menghasilkan medan magnet di teras.
Daya elektromotif disebabkan oleh sisi sekunder kerana fluks magnet yang dihasilkan yang seterusnya mendorong arus sekunder. Giliran ampere seimbang pada primer dan sekunder, dan juga penurunan voltan merentasi primer lebih kurang, menjadikan arus primer bebas dari arus sekunder.
Wawasan Reka Bentuk untuk Transformer Semasa
Reka bentuk transformer semasa adalah kompromi dari segi kos, berat, jumlah putaran dalam belitan, dan prestasi keseluruhannya [1]. Menambah kawasan teras meningkatkan prestasi, tetapi memberi kesan buruk terhadap kos dan ukuran keseluruhan. Inti ferit atau keluli digunakan dan sebilangan besar lilitan sekunder lebih disukai. Biasanya, reka bentuk pengubah arus yang baik menumpukan pada voltan yang lebih rendah di bahagian sekunder, penggunaan bahan kebolehtelapan tinggi, kawasan teras tinggi, dan lilitan sekunder yang besar.
Pertimbangan biasa untuk memilih bahan teras merangkumi kehilangan teras rendah, nilai keengganan rendah, dan ketumpatan fluks rendah. Kertas, varnis, bahan pita, dan variannya digunakan untuk tujuan penebat.
Pengubah semasa boleh menjadi jenis luka atau jenis bar. Dalam kes aplikasi voltan rendah jenis luka, putaran sekunder dililit pada bakelite diikuti oleh putaran primer dengan penebat yang sesuai di antara lapisan. Dalam jenis bar, bar tunggal membentuk belitan utama dan melewati pusat inti.
Rajah 4. Transformer semasa boleh menjadi jenis bar atau jenis luka.
Rujukan utama:
- L. Umanand, SR Bhat, “Reka Bentuk Magnetik komponen untuk Penukar Kuasa Mod Bertukar ”, Wiley Eastern Limited.
- Marian K. Kazimierczuk, "Komponen Magnetik Frekuensi Tinggi", John Wiley and Sons, Ltd.
- Marcel Dekkar, "Buku Panduan Reka Bentuk Transformer dan Induktor", 2004.
- Pengubahsuai arus elektrik