Tìm hiểu biến dòng là gì? Cấu tạo, phân loại và công dụng

Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị với điện áp phù hợp là điều mà người tiêu dùng cần cân nhắc. Máy biến dòng xuất hiện để điều chỉnh cường độ dòng điện theo nhu cầu của người sử dụng. Vậy biến dòng là gì? Hãy cùng công ty Hoàng Thiên Phú tìm hiểu sâu hơn về máy biến dòng nhé! 

1. Biến dòng là gì? 

Biến dòng, còn gọi là máy biến dòng, trong tiếng Anh là Current Transformer (viết tắt là CT). Đây là một thiết bị điện được sử dụng để chuyển đổi dòng điện lớn ở mạch chính thành dòng điện nhỏ hơn, thường là 5A hoặc 1A, ở mạch phụ. 

Bảng thông số cơ bản của máy biến dòng:

Tham khảo: Relay là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng 

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Các thành phần chính của máy biến dòng bao gồm:

• Dòng điện sơ cấp (Primary current): Dòng điện ở bên vào.
• Cuộn dây thứ cấp (Secondary Winding): Cuộn dây ở bên ra.
• Lõi rỗng (Hollow Core): Phần lõi bên trong.
• Đồng hồ đo dòng (Ammeter): Thiết bị dùng để đo dòng điện.

Nguyên lý hoạt động: 

Biến dòng hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên trong lõi từ, từ đó cảm ứng ra dòng điện trong cuộn dây thứ cấp. Giá trị dòng điện thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số số vòng dây giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, qua đó giúp biến đổi dòng điện lớn ở mạch sơ cấp thành dòng điện nhỏ hơn để đo lường và giám sát. 

Biến dòng hoạt động chủ yếu theo 2 chế độ: chế độ hở mạch và chế độ ngắn mạch.

• Chế độ hở mạch thứ cấp: Khi cuộn thứ cấp hở mạch, phía này sẽ phát sinh điện áp cảm ứng với biên độ rất cao, có thể gây nguy hiểm cho con người và các thiết bị ở phía thứ cấp. Để ngăn chặn tình trạng bão hòa trong mạch từ, người ta thường chế tạo biến dòng tuyến tính hay còn gọi là biến dòng có khe hở không khí.
• Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp: Tỷ lệ giữa dòng ngắn mạch sơ cấp và dòng định mức được gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số này cao, sai số của CT sẽ gia tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc tải. Thông thường, trong mạch bảo vệ, bội số dòng điện của CT cần phải đạt mức sao cho sai số của nó không vượt quá 10%.  

Tỷ số dòng điện của biến dòng tỉ lệ nghịch với số vòng dây được quấn, vì vậy có thể điều chỉnh tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn ở cả các cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp.

3. Các loại máy biến dòng

Thiết bị này hiện nay được phân loại theo cấu tạo, bao gồm 3 loại chính: 

3.1. Dạng vòng/dạng xuyến

Trong cuộn sơ cấp, không có “vòng” được thiết kế ở đây. Do đó, cường độ dòng điện trong mạch sẽ được truyền hoặc chạy qua khe cửa hoặc lỗ hổng của “vòng” trong biến dòng. Hiện nay, một số máy biến dòng dạng vòng đã được trang bị chi tiết “chốt chẻ”, cho phép lỗ hổng hoặc khe cửa của biến dòng có thể mở ra, cài đặt và đóng lại mà không cần phải ngắt mạch. 

3.2. Dạng dây quấn

Cuộn sơ cấp của biến dòng sẽ được nối trực tiếp với các dây dẫn để đo cường độ dòng điện trong mạch. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ lệ vòng dây quấn của biến dòng. 

3.3. Dạng thanh cái/khối

Loại này được sử dụng trong các dây cáp và thanh cái của mạch điện chính. Nó tương tự như cuộn sơ cấp nhưng chỉ có một vòng quay duy nhất. Nó hoàn toàn tách biệt với nguồn điện áp cao trong hệ thống và luôn kết nối với cường độ dòng điện trong thiết bị điện. 

Hiện nay, máy biến dòng và ampe kế được kết hợp sử dụng như một bộ đôi. Trong đó, máy biến dòng được thiết kế để cung cấp một dòng điện thứ cấp ổn định, đảm bảo rằng ngay cả khi cường độ dòng điện đạt đến mức tối đa cũng không vượt qua giới hạn cho phép của ampe kế. 

Tìm hiểu thêm: Terminal trong điện là gì? Cấu tạo và cách chọn phù hợp

4. Ứng dụng của máy biến dòng

Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong đời sống với các ứng dụng cụ thể như sau:

• Là thiết bị thiết yếu trong hệ thống giám sát và đo lường năng lượng điện. Vì vậy, có nhiều thiết bị sử dụng máy biến dòng, chẳng hạn như đồng hồ đo điện, máy đo công suất, thiết bị watt kế và rơle bảo vệ,…
• Được sử dụng cho lưới điện siêu cao áp nhằm giảm chi phí cho cách điện của các máy biến dòng truyền thống.
• Có thể ứng dụng trong các loại dây cáp và thanh cái của mạch điện chính, tương tự như cuộn sơ cấp, nhưng chỉ với một vòng dây duy nhất. Chúng hoàn toàn tách biệt khỏi nguồn điện áp cao trong hệ thống và luôn kết nối với cường độ dòng điện tải trong thiết bị điện.

5. Cách đấu biến dòng vào đồng hồ Ampe

Để đấu biến dòng (CT – Current Transformer) vào đồng hồ Ampe, ta cần kết nối hai đầu thứ cấp của nó (ký hiệu S1, S2 hoặc K, L) theo hình thức song song vào hai cọc tín hiệu của đồng hồ Ampe. Sau đó, cần phải dẫn dây cáp điện tải chính đi qua lỗ ở giữa của biến dòng. 

Xem thêm: Đồng hồ ampe kế là gì? Cấu tạo, nguyên lý vận hành và cách dùng

Qua bài viết, hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn biến dòng là gì, từ cấu tạo, phân loại, thông số cơ bản đến công dụng của thiết bị trong hệ thống điện. Nếu cần tư vấn hoặc tìm mua biến dòng, bạn liên hệ Hoàng Thiên Phú 0909 909 149 để được hỗ trợ lựa chọn thiết bị điện phù hợp.