Khi nhìn vào bên trong một tủ điện lớn hoặc một tủ thiết bị đóng cắt công nghiệp cỡ nặng, người ta dễ dàng cho rằng tất cả các bộ phận đều thực hiện cùng một chức năng cơ bản. Tuy nhiên, việc hạ áp dòng điện khổng lồ và nguy hiểm xuống mức dòng điện nhỏ an toàn và có thể đo lường được đòi hỏi một số thiết kế vật lý riêng biệt. Bạn không thể sử dụng cùng một thiết bị cho một mạch điện thương mại nhỏ 10 ampe như khi sử dụng cho đường cấp điện chính của công ty điện lực có cường độ 4000 ampe. Vì mỗi môi trường điện đều có những điểm khác biệt nhất định, nên trong nhiều thập kỷ qua, các kỹ sư đã phải thiết kế ra nhiều kiểu dáng phần cứng khác nhau. A biến áp dòng điện nó có thể được cố định vĩnh viễn bằng bu-lông, hoặc chỉ đơn giản là quấn lỏng lẻo quanh một sợi dây. Việc hiểu rõ các hình dạng và cấu trúc khác nhau thực sự giúp ta nắm bắt được cách thức giám sát các mạng lưới điện.
Mục lục
Thiết kế truyền thống của máy biến dòng
Khi đa số mọi người nghĩ đến một linh kiện điện truyền thống, họ có lẽ đang hình dung một thứ gì đó giống như một cuộn biến áp dòng điện. Trên thực tế, nó trông giống như một cuộn biến áp thông thường, chỉ là nhỏ hơn mà thôi.
Trong thiết kế này, có một cuộn dây chính được quấn trực tiếp bên trong thiết bị. Dây điện công suất lớn không chỉ đơn thuần đi qua thiết bị; dòng điện thực sự được kết nối trực tiếp với các cực trên thiết bị, đi qua các cuộn dây bên trong, rồi mới đi ra phía bên kia.
Nơi phù hợp nhất
Cấu hình này thường được lắp đặt khi tải điện chính ở mức tương đối thấp. Do dòng điện chính quấn quanh lõi bên trong vài vòng, nên nó đảm bảo độ chính xác rất cao khi đo các tải có giá trị nhỏ. Tuy nhiên, các thiết bị này khá cồng kềnh. Chúng chiếm khá nhiều không gian trên thanh DIN hoặc tấm lưng, điều này có thể gây phiền toái khi phải lắp đặt trong các tủ điện chật chội.
Các biến thể của máy biến áp dòng điện kiểu cửa sổ và kiểu vòng
Cho đến nay, hình dạng phổ biến nhất thường thấy trong các tòa nhà thương mại là thiết bị kiểu cửa sổ (thường được gọi là thiết kế hình xuyến). Về cơ bản, nó chỉ là một chiếc bánh rán bằng nhựa có chứa vật liệu từ tính bên trong.
Khác với phiên bản có cuộn dây, biến áp dòng điện này hoàn toàn không có cuộn dây sơ cấp. Chính sợi cáp điện dày này đóng vai trò như cuộn dây sơ cấp chỉ bằng cách đi thẳng qua lỗ trống ở giữa.
Vẻ đẹp của lõi tách đôi
Một bước đột phá lớn trong phân khúc này chính là biến thể biến áp lõi tách đôi. Với các loại biến áp lõi liền truyền thống, thợ điện phải ngắt kết nối dây nguồn chính, luồn dây qua lỗ và sau đó kết nối lại. Biến áp lõi tách đôi hoàn toàn loại bỏ rắc rối này vì nó có thể mở ra như một bản lề.
Có một số lý do rõ ràng giải thích tại sao những sản phẩm này lại được ưa chuộng đến vậy trong thực tế:
Chúng cho phép lắp đặt hệ thống đo lường năng lượng phụ mà không cần phải ngắt nguồn điện của tòa nhà.
Thời gian lắp đặt về cơ bản đã được rút ngắn từ vài giờ xuống chỉ còn vài phút.
Chúng rất linh hoạt trong trường hợp sau này cần phải điều chỉnh lại đường đi của dây.
Lắp đặt biến dòng điện loại thanh chịu tải nặng
Khi nói đến các nhà máy công nghiệp quy mô lớn hoặc nguồn cấp điện chính cho toàn bộ một tòa nhà chọc trời, người ta không còn sử dụng dây điện thông thường nữa. Thay vào đó, dòng điện được truyền qua các thanh đồng đặc, dày (được gọi là thanh dẫn điện).
Trong những môi trường khắc nghiệt này, người ta sử dụng biến dòng dạng thanh dẫn. Thiết kế này có phần tương tự như kiểu cửa sổ, nhưng mạch sơ cấp chính là chính thanh dẫn đồng hoặc nhôm rắn đó.
Việc lắp đặt các thiết bị này vào một tủ điện lớn thường tuân theo một trình tự cụ thể như sau:
Thanh dẫn điện bằng kim loại được tháo bu-lông tại một mối nối cụ thể trong thời gian toàn bộ cơ sở ngừng hoạt động.
Biến dòng được trượt trực tiếp lên thanh đồng cứng.
Các bu-lông chịu tải nặng được siết chặt lại theo các mức mô-men xoắn quy định để tránh quá nhiệt.
Các dây phụ mảnh được bố trí sao cho cách xa an toàn so với các dây đồng cao áp đang lộ ra ngoài.
Nó rất chắc chắn, bền bỉ và được thiết kế để có thể hoạt động ổn định trong một nhà máy đầy bụi bặm suốt ba mươi hoặc bốn mươi năm.
Các mẫu máy biến áp dòng điện cao áp dùng ngoài trời
Cũng cần lưu ý rằng mọi thứ trông hoàn toàn khác biệt khi đặt ngoài trời. Hãy ghé qua một trạm biến áp ngoài trời, bạn sẽ thấy các thiết bị ở đó không hề giống những chiếc bánh rán nhựa nhỏ xíu. Một máy biến áp dòng điện cao áp cao tới vài mét, được bọc bằng các chất cách điện bằng sứ dày dặn hoặc silicon hiện đại.
Những thiết bị khổng lồ này thường được đổ đầy dầu khoáng cách điện hoặc khí chuyên dụng (như SF6) để ngăn chặn hiện tượng phóng điện bên trong. Chúng đứng sừng sững giữa tuyết lạnh buốt và nắng hè oi ả, liên tục hạ áp nguồn điện thô từ lưới truyền tải. Đây là một loại thiết bị hoàn toàn khác biệt so với các mẫu đặt trong nhà, được chế tạo vô cùng chắc chắn để chịu đựng được những cú sét đánh trực tiếp và các sự cố lưới điện quy mô lớn. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về máy biến dòng, vui lòng đọc Biến dòng là gì?
Câu hỏi thường gặp
Mô hình lõi tách có thể chính xác như mô hình lõi liền khối không?
Nói chung, các loại lõi liền khối có độ chính xác cao hơn một chút do lõi từ là một khối kim loại liền mạch, không có khe hở. Tuy nhiên, nhờ công nghệ sản xuất hiện đại, các bản lề và chốt trên các mẫu lõi tách đôi đã được gia công cực kỳ chắc chắn. Đối với việc giám sát năng lượng thương mại cơ bản và tính cước tiêu chuẩn, sự sụt giảm nhẹ về độ chính xác (thường chỉ chiếm một phần nhỏ của một phần trăm) là hoàn toàn không đáng kể và hoàn toàn xứng đáng với sự tiện lợi khi lắp đặt.
Tại sao một số mẫu cửa sổ lại có hình chữ nhật thay vì hình tròn?
Vấn đề chỉ nằm ở không gian vật lý. Khi phải xử lý các thanh dẫn đồng dày và phẳng hoặc các nhóm cáp song song được bó chặt, một lỗ tròn hoàn hảo đơn giản là không thể vừa vặn. Các mẫu có cửa sổ hình chữ nhật được đúc riêng để có thể trượt vừa khít qua các thanh kim loại phẳng, giúp tiết kiệm không gian quý giá bên trong tủ điện vốn đã chật chội.
Bạn có cần một loại biến dòng điện cụ thể dành cho dòng điện một chiều (DC) không?
Đúng vậy, hoàn toàn chính xác. Tất cả các loại cảm biến truyền thống được đề cập ở trên đều hoàn toàn dựa vào dòng điện xoay chiều (AC) để tạo ra từ trường. Về mặt kỹ thuật, chúng không thể đo được dòng điện một chiều. Nếu một trang trại năng lượng mặt trời hoặc một cơ sở lưu trữ pin cần đo các tải dòng điện một chiều có công suất lớn, họ phải sử dụng các công nghệ hoàn toàn khác, chẳng hạn như cảm biến hiệu ứng Hall, vốn được thiết kế riêng cho các hệ thống điện không dao động.
