Tính Toán Tải Trọng Biến Áp Dòng: Điện Trở Dây Dẫn, VA và Ví Dụ Thực Tế
Cách tính tải trọng biến dòng hiện tại cộng thêm trở kháng của tất cả các thiết bị kết nối vào mạch thứ cấp và chuyển đổi nó thành công suất biểu kiến tại dòng thứ cấp đã cho. Đối với mạch chủ yếu mang tính trở, tải trọng tính bằng volt-ampere là S = I²R. Bao gồm toàn bộ đường dây ra vào, đầu vào đồng hồ, khối thử nghiệm và các kết nối. Sau đó so sánh kết quả với điều kiện chính xác do nhà sản xuất CT công bố, không chỉ dựa vào số VA lớn nhất trên trang catalogue. Phép tính này hỗ trợ các CT đo dòng theo phương pháp truyền thống; cảm biến đo điện áp và cuộn Rogowski yêu cầu các cấu hình đầu vào khác nhau.
Thiết lập giới hạn mạch thứ cấp
Bắt đầu với bản vẽ đã được phê duyệt và mã mô hình chính xác của biến áp và đồng hồ. Xác định lõi nào cung cấp nguồn cho thiết bị nào và liệu mạch thứ cấp có được xếp hạng cho một ampe, năm ampe hay giá trị khác không. Đây là các đầu vào thiết kế, không phải các thiết lập để đoán dựa trên một bức ảnh. Tỷ lệ chính như 400/5 không tự nó cho biết trở kháng thứ cấp được phép, lớp chính xác, phạm vi tần số hoặc hiệu suất khi tải nhẹ.
Theo dõi các dây dẫn thứ cấp từ các đầu cuối của CT qua từng thiết bị nối tiếp và trở lại biến áp. Phân biệt mạch bên ngoài này với trở kháng dây quấn của CT. Tải trọng bên ngoài là tải kết nối; trở kháng dây quấn trở nên quan trọng trong phân tích kích thích hoặc bảo vệ toàn diện hơn. Không cộng âm thầm trở kháng dây quấn vào số tải trọng bên ngoài rồi so sánh tổng với một thông số kỹ thuật được định nghĩa khác.
The Giới thiệu của OpenEnergyMonitor về cảm biến CT phân biệt các cấu hình đo dòng và đo điện áp và giải thích tại sao mạch thứ cấp lại quan trọng. Xác nhận kiến trúc đầu ra trước khi áp dụng phép tính tải trọng dòng truyền thống; một điện trở tải nội bộ trong cảm biến đo điện áp thay đổi giao diện đang được đánh giá.
Thu thập các đầu vào trước khi mở trình tính toán
Ghi lại dòng thứ cấp, vật liệu dây dẫn, điện trở dây dẫn trên mỗi đơn vị chiều dài tại nhiệt độ tham chiếu đã nêu, chiều dài đường đi một chiều, nhiệt độ vận hành dự kiến và mọi tải trọng của các đầu vào kết nối. Lấy dữ liệu đầu vào của đồng hồ từ tài liệu kỹ thuật hiện tại của nó. Một bộ kết nối truyền thông, kích thước bảng điều khiển hoặc kiểu hiển thị không cung cấp bằng chứng về trở kháng của đầu vào điện.
Chiều dài tuyến dây cần bao gồm các đoạn đi lên dọc, vòng đầu cuối, đường đi quanh các khoang và chiều dài dự phòng sẽ thực sự được lắp đặt. Khoảng cách thẳng từ tủ đến CT có thể đánh giá thấp mạch thực tế. Sử dụng dữ liệu trở kháng của cấu trúc dây dẫn đã chọn thay vì mượn giá trị từ kích thước dây dẫn không liên quan. Nếu chỉ có dữ liệu trở kháng danh nghĩa của dây dẫn, hãy nêu rõ giới hạn đó và yêu cầu lịch trình dây cuối cùng trước khi chấp nhận thiết kế.
Ghi chú xem dây dẫn trở về có dành riêng hay chia sẻ trong một cấu hình thứ cấp cụ thể. Ví dụ đơn giản hai dây dưới đây giả định dây dẫn ra và trở về dành riêng. Các cấu hình sao ba pha nối sao cần phân tích các đường pha và trung tính thực tế; không áp dụng một hệ số tùy ý là hai cho mọi cấu hình mà không kiểm tra bản vẽ.
Chuyển đổi mỗi mục sang cơ sở nhất quán
Đối với mạch dẫn có tính chất thuần trở, tính toán R_dẫn = 2 × L × r, trong đó L là chiều dài tuyến đường một chiều tính bằng mét và r là điện trở tính bằng ohm trên mét. Hệ số hai phản ánh dây dẫn trở về trong cấu hình đã nêu. Tải trọng dây dẫn là S_dẫn = I_thứ cấp² × R_dẫn, đơn vị VA.
Khi tải trọng của thiết bị được chỉ định trực tiếp bằng VA cùng với dòng điện thứ cấp định mức, hãy bao gồm dựa trên cơ sở đó. Khi cung cấp trở kháng và hệ số công suất, làm việc với điện trở và phản kháng: Z_tổng = ΣR + jΣX, tiếp theo là S_tổng = I² × |Z_tổng|. Việc cộng các cường độ VA riêng lẻ có thể làm mờ mối quan hệ pha. Một phép ước lượng điện trở nên được xác định rõ ràng như vậy và chỉ sử dụng khi thông tin thành phần hỗ trợ.
The Ghi chú kỹ thuật của NIST về hiệu chuẩn biến dòng điện cung cấp bối cảnh đo lường chuyên môn cho hành vi của biến dòng điện và tải phụ. Một bảng tính tải trọng trường là một hồ sơ thiết kế, không phải là thay thế cho hiệu chuẩn hoặc chứng nhận độ chính xác bao phủ các điều kiện vận hành thực tế.
| Mục mạch | Bằng chứng cần thiết | Xử lý trong bảng tính |
|---|---|---|
| Dây dẫn thứ cấp | Đường dẫn thực tế, điện trở cáp và cơ sở nhiệt độ | Tính điện trở cho toàn bộ mạch |
| Dòng vào của đồng hồ đo | VA hoặc trở kháng tại công suất đầu vào đã khai báo | Chuyển đổi theo cùng một cơ sở dòng điện |
| Khối thử nghiệm và các cực nối | Điện trở đã được ghi nhận hoặc khoản trừ hợp lý | Bao gồm mọi đường dây nối nối tiếp thực sự được sử dụng |
| Thiết bị bổ sung | Thông số kỹ thuật đầu vào và kết nối đã được phê duyệt | Tính lại toàn bộ mạch nối tiếp |
| CT chính nó | Lớp chính xác và điều kiện tải tối đa cho phép | So sánh tải ngoài với tuyên bố áp dụng |
Bảng này là danh sách kiểm tra tài liệu hơn là danh sách các thông số của thành phần giả định. Dữ liệu thiếu sót nên vẫn hiển thị thay vì bị thay thế bằng các số không tiện lợi.
Ví dụ minh họa: dòng thứ cấp năm ampe
Giả sử một mạch hai dây riêng biệt minh họa với tuyến đường một chiều dài 20 m, điện trở cáp là 0.008 ohm/m tại nhiệt độ tính toán đã chọn, tải của đồng hồ là 0.5 VA ở 5 A, và một điện trở nối tiếp bổ sung đã được ghi nhận là 0.02 ohm cho đường thử nghiệm. Các dữ liệu này là giả định; chúng không phải là thông số sản phẩm CNBYG hoặc giá trị cáp chung.
Điện trở của dây dẫn là 2 × 20 × 0.008 = 0.32 ohm. Ở 5 A, dây dẫn đóng góp 25 × 0.32 = 8 VA. Điện trở của đường thử nghiệm bổ sung đóng góp 25 × 0.02 = 0.5 VA. Với tải đồng hồ trở giả định, tổng cộng là 8 + 0.5 + 0.5 = 9 VA. Điện trở tương đương của trở ngoài là 9/25 = 0.36 ohm.
Câu trả lời đó không xác lập được một phép thử. So sánh nó với tuyên bố chính xác về độ chính xác của CT, bao gồm phạm vi tải, hệ số công suất tải, phạm vi dòng điện và tần số. Nếu điều kiện cho phép không bao gồm mạch tính toán, rút ngắn đường đi, xem xét lại dây dẫn, di chuyển đồng hồ hoặc chọn một cấu hình đo phù hợp. Thay đổi tỷ lệ CT chỉ để có tải danh mục lớn hơn có thể làm giảm hiệu suất hữu ích ở dòng điện bình thường của nhà máy.
Tại sao một ampe thay đổi đóng góp của dây cáp
Đối với mạch dẫn 0.32 ohm cùng, một dòng thứ cấp 1 A tạo ra 1² × 0.32 = 0.32 VA tải dẫn. Tính toán tương ứng với 5 A tạo ra 8 VA. Tỷ lệ là hai mươi lăm vì dòng điện được bình phương. So sánh này áp dụng cho cùng một điện trở dây dẫn; nó không có nghĩa rằng mọi cài đặt 1 ampe đều có độ chính xác tổng thể tốt gấp hai mươi lăm lần.
Một CT 1 ampe phải cung cấp cho một đầu vào được thiết kế cho tín hiệu đó, và các điều kiện chính xác của nó phải được kiểm tra. Tải đồng hồ cũng có thể khác nhau giữa các biến thể. Tính lại với các thông số kỹ thuật của cặp đề xuất. Không kết nối biến áp 1 ampe vào đầu vào 5 ampe và giả định rằng việc nhập tỷ lệ sơ cấp mới sẽ sửa chữa sự không phù hợp về điện.
Nhiệt độ của cáp thay đổi điện trở, và điện trở thay đổi tải bên ngoài. Nếu tính toán đã gần sát giới hạn cho phép, giả định về nhiệt độ của cáp ở nhiệt độ phòng có thể che giấu một vấn đề thực tế. Sử dụng dữ liệu nhiệt độ của nhà sản xuất cáp hoặc một phép chỉnh sửa kỹ thuật được phê duyệt, và giữ lại cả tính toán tham chiếu và nhiệt độ vận hành để xem xét.
Tải chính xác không phải là một thiết kế bảo vệ
Biến áp đo lường và biến áp bảo vệ phục vụ các nhiệm vụ khác nhau. Kiểm tra tải cho đồng hồ bảng điều khiển công nghiệp không xác lập hiệu suất bảo vệ trong quá trình dòng lỗi, phản ứng tức thời, điện áp điểm gối hoặc khả năng chống quá tải. Những câu hỏi này yêu cầu lớp CT phù hợp, dữ liệu kích thích, điều kiện lỗi và phương pháp kỹ thuật bảo vệ.
Tương tự, giảm tải bên ngoài không phải là một giải pháp toàn diện. Một số tuyên bố về độ chính xác áp dụng trong phạm vi tải và hệ số công suất xác định. Xác nhận các điều kiện đó thay vì diễn giải tải danh định như một mục tiêu mà mọi mạch phải tiếp cận hoặc như một quyền không giới hạn để thêm thiết bị. Một thay đổi thiết kế loại bỏ một thiết bị đo cần được đánh giá cẩn thận như một thay đổi thêm một thiết bị.
Đối với quyết định thiết bị rộng hơn, sử dụng Hướng dẫn lựa chọn CT cho đồng hồ đa chức năng. Trang này cung cấp bảng tính tải chi tiết; hướng dẫn lựa chọn cũng đề cập đến phạm vi dòng sơ cấp, phù hợp cơ khí và khả năng tương thích đầu vào.
Xác minh an toàn và giữ bằng chứng
Kiểm tra và đo lường mạch thứ cấp thuộc về quy trình được phê duyệt do nhân viên có trình độ thực hiện. Hướng dẫn an toàn điện HSE cung cấp bối cảnh chung về năng lực và công việc điện an toàn. Không bao giờ mở mạch thứ cấp của một CT thông thường khi mạch sơ cấp của nó đang cấp điện. Đo điện trở yêu cầu một mạch được cách ly phù hợp và xử lý đúng các thiết bị ngắn mạch và thử nghiệm. Bài viết này không cung cấp trình tự ngắt kết nối sống.
Trước khi bàn giao, đối chiếu tính toán với chiều dài cáp đã lắp đặt và các thiết bị đã kết nối. Ghi lại sơ đồ dây cuối cùng, loại cáp, điện trở đo hoặc ghi chép, thông số kỹ thuật đầu vào, nhiệt độ tính toán, bảng tên của CT và người xem xét. Nếu cần thử nghiệm so sánh, xác định thiết bị tham chiếu và cơ sở chấp nhận trước khi đo. Một phép đọc đồng hồ hợp lý không chứng minh độ chính xác.
The hướng dẫn an toàn mở mạch thứ cấp giải thích lý do tại sao mạch CT phải được kiểm soát chặt chẽ. Đối với việc xem xét lắp đặt, hướng dẫn đấu dây đồng hồ đa chức năng bao gồm liên kết pha và tỷ lệ mở rộng. Những kiểm tra này bổ sung cho tính toán tải trọng mà không thay thế nó.
Chỉ định chuỗi đo trong yêu cầu báo giá (RFQ)
Khi hỏi về một thiết bị CNBYG BY194, cung cấp chính xác chức năng và biến thể đầu vào cần thiết, tỷ lệ CT đề xuất và loại, dòng điện bình thường và tối đa dự kiến, chiều dài tuyến đường và tải trọng bên ngoài đã tính toán. Yêu cầu xác nhận bằng văn bản về khả năng tương thích và các điều kiện chính xác áp dụng. Bức ảnh tham khảo minh họa ngoại thất sản phẩm; nó không xác định mức đầu vào CT cụ thể.
Bao gồm ghi chú kiểm soát thay đổi: thêm một chỉ báo thứ hai, mở rộng dây dẫn hoặc di chuyển đồng hồ yêu cầu tính toán lại. Điều này làm cho bảng tính hữu ích sau khi vận hành thử hơn là để nó như một phụ kiện mua hàng riêng biệt. Người bảo trì trong tương lai nên có thể xác định được giả định nào đã thay đổi và bằng chứng nào cần thiết để chấp nhận mạch đã chỉnh sửa.
Học hỏi thêm: nguyên lý biến áp đo lường
Bài học dưới đây của NPTEL IIT Kharagpur giải thích nguyên lý của biến áp dòng và biến áp điện áp. Nó cung cấp bối cảnh học tập cho cuộc thảo luận về mạch thứ cấp; các tài liệu thiết bị được phê duyệt điều chỉnh việc lắp đặt.
Các câu hỏi thường gặp
Gánh Nặng của CT có giống với dòng tải chính không?
Số. Tải trọng mô tả tải kết nối với mạch thứ cấp của CT. Dòng điện sơ cấp xác định dòng điện thứ cấp thông qua tỷ lệ biến áp, trong khi trở kháng thứ cấp kết nối xác định tải trọng mà CT phải điều khiển.
Tôi có nên bao gồm cả hai dây dẫn cáp không?
Bao gồm toàn bộ đường dẫn dòng điện thực tế. Một mạch thứ cấp hai dây riêng biệt có dây dẫn ra và dây dẫn trở về, trong khi các cấu hình chia sẻ trở về yêu cầu phân tích các kết nối và điều kiện tải cụ thể của chúng.
Tôi có thể thêm tải của hai đồng hồ đo trực tiếp không?
Chỉ sau khi xác nhận kết nối được phê duyệt, cơ sở dòng điện chung và giả định trở kháng. Khi phản ứng cảm ứng đầu vào quan trọng, thêm trở kháng phức tạp trước khi tính công suất biểu kiến thay vì cộng các độ lớn VA không liên quan.
Kết quả dưới công suất định mức VA của CT có chứng minh độ chính xác không?
Không. Kết quả phải nằm trong điều kiện chính xác đã công bố của CT, bao gồm phạm vi dòng điện, phạm vi tải, hệ số công suất và tần số. Việc lắp đặt, cực tính và hiệu suất của đồng hồ cũng ảnh hưởng đến chuỗi đo lường hoàn chỉnh.