Đường Cong Từ Hóa của Máy Biến Dòng (CT): Nguyên Lý Hoạt Động, Các Vùng và Tầm Quan Trọng

Máy Biến Dòng là gì?

Máy biến dòng (CT) là một thành phần quan trọng trong hệ thống điện, thường được sử dụng cho mục đích đo lường và bảo vệ.
Độ chính xác và hiệu suất của CT phụ thuộc đáng kể vào đặc tính từ của lõi. Đường cong từ hóa của CT thể hiện mối quan hệ giữa dòng kích từ thứ cấp (IM) và điện áp kích từ thứ cấp (VS).
Hiểu rõ đường cong này là điều cần thiết khi lựa chọn CT phù hợp cho đo lường hoặc bảo vệ.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của CT, đường cong từ hóa và ba vùng làm việc:

Vùng chưa bão hòa
Vùng trung gian
Vùng bão hòa

Nguyên Lý Hoạt Động của CT

CT có 2 cuộn dây (sơ cấp và thứ cấp) quấn quanh lõi từ.
Khi dòng điện xoay chiều (AC) sơ cấp (IP) chạy qua, nó tạo ra từ trường.
Từ trường này sinh ra điện áp (VS) ở cuộn thứ cấp.
Nếu cuộn thứ cấp được nối với tải (rơ-le, đồng hồ đo, v.v.), sẽ có dòng thứ cấp (IS) chạy qua, tạo ra từ thông ngược chiều.
Sự đối kháng này giúp duy trì mật độ từ thông ở mức kiểm soát, đảm bảo biến đổi dòng điện chính xác.

Lưu ý: Nếu để hở mạch cuộn thứ cấp của CT, điện áp có thể tăng rất cao do lõi bị bão hòa, gây nguy hiểm và hỏng thiết bị.
Vì vậy, cuộn thứ cấp của CT luôn phải được ngắn mạch hoặc nối với tải.

Đọc thêm: Rơ-le Buchholz trong Máy Biến Áp

Mạch Tương Đương của CT

Mạch tương đương của CT gồm:

I1 – Dòng sơ cấp
I2 = Kn × I1 – Dòng thứ cấp trong CT lý tưởng
IS – Dòng thứ cấp thực tế
IM – Dòng từ hóa
E – Suất điện động cảm ứng
VS – Điện áp đầu ra thứ cấp
LM – Cảm kháng từ hóa (lõi bão hòa)
RCT – Điện trở thứ cấp của CT
RP – Điện trở tải (Burden)

Đường Cong Từ Hóa là gì?

Đường cong từ hóa (hay đường cong B-H) biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ từ thông (B) và lực từ hóa (H) trong vật liệu từ.
Đường cong này cho thấy đặc tính từ của vật liệu, bao gồm khả năng từ hóa, độ từ dư, lực kháng từ và mức bão hòa dưới từ trường mạnh.
Đây là yếu tố quan trọng khi chọn vật liệu cho máy biến áp và động cơ.

Đường Cong Từ Hóa của CT

Đường cong từ hóa cho thấy sự thay đổi của dòng từ hóa (IM) theo điện áp thứ cấp. Nó giúp xác định điểm gối (knee-point voltage) và đặc tính bão hòa của CT.
Đường cong được chia thành 3 vùng:

Vùng chưa bão hòa
- CT sử dụng dòng từ hóa rất nhỏ.
- Dòng thứ cấp gần như tỷ lệ với dòng sơ cấp.
- Sai số tỷ số thấp, đảm bảo đo chính xác.
- CT cấp đo lường (0.1s, 0.2s, 0.5s, 1.0s) hoạt động trong vùng này.
- Ứng dụng: đồng hồ điện năng, ampe kế, công suất kế, đo lường chính xác.
Vùng trung gian
- Khi dòng sơ cấp tăng, dòng từ hóa cũng tăng.
- Quan hệ giữa dòng sơ cấp và thứ cấp trở nên phi tuyến.
- CT vẫn đảm bảo độ chính xác đủ cho bảo vệ.
- CT cấp bảo vệ hoạt động trong vùng này, đặc biệt khi xảy ra sự cố với dòng sơ cấp lên đến kA.
- Ứng dụng: rơ-le bảo vệ, máy cắt, bảo vệ so lệch.
Vùng bão hòa
- Đường cong gần như nằm ngang.
- Dòng từ hóa tăng mạnh, dòng thứ cấp bị méo dạng.
- Sai số tỷ số rất lớn.
- Không thể đo lường hoặc bảo vệ chính xác.
- CT không được phép hoạt động trong vùng này dù là điều kiện bình thường hay sự cố.

Đọc thêm: Danh sách kiểm tra bảo dưỡng máy biến áp ngâm dầu

Tầm Quan Trọng của Đường Cong Từ Hóa CT

Đảm bảo đo lường chính xác của CT.
Ngăn ngừa rơ-le bảo vệ hoạt động sai khi có sự cố.
Giúp chọn điện áp điểm gối của CT cho từng ứng dụng.
Giảm nguy cơ bão hòa, đảm bảo an toàn và độ tin cậy hệ thống.

Kết Luận

Đường cong từ hóa của CT quyết định độ chính xác và độ tin cậy.
Hoạt động trong vùng chưa bão hòa đảm bảo đo lường chính xác, vùng trung gian cho phép rơ-le bảo vệ làm việc khi có sự cố.
Tuyệt đối không để CT hoạt động trong vùng bão hòa vì sẽ gây sai số lớn và bảo vệ kém hiệu quả.

Lời khuyên: