BIẾN DÒNG ĐO LƯỜNG | Tìm hiểu các loại biến dòng đo lường dòng điện

Biến dòng đo lường hay cảm biến dòng điện là thiết bị dùng để đo cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn. Như là dòng điện 5A, 10A, 15A, 20A, 50A….hoặc một số dòng động cơ công suất lớn 100A, 300A…Sau đó, tín hiệu dòng này sẽ được chuyển thành các dạng tín hiệu tương tự như 4-20mA, 0-10V. Hay thậm chí là truyền thông Modbus RS485.

Những tín hiệu này sẽ được truyền về PLC, được phục vụ cho việc giám sát dòng điện. Hoặc dùng để hiển thị dòng điện đang chạy trong đường dây lên màn hình hiển thị. Chung quy lại, biến dòng hay cảm biến dòng điện sẽ được chuyển đổi sang các dạng tín hiệu khác. Trong bài viết này, cùng mình tìm hiểu thêm về các loại biến dòng nhé.

Phân loại các biến dòng đo lường

Hoạt động của biến dòng (current transformer) dựa trên nguyên lý điện từ cảm ứng. Biến dòng là một thiết bị điện tử được sử dụng để đo lường dòng điện qua một dây dẫn. Mà không cần phải tiếp xúc trực tiếp với dòng điện đó.

Biến dòng bao gồm một lõi sắt mềm và hai cuộn dây dẫn quấn xung quanh lõi. Một trong những cuộn dây dẫn được gọi là cuộn dây đầu vào và được kết nối với dây dẫn cần đo dòng điện. Cuộn dây dẫn còn lại được gọi là cuộn dây đầu ra và được kết nối với một bộ đo dòng điện.

Khi dòng điện chạy qua dây dẫn đầu vào, nó tạo ra một lưu lượng từ xung quanh lõi sắt mềm. Sự thay đổi của lưu lượng từ này tạo ra một điện áp trong cuộn dây đầu ra. Điện áp này được đo bởi bộ đo dòng điện để xác định giá trị dòng điện đang chạy qua dây dẫn đầu vào.

Xem thêm bài viết: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo biến dòng đo lường

Biến dòng đo lường hạ thế

Biến dòng đo lường hạ thế (Low Voltage Current Transformer – LVCT) cũng dựa trên nguyên lý điện từ cảm ứng tương tự như các loại biến dòng khác. Một biến dòng hạ thế gồm một lõi sắt mềm và hai cuộn dây dẫn được quấn xung quanh lõi.

Tiếp đến, một trong những cuộn dây dẫn (điện áp thứ cấp) được kết nối đến bộ đo và một trong những cuộn dây dẫn còn lại (dòng thứ cấp) được kết nối đến mạch cần đo dòng điện. Khi dòng điện chạy qua mạch cần đo dòng điện, nó tạo ra một lưu lượng từ trong lõi sắt mềm.

Lưu lượng từ này lại tạo ra một điện áp trong cuộn dây thứ cấp, theo đó cuộn dây thứ cấp đưa ra một dòng điện phụ thuộc vào dòng điện đầu vào và tỷ lệ cuộn số giữa cuộn dây điện áp và cuộn dây dòng điện. Ví dụ, nếu một biến dòng hạ thế có tỷ lệ cuộn số 20:1 (20 lần). Thì khi dòng điện đầu vào là 100A, thì đầu ra của biến dòng sẽ là 5A. Điều này cho phép đo lường dòng điện đầu vào một cách chính xác hơn, đồng thời giảm thiểu nguy cơ cháy nổ và hư hỏng của thiết bị.

Biến dòng đo lường trung thế

Biến dòng trung thế (Medium Voltage Current Transformer – MVCT) là một thiết bị đo lường dòng điện trong các hệ thống điện trung thế. Cụ thể, biến dòng trung thế được thiết kế để đo lường dòng điện đầu vào trong các hệ thống điện có điện áp trung thế từ 1kV đến 72.5kV.

Biến dòng trung thế có cấu trúc tương tự như biến dòng hạ thế, gồm một lõi sắt mềm và hai cuộn dây dẫn được quấn xung quanh lõi. Tuy nhiên, biến dòng trung thế có khả năng chịu được điện áp cao hơn so với biến dòng hạ thế, do đó nó thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu đo lường dòng điện ở điện áp cao hơn.

Biến dòng đo lường Analog

Biến dòng đo lường Analog lại được dùng cho các loại dòng điện chạy trong dây dẫn. Không giống như biến dòng hạ thế hay trung thế, nó là loại dùng để biến đổi dòng điện cao sang dòng điện thấp. Còn loại biến dòng analog này sẽ cho ra tín hiệu tương tự 4-20mA.

Về nguyên lý hoạt động cũng tương tự như bao loại biến dòng khác. Nhưng còn mục đích sử dụng sẽ được dùng cho các dòng điện điện như là 5A, 10A, 15A, 20A…300A…600A…Sau đó các dạng tín hiệu này sẽ được chuyển thành tín hiệu 4-20mA.

Với các loại biến dòng này, chúng được sử dụng để giám sát dòng điện thông qua bộ PLC. Hoặc các bộ hiển thị tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V được lắp trên tủ điện.

Biến dòng đo lường ModBus

Biến dòng đo lường ModBus RS485 được sử dụng tương tự như loại biến dòng Analog. Tuy nhiên, thay vì ra tín hiệu 4-20mA thì nó sẽ cho ra tín hiệu ModBus RS485. Được dùng để truyền thông tín hiệu thẳng về các bộ PLC hay dùng để giám sát từ xa thông quá địa chỉ ModBus – Slave.

Tìm hiểu một số loại biến dòng công nghiệp

Như các bạn đã biết, là chúng ta sẽ có 4 loại biến dòng khác nhau để sử dụng trong nhà máy. Cùng mình tìm hiểu thêm các loại biến dòng thường dùng khác

Biến dòng dạng dây

Biến dòng dạng dây hay biến dòng dạng vòng là loại biến dòng hay được lắp cho các thanh bar hay những đường dây có đường kính lớn. Xét về nguyên lý hoạt động của loại biến dòng dạng dây này cũng tương đồng với các loại biến dòng khác.

Biến dòng 100/5A

Biến dòng 100/5A là loại biến dòng hạ thế. Được ứng dụng cho việc đo lường dòng dây điện tối đa 100A. Nếu như hơn thì nó sẽ luôn cho tín hiệu ra là 5A hoặc cho tới khi nó bị hư luôn con biến dòng. Do đó anh em nào đi mua thiết bị nên để ý giới hạn mức dòng của nó đo được nhé.

Nếu dùng loại biến dòng cho các loại dòng điện trong dây điện 70 hoặc 80A cũng đều phù hợp hết nhé.  Tuy nhiên bù lại, vì tỷ số của loại biến dòng này là 20:1. Nên tín hiệu ngõ ra tương ứng của nó sẽ là 4A chứ không phải 5A nhé các bạn.

Biến dòng 400/5A

Biến dòng hạ thế 400/5A lại được phù hợp để đo dòng đường dây tối đa là 400A chuyển thành 5A. Loại này thì độ tỉ lệ nó lơn hơn, là 80:1. Nên nếu dòng điện trong đường dây dẫn là 380A thì tín hiệu dòng ra của nó sẽ là 4,75A.

Ứng dụng hay dùng để đo dòng điện lớn cho các động cơ chịu tải công suất lớn. Nhằm giám sát dòng điện chạy cho động cơ bơm có ổn định hay không?

Biến dòng 800/5A

Biến dòng hạ thế 800/5A được dùng để chuyển đổi các dòng điện 800A thành dòng điện 5A. Hiển nhiên, dòng điện tối đa là 800 Ampe và nếu dùng cho các dòng điện tiệm cận như là 780, 770 Ampe thì vẫn được.  Tuy nhiên, bạn cũng phải nên nhớ khi dùng các dòng như vậy thì ngõ ra của nó sẽ không tương ứng được 5A.

Biến dòng 1000/5A

Tương tự với biến dòng hạ thế 1000/5A, được dùng để chuyển đổi dòng điện 1000A thành 5A. Hầu như, việc sử dụng dòng điện 1000Ampe này được dùng để đo dòng điện công suất cực lớn. Như là tại các khu đập thủy điện, nhà máy điện…Mục đích sử dùng đẻ đo lường đượ dòng điện hiện tại ra là bao nhiêu.

Biến dòng T201 4-20mA

Loại biến dòng ngõ ra tín hiệu Analog 4-20mA được sử dụng nhiều để truyền về PLC. Những loại biến dòng này sẽ được sử dụng trực tiếp cho các dòng điện như là 5A, 10A, 15A, 20A…50A…100A sang tín hiệu Analog.

Cũng tương tự như loại biến dòng 400/5A, 800/5A…1000/5A thêm bộ chuyển đổi tín hiệu 5A sang 4-20mA. Như thế tín hiệu mới về PLC hay thiết bị tương tự khác. Nhưng, với bộ trên thì chúng ta sẽ tiết kiệm chi phí cũng như thời gian lắp đặt hơn. Vì nó vốn dĩ chuyển đổi trực tiếp qua dòng tín hiệu Analog.

Một nhược điểm đáng chú ý cho loại này chính là nó chỉ phù hợp cho các đường dây điện có đường kính tương ứng. Hầu như, các bộ biến dòng này có đường kính không lớn. Do đó, nếu dùng cho các thanh bar hay dùng cho đường dây điện phi 25 gì đó. Buộc phải dùng dạng dây hoặc bộ biến dòng khác phù hợp hơn.

Nhìn chung, biến dòng T201 này được sử dụng để đo lường dòng điện khoảng từ 5A đến 300A. Thành tín hiệu 4-20mA ở Passive hoặc Active về PLC hay bất kỳ bộ hiển thị nào. Thế nên, ứng dụng cho những bộ này sẽ dùng để giám sát điện năng tiêu thụ. Thì hiệu quả của nó tốt hơn khi dùng biến dòng hạ thế.

Xem thêm bài viết: Tìm hiểu ứng dụng và cách chọn biến dòng 1 pha và 3 pha 

Biến dòng T203 ModBus RS485

Cũng như loại biến dòng T201 Analog. Đối với bộ biến dòng T203 RS485, thay vì dòng ra là tín hiệu tương tự 4-20mA thì nó là dạng tín hiệu địa chỉ ModBus. Truyền thông tín hiệu ModBus luôn là dạng truyền thông tín hiệu tối ưu được nhiều nhà máy sử dụng.

Bởi vì trên cùng một đường truyền nó có thể kết nối được nhiều thiết bị chung với nhau. Không những vậy, còn phù hợp trong việc truyền thông ModBus TCP/IP. Hay đọc tín hiệu từ xa bằng địa chỉ ethernet. Chính vì lẽ đó, mà nhà máy hay công ty sản xuất. Người ta cũng sẽ hay dùng tín hiệu ModBus nhiều hơn.

Loại biến dòng ModBus T203 này còn có thể dùng để đo dòng điện năng, công suất tiêu thụ, cos phi…cùng nhiều thông số điện liên quan đến nữa. Hiện nay, loại biến dòng này thường có giải đo là 50A, 100A, 150A, 300A…600A. Và nó chỉ phù hợp cho các dòng điện 1 pha hoặc 3 pha.

Xem thêm bài viết: Ứng dụng biến dòng đo lường ModBus RS485