Токов преобразувател и токов трансформатор – прилики и разлики

В електроенергетиката и измервателната автоматика често възниква въпросът: каква е разликата между токов преобразувател и токов трансформатор и кога трябва да се използва всяко от тези устройства? Въпреки че и двете имат измервателна функция, тяхното действие и предназначение са малко по-различни.

Токовият трансформатор е електромагнитен елемент, който преобразува първичния ток с висока сила на тока в пропорционален вторичен ток с по-ниска стойност. По този начин е възможно измерването на големи токове с помощта на уреди с по-малки обхвати, например 5 A или 10 A.

Токовият преобразувател, от своя страна, е измервателно устройство, което не само намалява стойността на тока, но и го преобразува в стандартизиран електрически сигнал – аналогов (напр. 0…20 mA, 4…20 mA, 0…10 V) или цифров (напр. Modbus).

Ток и измерване на практика

Електрическият ток в една верига може да достигне стотици ампери. Измерването на такива големи стойности не може да се извърши безопасно с обикновен амперметър. На помощ идват токовите трансформатори, които чрез първична и вторична намотка и феромагнитно ядро намаляват първичния ток до номинална стойност, например 5 A.

Токовите преобразуватели, от своя страна, позволяват не само измерване, но и наблюдение и предаване на стойностите на тока към контролери, системи за управление на енергията или измервателни устройства, отдалечени от контролираната верига.

Принцип на работа на токовия трансформатор

Принципът на работа на токовия трансформатор се основава на явлението електромагнитна индукция. Токът, протичащ през първичната намотка, създава магнитно поле в ядрото, което индуцира ток във вторичната намотка. Стойността на вторичния ток зависи от коефициента на трансформация, т.е. съотношението между броя на навивките във вторичната и първичната намотка.

Благодарение на това първичният ток например от 200 A може да бъде преобразуван във вторичен ток от 5 A, който може да бъде безопасно измерен с измервателен уред или подаден към електромер.

Токов преобразувател – действие и роля

Токовият преобразувател работи малко по-различно. Неговата задача е не само да намали стойността на тока, но и да го преобразува в електрически сигнал, подходящ за по-нататъшна обработка. Това може да бъде:

• токов сигнал 4…20 mA или 0…20 mA,
• напреженов сигнал 0…10 V,
• цифров сигнал, предаван чрез комуникационен протокол.

Токовите преобразуватели са по-гъвкави – могат да се свързват директно към контролери, измервателни устройства или SCADA системи.

Разлики между преобразуватели и трансформатори

На практика съществуват ясни разлики между токовите преобразуватели и токовите трансформатори:

1. Токовият трансформатор намалява тока до номинална стойност, обикновено 5 A или 1 A, и се използва основно за захранване на амперметри, електромери и защитни устройства.

2. Токовият преобразувател преобразува измерения ток в стандартизиран изходен сигнал, което го прави лесен за използване в системи за наблюдение и управление.

3. Токовият трансформатор работи единствено на основата на магнитна индукция, докато преобразувателят може да използва електронни схеми и допълнителна обработка на сигнала.

4. Преобразувателят осигурява галванична изолация и по-голяма устойчивост на смущения, което е от съществено значение в индустриалните приложения.

Преобразуватели и трансформатори при измерване на AC и DC ток

Токовите трансформатори се използват основно за измерване на променливи токове (AC). В случай на постоянен ток (DC) тяхното приложение е ограничено, тъй като принципът им на работа се основава на промените в магнитния поток.

Токовите преобразуватели могат да бъдат проектирани както за AC, така и за DC токове. Благодарение на това те намират приложение във фотоволтаични системи, батерийни инсталации или при измерване на ток в електронни устройства.

Клас на точност и измервателни параметри

Всеки токов трансформатор и токов преобразувател се характеризира с определен клас на точност, който показва колко прецизно възпроизвежда измерените стойности на тока. При трансформаторите класът на точност зависи от вторичното натоварване и коефициента на трансформация.

При преобразувателите важните параметри са:

• обхватът на измерване на първичния ток (напр. 0…20 A),
• видът на изходния сигнал,
• галванична изолация,
• устойчивост на електромагнитни смущения.

Приложения на токовите трансформатори

Токовият трансформатор се използва главно в електроенергетиката и високоволтовите инсталации. Основните му задачи са:

• осигуряване на възможност за измерване на големи токове с помощта на уреди с по-малък обхват,
• захранване на електромери,
• работа със защитни устройства,
• наблюдение на натоварването на електропроводи.

Благодарение на измервателните трансформатори е възможно измерването на ток на голямо разстояние от контролираната верига.

Приложения на токовите преобразуватели

Токовите преобразуватели намират приложение главно в:

• промишлената автоматика,
• системи за мониторинг на енергопотреблението,
• DC и AC захранващи системи,
• PLC контролери и SCADA системи,
• защита на оборудването от претоварване.

Те са незаменими там, където не е достатъчно само измерване на вторичния ток, но е необходим и сигнал за по-нататъшна обработка.

Пример – 5 A и 20 A

В много приложения стандартът е токов трансформатор 5 A, т.е. такъв, който намалява първичния ток, напр. 200 A, до вторичен ток от 5 A. Този стандартизиран ток може да бъде подаден към амперметър или електромер.

Токовият преобразувател, от своя страна, може да измерва стойности до 20 A и да ги преобразува в изходен сигнал 4…20 mA или 0…10 V, който след това се подава към контролер. Така е възможно прецизно наблюдение на технологичния процес и бърза реакция на промени в натоварването.

Обобщение – преобразуватели и трансформатори заедно

Токовите трансформатори и токовите преобразуватели не се конкурират помежду си, а по-скоро се допълват. Токовият трансформатор позволява измерване на големи токове с помощта на уреди с по-малки обхвати, докато токовият преобразувател предоставя стандартизиран електрически сигнал за допълнителен анализ и управление.

Изборът между тези устройства зависи от конкретните изисквания – дали е необходимo само измерване или и изходен сигнал, съвместим със системи за автоматизация и контролери.

Заповядайте да се запознаете с нашето предложение и да изберете подходящото измервателно решение. Свържете се с нас, за да намерите най-добрия преобразувател или трансформатор за Вашите нужди.