Перетворювач струму та струмовий трансформатор – подібності та відмінності

В електроенергетиці та вимірювальній автоматизації часто виникає питання: чим відрізняється перетворювач струму від струмового трансформатора і коли слід застосовувати кожен з цих пристроїв? Хоча обидва виконують вимірювальну функцію, їхня робота та призначення дещо відрізняються.

Струмовий трансформатор – це електромагнітний елемент, який перетворює великий первинний струм у пропорційний вторинний струм меншої величини. Завдяки цьому можна вимірювати великі струми за допомогою приладів із меншими діапазонами вимірювання, наприклад 5 А чи 10 А.

Перетворювач струму, у свою чергу, – це вимірювальний пристрій, який не лише зменшує значення струму, але й перетворює його у стандартизований електричний сигнал – аналоговий (наприклад 0…20 мА, 4…20 мА, 0…10 В) або цифровий (наприклад Modbus).

Струм і вимірювання на практиці

Електричний струм у колі може досягати сотень амперів. Виміряти такі великі значення звичайним амперметром безпечно неможливо. На допомогу приходять струмові трансформатори, які за допомогою первинної та вторинної обмоток і феромагнітного осердя знижують первинний струм до номінального значення, наприклад 5 А.

Перетворювачі струму, у свою чергу, дозволяють не лише здійснювати вимірювання, але й моніторити та передавати значення струму до контролерів, систем управління енергією чи вимірювальних пристроїв, розташованих на відстані від контрольованого кола.

Принцип роботи струмового трансформатора

Принцип роботи струмового трансформатора базується на явищі електромагнітної індукції. Струм, що протікає у первинній обмотці, створює магнітне поле в осерді, яке індукує струм у вторинній обмотці. Значення вторинного струму залежить від коефіцієнта трансформації, тобто відношення кількості витків у вторинній обмотці до первинної.

Завдяки цьому первинний струм величиною, наприклад, 200 А може бути перетворений у вторинний струм 5 А, який можна безпечно виміряти приладом або подати на електролічильник.

Перетворювач струму – робота та роль

Перетворювач струму працює дещо інакше. Його завдання полягає не лише у зменшенні значення струму, але й у перетворенні його в електричний сигнал, придатний для подальшої обробки. Це може бути:

• струмовий сигнал 4…20 мА або 0…20 мА,
• напруговий сигнал 0…10 В,
• цифровий сигнал, переданий протоколом зв’язку.

Таким чином, перетворювачі струму є більш універсальними – їх можна безпосередньо підключати до контролерів, вимірювальних приладів чи систем SCADA.

Відмінності між перетворювачами та трансформаторами

На практиці існують чіткі відмінності між перетворювачами та трансформаторами:

1. Струмовий трансформатор знижує струм до номінального значення, зазвичай 5 А або 1 А, і використовується головним чином для живлення амперметрів, електролічильників та пристроїв релейного захисту.

2. Перетворювач струму перетворює вимірюваний струм у стандартизований вихідний сигнал, що дозволяє легко використовувати його в системах моніторингу та керування.

3. Струмовий трансформатор працює виключно на основі магнітної індукції, тоді як перетворювач може використовувати електронні схеми та додаткову обробку сигналу.

4. Перетворювач забезпечує гальванічну розв’язку та більшу стійкість до завад, що має ключове значення у промислових застосуваннях.

Перетворювачі та трансформатори у вимірюванні змінного та постійного струму

Струмові трансформатори застосовуються головним чином для вимірювання змінного струму (AC). У випадку постійного струму (DC) їх застосування обмежене, оскільки принцип роботи трансформатора ґрунтується на зміні магнітного потоку.

Перетворювачі струму, навпаки, можуть бути спроєктовані як для змінного, так і для постійного струму. Завдяки цьому вони застосовуються у фотоелектричних системах, акумуляторних установках чи для вимірювання струму в електронних пристроях.

Клас точності та вимірювальні параметри

Кожен струмовий трансформатор і перетворювач струму характеризується певним класом точності, який показує, наскільки точно він відтворює вимірювані значення струму. Для трансформаторів клас точності залежить від навантаження вторинної обмотки та коефіцієнта трансформації.

Для перетворювачів важливими параметрами є:

• діапазон вимірювання первинного струму (наприклад 0…20 А),
• тип вихідного сигналу,
• гальванічна розв’язка,
• стійкість до електромагнітних завад.

Застосування струмових трансформаторів

Струмові трансформатори застосовуються головним чином в електроенергетиці та у високовольтних установках. Їхні основні завдання:

• забезпечення можливості вимірювання великих струмів за допомогою приладів із меншими діапазонами вимірювання,
• живлення електролічильників,
• робота із захисними пристроями,
• моніторинг навантаження електричних ліній.

Завдяки вимірювальним трансформаторам можливий вимір струму на великій відстані від контрольованого кола.

Застосування перетворювачів струму

Перетворювачі струму знаходять застосування головним чином у:

• промисловій автоматизації,
• системах моніторингу споживання енергії,
• системах живлення DC та AC,
• контролерах PLC та системах SCADA,
• захисті обладнання від перевантажень.

Вони є незамінними там, де самого вимірювання вторинного струму недостатньо, а потрібен також сигнал для подальшої обробки.

Приклад застосування – 5 А та 20 А

У багатьох застосуваннях стандартом є струмовий трансформатор 5 А, тобто такий, який знижує первинний струм, наприклад 200 А, до вторинного струму 5 А. Такий стандартизований струм можна подати на амперметр чи електролічильник.

Перетворювач струму, у свою чергу, може вимірювати значення до 20 А та перетворювати їх у вихідний сигнал 4…20 мА чи 0…10 В, який потім надходить до контролера. Це дає можливість точно контролювати технологічний процес і швидко реагувати на зміни навантаження.

Підсумок – перетворювачі та трансформатори разом

Струмові трансформатори та перетворювачі струму не конкурують один з одним, а радше доповнюють сфери застосування. Струмовий трансформатор дозволяє вимірювати великі струми за допомогою приладів із меншими діапазонами, а перетворювач струму забезпечує стандартизований електричний сигнал для подальшого аналізу та керування.

Вибір між цими пристроями залежить від конкретних вимог – чи потрібне лише вимірювання, чи також вихідний сигнал, сумісний із системами автоматизації та контролерами.

Запрошуємо ознайомитися з нашою пропозицією та обрати відповідне вимірювальне рішення. Зв’яжіться з нами, щоб знайти найкращий перетворювач чи трансформатор для ваших потреб.