ترانسفورماتور جریان توالی صفر (ترانسفورماتور جریان تعادل هسته، CBCT)، همچنین به عنوان ترانسفورماتور جریان تعادل هسته یا ترانسفورماتور جریان باقیمانده شناخته می شود، یک دستگاه سنجش ویژه است که به طور گسترده در سیستم های توزیع برق برای حفاظت از خطا و نشت زمین استفاده می شود. برخلاف ترانسفورماتورهای جریان معمولی که جریان بار تک فاز را اندازه گیری می کنند، این دستگاه بر روی تشخیص مجموع برداری تمام جریان های عبوری از هسته مغناطیسی حلقوی خود تمرکز می کند.
اصل کار آن بر اساس تعادل جریان متناوب سه فاز است. در شرایط کاری عادی با بارهای سه فاز متعادل، مجموع جریان های فاز A، فاز B و فاز C برابر با صفر است. شارهای مغناطیسی تولید شده توسط هر فاز، یکدیگر را به طور کامل در داخل هسته حلقه بسته خنثی می کنند، بنابراین هیچ سیگنال جریانی از سیم پیچ ثانویه خروجی نخواهد شد. اگر آسیب عایق، پیری کابل یا حوادث شوک الکتریکی اتفاق بیفتد، بخشی از جریان به جای بازگشت از طریق سیمهای خنثی به زمین میرود. یک جریان باقیمانده نامتعادل ظاهر می شود و شار مغناطیسی خالص در هسته ایجاد می کند. سیم پیچ ثانویه سپس یک سیگنال جریان ضعیف متناسب تولید می کند و آن را به رله های حفاظتی یا قطع کننده مدار ارسال می کند.
ساختار اصلی الف ترانسفورماتور جریان توالی صفر شامل سه بخش اساسی است. اولی یک هسته مغناطیسی حلقوی بسته است. هسته های آلیاژی نانو کریستالی برای سناریوهای با حساسیت بالا برای تشخیص جریان های نشتی کوچک برای ایمنی شخصی استفاده می شوند، در حالی که هسته های فولادی سیلیکونی برای تشخیص خطای زمین بزرگ در سیستم های ولتاژ متوسط انتخاب می شوند. قسمت دوم سیم پیچ ثانویه مسی به طور مساوی است. کاربران هرگز نباید مدار ثانویه را باز بگذارند، زیرا این کار باعث تولید ولتاژ بالا و آسیب به تجهیزات مرتبط می شود. قسمت سوم پوسته پلاستیکی عایق شده با درجه های مختلف ضد آب و ضد گرد و غبار برای نصب در داخل یا خارج از منزل است.
این دستگاه دارای طبقه بندی های کاربردی متعدد بر اساس ساختار و کاربرد است. انواع حلقههای یکپارچه دقت اندازهگیری بالایی را برای کابینتهای برق جدید ارائه میدهند، در حالی که انواع اسپلیت باز امکان نصب راحت روی کابلهای تمامشده بدون برش سیم را فراهم میکنند. مدلهای ولتاژ پایین به ساختمانهای مسکونی، شمعهای شارژ و تجهیزات فتوولتائیک خدمات میدهند و نسخههای ولتاژ متوسط با حفاظت رله شبکه برق ۱۰ کیلوولت کار میکنند.
ترانسفورماتورهای جریان توالی صفر نقشی بی بدیل در ایمنی الکتریکی دارند. در جعبههای توزیع مسکونی، آنها با دستگاههای جریان باقیمانده همکاری میکنند تا پس از وقوع جریان نشتی 30 میلی آمپر، برق را در عرض میلیثانیه قطع کنند تا از شوک الکتریکی کشنده جلوگیری کنند. در کارگاه های صنعتی، عیوب سیم پیچ موتور را کنترل می کنند تا از سوختن تجهیزات جلوگیری شود. برای تأسیسات انرژی جدید مانند شمع های شارژ و جعبه های ترکیب کننده فتوولتائیک، آنها به طور مداوم شرایط عایق کابل را دنبال می کنند تا خطرات آتش سوزی را کاهش دهند.
نصب صحیح مستقیماً بر عملکرد تشخیص تأثیر می گذارد. تمام سیم های برق شامل سه فاز و خط خنثی باید از مرکز هسته با هم عبور کنند، در حالی که سیم محافظ زمین باید حلقه را دور بزند تا از تغییر سیگنال جلوگیری شود. سیم های پیچ خورده محافظ برای اتصال ثانویه برای مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی از اینورترها و کنتاکتورها پیشنهاد می شود.
به طور خلاصه، ترانسفورماتورهای جریان توالی صفر به عنوان سنسور خط مقدم حفاظت از خطای زمین عمل می کنند. آنها سیگنالهای نشتی غیرعادی کوچکی را دریافت میکنند که توسط تجهیزات اندازهگیری جریان معمولی یافت نمیشوند و به طور موثر از تجهیزات برق، اموال و ایمنی شخصی در سیستمهای برق شهری، صنعتی و انرژی جدید محافظت میکنند.
