Ток трансформаторы (КТ) және ток түрлендіргішінің екеуі де электр тогын өлшеуге және энергетикалық жүйелерде, өнеркәсіптік автоматтандыруда және электротехника қолданбаларында сигналдарды өңдеуге арналған маңызды құрылғылар болып табылады, бірақ олар жұмыс принципі, дизайн мақсаты, шығыс сипаттамалары және практикалық пайдалану жағдайлары бойынша түбегейлі ерекшеленеді. КТ жоғары вольтты/жоғары ток қуат жүйесін өлшеуге және қорғауға маманданғанымен, тоқ түрлендіргіштері - өнеркәсіптік басқару мен автоматтандыруға арналған сигналды түрлендірудің жан-жақты құралдары, олардың сәйкес сценарийлерінде алмастырылмайтын ететін қабаттасатын, бірақ ерекше функционалдық аумақтары бар. Олардың айырмашылықтарын нақты түсіну құрылғыны дәл таңдау, жүйенің қауіпсіз жұмысы және электр жобаларында сенімді деректерді алу үшін өте маңызды.
Жұмыс принципі бойынша ток трансформаторы Фарадейдің электромагниттік индукция заңына және трансформатор принципіне негізделген пассивті электромагниттік құрылғы болып табылады. Ол бастапқы орамадан, қайталама орамнан және тұйық темір өзектен тұрады: бірінші реттік орам өлшенетін ток тізбегімен тізбектей жалғанады, ал бастапқы катушкадағы айнымалы ток темір өзекте өзгермелі магнит ағынын тудырады, бұл екінші реттік орамда пропорционалды айнымалы ток индукциялайды. КТ тек айнымалы токты (AC) өлшеуге арналған және олардың жұмыс істеуі үшін сыртқы қуат көзін қажет етпей, ток түрленуіне қол жеткізу үшін бастапқы және қайталама катушкалар арасындағы магниттік байланысқа сүйенеді. Керісінше, ток түрлендіргіші (ток сенсоры немесе ток таратқышы деп те аталады) электромагниттік индукцияны, Холл эффектісін немесе шунттауға қарсылық принциптерін сигналды кондиционерлеу тізбектерімен біріктіретін белсенді электрондық құрылғы болып табылады. Көптеген түрлендіргіштер Холл эффектісін негізгі жұмыс механизмі ретінде пайдаланады: Холл элементі өлшенген ток (айнымалы ток немесе тұрақты ток) тудыратын магнит өрісін анықтайды, магниттік сигналды әлсіз кернеу/ток сигналына түрлендіреді, содан кейін стандартталған шығысты шығару үшін бұл сигналды ішкі электрондық тізбек арқылы күшейтеді, сызықтық етеді және оқшаулайды. КТ-дан айырмашылығы, ток түрлендіргіштері электрондық құрамдас бөліктерін қуаттандыру үшін сыртқы тұрақты ток қуат көзін (мысалы, тұрақты ток) қажет етеді, бұл оларға айнымалы және тұрақты токтарды өңдеуге мүмкіндік береді.
Шығыс сипаттамалары екі құрылғы арасындағы ең маңызды айырмашылықтардың бірі болып табылады. КТ қуат жүйелеріндегі стандартты қайталама шығыстармен (мысалы, өнеркәсіптік КТ үшін 5А немесе 1А, шағын үлгілер үшін 100мА) бастапқы айнымалы ток тоғының дәл пропорционалды көшірмесі болып табылатын айнымалы ток шығысын шығарады. Бұл шығыс шартсыз өңделмеген электрлік сигнал болып табылады, ол өлшеу немесе бақылау үшін сәйкес кіріс диапазондары бар екінші құрылғыларды (мысалы, амперметрлер, қорғаныс релелері, энергия есептегіштері) сәйкестендіруді қажет етеді. КТ шығыстары сонымен қатар қуат жүйесінің дәлдігі талаптары үшін қатаң түрде калибрленген қатынас қатесі және фазалық қате сияқты шамалы қателерге ұшырайды (мысалы, өлшеу үшін 0,2 класс, қорғаныс үшін 5Р сыныбы). Ток түрлендіргіштері, керісінше, PLC, DCS жүйелері, деректер тіркеушілері және аналогтық есептегіштер сияқты өнеркәсіптік автоматика жабдығына тікелей қосылуға жарамды стандартталған, шартты электр сигналдарын береді. Олардың жалпы шығыс пішімдері 4-20мА тұрақты ток, 0-5В тұрақты немесе 0-10В тұрақты токты қамтиды, мұнда сигнал шамасы өлшенетін токқа сызықтық пропорционал. Бұл стандартталған шығыс сигналды қосымша кондициялау қажеттілігін болдырмайды және өлшеу диапазонында жоғары сызықтық және төмен қателікпен заманауи басқару жүйелерімен үйлесімділікті қамтамасыз етеді.
Қолдану аясы мен дизайн мақсаттары КТ мен ток түрлендіргіштерін одан әрі бөледі. Ток трансформаторлары жоғары вольтты (ВТ) және орташа вольтты (МВ) электр жүйелеріне, сондай-ақ төмен вольтты (ЛВ) жоғары ток өнеркәсіптік тізбектеріне арналған. Олардың негізгі функциялары электрлік есептеу (мысалы, энергияны есептеу) және қорғаныс релесі (мысалы, асқын ток/қысқа тұйықталудан қорғау) болып табылады және олар оқшаулау, дәлдік және термиялық тұрақтылық үшін қуат жүйесінің қатаң стандарттарына сәйкес келуге арналған. КТ жоғары вольтты бастапқы тізбек пен төмен вольтты қайталама тізбек арасындағы электрлік оқшаулауды қамтамасыз етеді, электр желілеріндегі, қосалқы станциялардағы және ірі өнеркәсіптік қозғалтқышты басқару орталықтарындағы персонал мен қосалқы жабдықты қорғаудың маңызды қауіпсіздік элементі. Олар тек айнымалы токты өлшеу үшін пайдаланылады және 50/60 Гц қуат жиілігі диапазоны үшін оңтайландырылған дизайнымен тұрақты токтарды өңдей алмайды. Ток түрлендіргіштері, керісінше, төмен вольтты өнеркәсіптік автоматтандыруды, ғимараттарды автоматтандыруды, жаңартылатын энергия жүйелерін (күн/жел) және электронды жабдықты сынауды қамтитын кең салааралық қолдану аясына ие. Олар айнымалы жиілікті жетек (VFD) жүйелері, аккумуляторды зарядтау/разрядтау тізбектері және тұрақты ток көздері сияқты айнымалы және тұрақты токты өлшеу қажет сценарийлерде нақты уақыттағы токты бақылау, процесті басқару және деректерді жинау үшін қолданылады. Түрлендіргіштер жоғары вольтты оқшаулауға қарағанда әмбебаптылықты, ықшам өлшемді және басқару жүйелерімен оңай біріктіруді бірінші орынға қояды және олар әдетте төмен вольтты (≤690В) тізбектерде қолданылады. Кейбір жоғары өнімді түрлендіргіштер кіріс және шығыс тізбектері арасында электрлік оқшаулауды да ұсынады, бірақ бұл негізгі дизайн талабы емес, қосымша мүмкіндік болып табылады.
Орнату және пайдалану талаптары екі құрылғы арасында да әр түрлі болады. КТ салыстырмалы түрде үлкен, ауыр құрылғылар (әсіресе HV/MV үлгілері), олар электр панельдерінде, тарату құрылғыларында немесе сыртқы қосалқы станцияларда тұрақты орнатуды қажет етеді, екінші реттік тізбек үшін қатаң сым ережелері бар (мысалы, қайталама орам ешқашан ашық тұйықталмауы керек, өйткені бұл қауіпті жоғары кернеулерді тудыруы мүмкін). Оларды орнату және техникалық қызмет көрсету электр жүйесінің қауіпсіздік ережелерін сақтауды және кәсіби электр тәжірибесін талап етеді. Ток түрлендіргіштері өнеркәсіптік басқару панельдері мен электр қоршауларында оңай орнатуға және қайта жабдықтауға мүмкіндік беретін панельдік, DIN рельсті бекіткіш немесе бөлінетін қысқыш конструкцияларында қол жетімді ықшам, модульдік құрылғылар. Бөлінген ядролы түрлендіргіштер орнату кезінде өлшенген тізбекті ажырату қажеттілігін жояды, техникалық қызмет көрсету және қайта жабдықтау үшін тоқтау уақытын айтарлықтай азайтады. Түрлендіргіштерді пайдалану ережелері қарапайым: олар тек тұрақты сыртқы қуат көзін және ашық тізбектің қауіп-қатер қаупінсіз кіріс (өлшенген ток) және шығыс (стандартты сигнал) тізбектерінің дұрыс сымын қажет етеді. Орнату мен пайдаланудың бұл қарапайымдылығы түрлендіргіштерді шағын өнеркәсіптік қолданбалар мен өрісті бақылау үшін тамаша етеді.
Қорытындылай келе, ток трансформаторы айнымалы ток қуат жүйесін өлшеуге және қорғауға арналған пассивті, индукцияға негізделген құрылғы, оның негізгі ерекшеліктері ретінде жоғары вольтты оқшаулау және қуат жиілігін оңтайландыру. Ток түрлендіргіші өнеркәсіптік автоматтандыру және басқару үшін стандартталған шығыстарды беретін айнымалы және тұрақты токтарды өңдейтін белсенді электрондық сигнал түрлендіру құрылғысы болып табылады. Екі құрылғы да токты өлшесе де, олардың жұмыс принциптері, шығыс форматтары және қолдану сценарийлері көп жағдайда бір-бірін жоққа шығарады: КТ электр желілері мен жоғары вольтты өнеркәсіптік қуат жүйелерінде өте қажет, ал ток түрлендіргіштері төмен вольтты автоматтандыру, тұрақты ток жүйесін бақылау және заманауи басқару жабдығымен біріктіру үшін таңдаулы таңдау болып табылады. Кейбір күрделі электр жүйелерінде, алайда, оларды бірге пайдалануға болады — мысалы, КТ қуат жүйесіндегі жоғары вольтты айнымалы токты өлшейді және оның шығысы PLC немесе SCADA жүйесі арқылы қашықтан бақылау үшін 5А айнымалы ток сигналын 4-20мА тұрақты ток сигналына түрлендіру үшін ток түрлендіргішіне беріледі. Осы негізгі айырмашылықтарды түсіну құрылғыны оңтайлы таңдауды, жүйенің сенімді өнімділігін және барлық электрлік өлшеу және басқару қолданбаларында қауіпсіз жұмысты қамтамасыз етеді.
