Máy biến dòng điện một chiều, thường được gọi là DC CT, là một thiết bị cảm biến chuyên dụng được thiết kế để đo dòng điện một chiều trong hệ thống điện, thiết bị công nghiệp và lắp đặt năng lượng mới. Khác với điều hòa thông thường Máy biến dòng dựa vào từ thông xoay chiều để tạo cảm ứng, CT tiêu chuẩn không thể hoạt động với dòng điện một chiều ổn định vì dòng điện một chiều không đổi tạo ra từ trường không đổi, không tạo ra điện áp trong cuộn dây thứ cấp. DC CT áp dụng các nguyên tắc làm việc thay thế, bao gồm hiệu ứng Hall, công nghệ cổng thông lượng và bù thông lượng bằng 0, để thu các tín hiệu DC tĩnh hoặc thay đổi chậm.
Nguyên lý hoạt động cốt lõi của DC CT hiệu ứng Hall được sử dụng rộng rãi phụ thuộc vào chip bán dẫn Hall. Khi DC chạy qua dây dẫn sơ cấp, nó sẽ tạo ra từ trường ổn định tỷ lệ với cường độ dòng điện. Phần tử Hall được đặt bên trong từ trường này tạo ra một điện áp Hall nhỏ. Sau khi khuếch đại, lọc và điều hòa tín hiệu, điện áp này được chuyển đổi thành tín hiệu thứ cấp tiêu chuẩn như 4–20 mA hoặc đầu ra analog điện áp thấp, có thể được đọc bằng đồng hồ đo, PLC và hệ thống thu thập dữ liệu. CT DC Fluxgate mang lại độ chính xác cao hơn cho các tình huống có độ chính xác cao. Họ sử dụng cuộn dây kích thích phụ để phát hiện từ thông DC dư trong lõi từ và áp dụng dòng bù để triệt tiêu bão hòa lõi, đạt được sai số đo cực thấp ngay cả trong điều kiện DC lớn.
Về mặt cấu trúc, DC CT được chia thành loại lõi kép và lõi rắn. Các mô hình lõi chia có thể được lắp đặt mà không cần cắt cáp chính, điều này tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho việc trang bị thêm và bảo trì tại chỗ. Phía sơ cấp thường mang DC cao, trong khi mạch thứ cấp được cách ly với sơ cấp điện áp cao để bảo vệ các thiết bị đo lường phụ trợ và người vận hành. Phạm vi đo điển hình bao gồm dòng điện điều khiển cường độ nhỏ lên đến hàng nghìn ampe được sử dụng trong bộ lưu trữ năng lượng quang điện, cọc sạc xe điện và nguồn điện kéo DC.
DC CT có giá trị ứng dụng rõ ràng trong ngành điện hiện đại. Các trạm năng lượng tái tạo, lưới điện siêu nhỏ DC và hệ thống lưu trữ năng lượng pin yêu cầu giám sát DC theo thời gian thực để bảo vệ quá dòng, tính toán công suất và đánh giá trạng thái sạc. Trong các nhà máy luyện kim và điện phân, CT DC lớn theo dõi dòng điện điện phân nặng để ổn định các thông số sản xuất. Tuy nhiên, DC CT có những hạn chế. Cảm biến đặt trên Hall dễ bị chênh lệch nhiệt độ và nhiễu từ trường bên ngoài, ảnh hưởng đến độ ổn định lâu dài. Các loại cổng thông lượng cung cấp độ chính xác tốt hơn nhưng có chi phí cao hơn và mạch truyền động phức tạp hơn.
Tóm lại, máy biến dòng điện một chiều lấp đầy khoảng trống đo lường mà máy biến dòng điện xoay chiều truyền thống để lại. Bằng cách chuyển đổi từ trường DC thành tín hiệu điện có thể đo được, chúng trở thành thành phần cảm biến không thể thiếu cho hệ thống nguồn DC. Tối ưu hóa liên tục tập trung vào việc giảm độ lệch nhiệt độ, cải thiện khả năng chống nhiễu và thu nhỏ phần cứng để thích ứng với ngành năng lượng mới đang phát triển nhanh chóng.
