چرا نمی‌توان VT را کوتاه و CT را باز کرد؟ توضیح داده شده

همه ما می‌دانیم که ترانسفورماتور ولتاژ (VT) نباید در حالت خازن بسته عمل کند، در حالی که ترانسفورماتور جریان (CT) نباید در حالت بازکاری عمل کند. خازن بسته کردن یک VT یا باز کردن مدار یک CT می‌تواند ترانسفورماتور را آسیب دهد یا شرایط خطرناک ایجاد کند.

از دیدگاه نظری، هر دو VT و CT ترانسفورماتور هستند؛ تفاوت در پارامترهایی است که برای اندازه‌گیری طراحی شده‌اند. پس چرا، با وجود اینکه اساساً نوع یکسانی از دستگاه هستند، یکی از عملکرد خازن بسته ممنوع است در حالی که دیگری نمی‌تواند در حالت بازکاری عمل کند؟

در عملکرد عادی، سیم‌پیچ ثانویه یک VT در حالت نزدیک به بازکاری با مقاومت بار بسیار بالا (ZL) عمل می‌کند. اگر مدار ثانویه خازن بسته شود، ZL تقریباً به صفر می‌رسد و باعث جریان خازن بسته بزرگی می‌شود. این می‌تواند تجهیزات ثانویه را تخریب کند و خطرات جدی ایمنی ایجاد کند. برای محافظت از این وضعیت، می‌توان فیوز‌هایی روی سمت ثانویه VT نصب کرد تا از خرابی ناشی از خازن بسته جلوگیری شود. در صورت امکان، فیوز‌ها باید روی سمت اولیه نیز نصب شوند تا سیستم ولتاژ بالا را از خطاهای سیم‌پیچ یا اتصالات ولتاژ بالای VT محافظت کنند.

به طور متقابل، CT با مقاومت بسیار پایین (ZL) روی سمت ثانویه عمل می‌کند، به طور مؤثر در حالت خازن بسته در عملکرد عادی. جریان مغناطیسی تولید شده توسط جریان ثانویه جریان مغناطیسی از جریان اولیه را مخالفت می‌کند و لغو می‌کند، که منجر به جریان تحریکی خیلی کوچک و جریان مغناطیسی هسته‌ای کم می‌شود. بنابراین، القای الکتروموتوری (EMF) در سیم‌پیچ ثانویه معمولاً فقط چند ده ولت است.

اما اگر مدار ثانویه باز شود، جریان ثانویه به صفر می‌رسد و این اثر دمغ را حذف می‌کند. جریان اولیه، بدون تغییر (چون ε1 ثابت می‌ماند)، به طور کامل جریان تحریکی می‌شود و باعث افزایش قابل توجه جریان مغناطیسی Φ می‌شود. هسته به سرعت اشباع می‌شود. با توجه به اینکه سیم‌پیچ ثانویه تعداد زیادی دور دارد، این باعث ایجاد ولتاژ بسیار بالا (ممکن است چند هزار ولت) در انتهای مدار ثانویه باز می‌شود. این می‌تواند عایق را تخریب کند و خطر جدی برای کارکنان ایجاد کند. بنابراین، باز کردن مدار ثانویه یک CT به طور کامل ممنوع است.

هر دو VT و CT از نظر اصلی ترانسفورماتور هستند—VT‌ها برای تبدیل ولتاژ طراحی شده‌اند، در حالی که CT‌ها برای تبدیل جریان طراحی شده‌اند. پس چرا یک CT نمی‌تواند در حالت بازکاری عمل کند در حالی که یک VT نمی‌تواند در حالت خازن بسته عمل کند؟

در عملکرد عادی، EMF‌های القایی ε1 و ε2 تقریباً ثابت می‌مانند. یک VT به صورت موازی با مدار متصل می‌شود، با ولتاژ بالا و جریان بسیار کم. جریان ثانویه نیز بسیار کوچک است، تقریباً صفر، که با مقاومت نامحدود یک مدار باز تعادل می‌یابد. اگر مدار ثانویه خازن بسته شود، ε2 ثابت می‌ماند و جریان ثانویه به طور چشمگیری افزایش می‌یابد و سیم‌پیچ ثانویه را می‌سوزاند.

به طور مشابه، برای یک CT که به صورت سری با مدار متصل می‌شود، با جریان بالا و ولتاژ بسیار کم عمل می‌کند. ولتاژ ثانویه در شرایط عادی تقریباً صفر است، که با مقاومت نزدیک به صفر (خازن بسته) تعادل می‌یابد. اگر مدار ثانویه باز شود، جریان ثانویه به صفر می‌رسد و تمام جریان اولیه جریان تحریکی می‌شود. این باعث افزایش سریع جریان مغناطیسی می‌شود، که هسته را به اشباع عمیق می‌برد و ممکن است ترانسفورماتور را تخریب کند.

بنابراین، اگرچه هر دو ترانسفورماتور هستند، کاربردهای مختلف آنها منجر به محدودیت‌های عملکردی کاملاً متفاوت می‌شود.