چرا نمیتوان VT را کوتاه و CT را باز کرد؟ توضیح داده شده
همه میدانیم که ترانسفورماتور ولتاژ (VT) نباید در حالت خازن بسته عمل کند، در حالی که ترانسفورماتور جریان (CT) نباید در حالت باز عمل کند. خازن بسته شدن یک VT یا باز شدن مدار یک CT میتواند ترانسفورماتور را آسیب دهد یا شرایط خطرناک ایجاد کند.
از نقطه نظر 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 در حالت خازن بسته منع شده و دیگری نمیتواند در حالت باز عمل کند؟
در شرایط عادی، سیمپیچ ثانویه یک VT در حالت نزدیک به باز با مقاومت بار بسیار بالا (ZL) عمل میکند. اگر مدار ثانویه خازن بسته شود، ZL تقریباً به صفر میرسد، که باعث جریان خازن بسته بسیار زیادی میشود. این میتواند تجهیزات ثانویه را از بین ببرد و خطرات جدی ایمنی ایجاد کند. برای محافظت از این وضعیت، یک VT میتواند فیوزهایی در سمت ثانویه خود داشته باشد تا از خسارت ناشی از خازن بسته شدن جلوگیری کند. در صورت امکان، فیوزها باید نیز در سمت اولیه نصب شوند تا سیستم ولتاژ بالا را از خطاهای موجود در سیمپیچ ولتاژ بالا یا اتصالات VT محافظت کنند.
به طور مخالف، یک CT با مقاومت بسیار کم (ZL) در سمت ثانویه عمل میکند، به طور مؤثر در حالت خازن بسته در شرایط عادی. فلکس مغناطیسی تولید شده توسط جریان ثانویه، فلکس مغناطیسی از جریان اولیه را متضاد و لغو میکند، که باعث میشود جریان تحریکی خالص بسیار کمی و فلکس هستهای حداقلی ایجاد شود. بنابراین، القای الکتروموتوری (EMF) در سیمپیچ ثانویه معمولاً فقط چند ده ولت است.
اما اگر مدار ثانویه باز شود، جریان ثانویه به صفر میرسد، این اثر دیمغناطیسی را حذف میکند. جریان اولیه، بدون تغییر (چون ε1 ثابت است)، به طور کامل به جریان تحریکی تبدیل میشود، که باعث افزایش چشمگیر فلکس هستهای Φ میشود. هسته به سرعت اشباع میشود. با توجه به اینکه سیمپیچ ثانویه تعداد زیادی دور دارد، این باعث میشود ولتاژ بسیار بالا (ممکن است چند هزار ولت) در انتهای مدار ثانویه باز شده ایجاد شود. این میتواند عایق را خراب کند و خطر جدی برای افراد ایجاد کند. بنابراین، باز شدن مدار ثانویه یک CT به طور قطع 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 باز عمل کند در حالی که یک VT نمیتواند در حالت خازن بسته عمل کند؟
در عملکرد عادی، EMFهای القایی ε1 و ε2 به طور اساسی ثابت میمانند. یک VT به صورت موازی با مدار متصل میشود، با ولتاژ بالا و جریان بسیار کم. جریان ثانویه نیز بسیار کم، تقریباً صفر، شرایط تعادلی با مقاومت نزدیک به بینهایت یک مدار باز را تشکیل میدهد. اگر مدار ثانویه خازن بسته شود، ε2 ثابت میماند، که باعث افزایش چشمگیر جریان ثانویه میشود 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، شرایط تعادلی با مقاومت نزدیک به صفر (خازن بسته) را تشکیل میدهد. اگر مدار ثانویه باز شود، جریان ثانویه به صفر میرسد و تمام جریان اولیه به جریان تحریکی تبدیل میشود. این باعث افزایش سریع فلکس مغناطیسی میشود و هسته را به اشباع عمیق میبرد و ممکن است ترانسفورماتور را خراب کند.
بنابراین، اگرچه هر دو ترانسفورماتور هستند، کاربردهای مختلف آنها منجر به محدودیتهای عملکردی کاملاً متفاوت میشود.
